【步步高】2020年高考物理大一輪 第九章 第1課時(shí) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 新人教版選修3-2

【步步高】2020年高考物理大一輪 第九章 第1課時(shí) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 新人教版選修3-2 考點(diǎn)內(nèi)容要求考綱解讀電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向2結(jié)合各種圖象(如t圖象、Bt圖象和it圖象)，考查感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件及方向的判定，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計(jì)算3電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)等知識的綜合，以及電磁感應(yīng)與實(shí)際相結(jié)合的題目.磁通量法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律自感、渦流第1課時(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 能熟練應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向及相關(guān)的導(dǎo)體運(yùn)動方向一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象基礎(chǔ)導(dǎo)引試分析下列各種情形中，金屬線框或線圈里能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？知識梳理1電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生_時(shí)，電路中有_產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)2產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：表述1：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做_運(yùn)動表述2：穿過閉合電路的磁通量_3能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為_：1.電路不閉合時(shí)，磁通量發(fā)生變化是否能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象？2引起磁通量變化的情況有哪些？二、感應(yīng)電流方向的判斷基礎(chǔ)導(dǎo)引下圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運(yùn)動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中正確的是()知識梳理1楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要_引起感應(yīng)電流的_的變化(2)適用情況：所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象2右手定則(1)內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指_，并且都與手掌在同一個(gè)_，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向_的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向(2)適用情況：_產(chǎn)生感應(yīng)電流：楞次定律中“阻礙”有哪些含義？(按導(dǎo)圖回答) 考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷考點(diǎn)解讀判斷流程：(1)確定研究的閉合電路(2)弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量.圖3(3)典例剖析例1 如圖1所示，一個(gè)金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，下列做法中能使圓盤中 產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()圖1A圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動B圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動C圓盤在磁場中向右勻速平移D勻強(qiáng)磁場均勻增加思維突破判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化磁通量的變化量21有多種形式，主要有：(1)S、不變，B改變，這時(shí)B·Ssin (2)B、不變，S改變，這時(shí)S·Bsin (3)B、S不變，改變，這時(shí)BS(sin 2sin 1)跟蹤訓(xùn)練1如圖2所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為.在下列各過程中，一定能在軌道回路圖2里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 ()Aab向右運(yùn)動，同時(shí)使減小B使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，角同時(shí)也減小Cab向左運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BDab向右運(yùn)動，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和角(0°<<90°)考點(diǎn)二利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向考點(diǎn)解讀感應(yīng)電流方向的判定及由此產(chǎn)生的其他問題是這一章的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)利用楞次定律和右手定則都可以判定感應(yīng)電流方向，但楞次定律的應(yīng)用更重要典例剖析例2某實(shí)驗(yàn)小組用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證楞次定律當(dāng)圖3條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時(shí)，通過電流計(jì)的感應(yīng)電流方向是 ()AaGbB先aGb，后bGaCbGaD先bGa，后aGb思維突破楞次定律的使用步驟跟蹤訓(xùn)練2長直導(dǎo)線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動，如圖4甲所示長直導(dǎo)線中通以大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的交流電：iImsin t，it圖象如圖乙所示規(guī)定沿長直導(dǎo)線方向上的電流為正方向關(guān)