2013版高中物理全程复习方略配套课件(鲁科版·福建)：9.1电磁感应现象 楞次定律

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第1讲电磁感应现象楞次定律 考点1磁通量1.定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向_______的面积S和B的乘积2.公式：Φ=_____3.单位：______,符号:_____4.磁通量是_______(填“标量”或“矢量”)垂直BS韦伯Wb标量 1.公式Φ=BS的适用条件(1)匀强磁场.(2)S为垂直磁场的有效面积.2.磁通量的物理意义(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.(2)同一平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量最大；当它跟磁场方向平行时，磁通量为零；当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时，磁通量为零. 3.磁通量“+”、“-”号的意义若规定磁感线沿某一方向穿过某平面的磁通量为正值，则磁感线反向穿过该平面的磁通量为负值. 如图所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef，且ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将()A.逐渐变大B.逐渐减小C.始终为零D.不为零，但始终保持不变 【解析】选C.穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的，因为通电直导线位于圆的正上方，所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过的条数相等，即磁通量为零，而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化.故C正确. 考点2电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量__________时,电路中有__________产生的现象2.产生感应电流的条件(1)条件:穿过闭合电路的磁通量___________.(2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做____________运动.发生变化感应电流发生变化切割磁感线 1.产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.2.磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变. 在如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是()A.a、b两个环B.b、c两个环C.a、c两个环D.a、b、c三个环 【解析】选A.滑动变阻器的滑片左、右滑动，引起圆环a、b中磁通量变化，而圆环c由于对称性其磁通量始终为零，故a、b两环中产生感应电流，而c环中不产生感应电流，故A正确. 1.楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要______引起感应电流的_______的变化.(2)适用范围：一切电磁感应现象.2.右手定则(1)内容：伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内；让________从掌心进入,并使拇指指向__________的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况：导体_____________产生感应电流.考点3楞次定律右手定则阻碍磁通量磁感线导线运动切割磁感线 1.楞次定律中“阻碍”的理解谁在“阻碍”“感应电流的磁场”在阻碍“阻碍”什么阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”，不是阻碍引起感应电流的磁通量如何“阻碍”磁通量增加时，阻碍其增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；磁通量减少时，阻碍其减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向一致，即“增反减同”是否“阻止”“阻碍”不是“阻止”，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响 2.楞次定律的推广推广表述：感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因.其具体方式为：(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”.(2)阻碍相对运动——“来拒去留”.(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”.(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”. (2012·泉州模拟)如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环中心轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是() A.铝环有收缩趋势，对桌面压力减小B.铝环有收缩趋势，对桌面压力增大C.铝环有扩张趋势，对桌面压力减小D.铝环有扩张趋势，对桌面压力增大【解析】选B.磁铁向下运动，铝环中的磁通量增加，铝环只有缩小才能阻碍磁通量的增加，又根据来拒去留，铝环对桌面压力增大，故B项正确. “程序法”在楞次定律中的应用【例证1】(2012·福州模拟)某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流表的感应电流方向是()A.a→G→bB.先a→G→b，后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a，后a→G→b 【解题指南】解答本题时应从以下三点重点把握：(1)要明确条形磁铁穿过线圈时，原磁场的方向以及穿过线圈的磁通量的变化情况.(2)根据楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向及其变化情况.(3)运用安培定则判断感应电流的方向. 【自主解答】选D.(1)条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下.(2)穿过线圈向下的磁通量增加.(3)由楞次定律可知：感应电流的磁场方向向上.(4)应用安培定则可判断：感应电流的方向为逆时针(俯视)，即由b→G→a.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向下，感应电流的方向为顺时针(俯视)，即由a→G→b. 【总结提升】程序法解题的一般思路及注意事项(1)应用“程序法”解题的注意事项“程序法”是分析、解决物理问题的一种常见方法，用该方法可以使解题过程规范化、简单化.在使用“程序法”处理问题时，需注意以下两点：①根据题目类型制定一个严谨、简洁的解题程序.②在分析和解决问题时，要严格按照解题程序进行，这样可以规范解题过程、减少失误、节约解题时间.(2)应用楞次定律解题的一般程序为: 【变式训练】两个大小不同的绝缘金属圆环a、b如图所示叠放在一起，小圆环b有一半面积在大圆环a中，当大圆环a通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是()A.顺时针方向B.逆时针方向C.左半圆顺时针，右半圆逆时针D.无感应电流 【解析】选B.(1)当大圆环a中电流为顺时针时，圆环a内部的磁场方向垂直纸面向里，而环外的磁场方向垂直纸面向外，但环里磁场比环外磁场要强，圆环b的净磁通量是垂直纸面向里且增强的；(2)由楞次定律可知圆环b中产生的感应电流的磁场方向应垂直纸面向外；(3)再由安培定则得出圆环b中感应电流的方向为逆时针方向，B正确. 【变式备选】(2012·连云港模拟)如图所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为()A.内环顺时针,外环逆时针B.内环逆时针,外环顺时针C.内、外环均为顺时针D.内、外环均为逆时针【解析】选A.磁场增强,则穿过回路的磁通量增大,故感应电流的磁场向外,由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向;若分开讨论,则外环逆时针,内环顺时针,A正确. 楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用【例证2】如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中() A.有感应电流，且B被A吸引B.无感应电流C.可能有，也可能没有感应电流D.有感应电流，且B被A排斥 【解题指南】解答本题应注意以下三点：(1)导线MN切割磁感线运动时，应用右手定则来判断感应电流的方向；(2)结合导线MN的运动情况判断电磁铁A的磁场变化及通过金属环B的磁通量的变化情况；(3)利用楞次定律判断金属环B中电流方向及磁场方向，从而确定B的受力情况. 【规范解答】选D.MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥.故D正确. 【互动探究】(1)在【例证2】中导线MN在导轨上向右加速滑动时，M、N两点中哪点电势较高？(2)在【例证2】中，如果B被A吸引，则导线MN在导轨上应沿水平方向做什么运动？【解析】(1)导线MN在导轨上向右加速滑动时，由右手定则可以判断M点电势高于N点电势.(2)如果B被A吸引，根据楞次定律可知，电磁铁A的磁场减弱，流过电磁铁A的电流减小，则导线MN在导轨上应做减速运动，即导线MN向右做减速运动或向左做减速运动.答案：(1)M(2)向右或向左做减速运动 【总结提升】“三个定则与一个定律”的规范应用1.一般解题步骤(1)分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导体棒.(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律.(3)正确地利用所选择的规律进行分析和判断.2.应注意的事项 (1)“三个定则与一个定律”的比较.基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律 (2)应用区别.关键是抓住因果关系①因电而生磁(I→B)→安培定则；②因动而生电(v、B→I)→右手定则；③因电而受力(I、B→F安)→左手定则. 考查内容电磁感应在生产、生活中的应用【例证】唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是()A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 【规范解答】选B.动圈式话筒的工作原理是：人发出声音使膜片带动线圈振动，从而使穿过线圈的磁通量发生变化，将声音信号转化为电信号，因此该传感器是根据电磁感应原理工作的，故选项B正确. 1.(2012·泰安模拟)一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是()A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C.圆盘在磁场中向右匀速平移D.圆盘沿过圆心的竖直方向向下加速运动 【解析】选B.圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移,都不会使其磁通量发生变化,故不会有电磁感应现象,A、C错误;圆盘绕水平轴转动，圆盘中的磁通量发生变化,故有感应电流产生,B正确；向下加速时磁通量不变，不会产生感应电流，D错. 2.如图所示，能产生感应电流的是()【解析】选B.A图中线圈没闭合，无感应电流；B图中磁通量增大，有感应电流；C图中导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，也无感应电流；D图中的磁通量恒定，无感应电流.故选B. 3.(2012·三明模拟)图中MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体.有匀强磁场垂直于导轨所在的平面，方向如图.用I表示回路中的电流.则() A.当AB不动而CD向右滑动时，I≠0且沿顺时针方向B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时，I=0C.当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I=0D.当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I≠0且沿逆时针方向 【解析】选C.当AB不动而CD向右滑动时，I≠0，但电流方向为逆时针，A错；当AB向左、CD向右滑动时，两杆产生的感应电动势同向，故I≠0，B错；当AB和CD都向右滑动且速度大小相等时，两杆产生的感应电动势等值反向，故I=0，C正确；当AB和CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I≠0，但方向为顺时针，D错误. 4.如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab将()A.向左运动B.向右运动C.静止不动D.因不知道条形磁铁的哪一端为N极，也不知道条形磁铁是顺时针转动还是逆时针转动，故无法判断 【解析】选B.在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°的过程中，闭合回路的磁通量增大，故根据楞次定律——ab的运动要阻碍磁通量的增大，所以ab将向右运动，B正确. 5.如图所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二者电流大小和方向都相同.一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行，线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间，则下面的说法中正确的是() A.在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量为最大B.在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零C.从位置1到位置3的整个过程中，线圈内感应电流的方向发生了变化D.从位置1到位置3的整个过程中，线圈受到的磁场力的方向保持不变 【解析】选D.由题意知线圈经过位置2时穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，故A、B均错误；从位置1到位置3的整个过程中，穿过线圈的磁通量是先向外逐渐减小到零，然后向里逐渐增大，由楞次定律知线圈中感应电流的方向始终沿逆时针方向，线圈所受的磁场力的方向始终向右，故C错误,D正确.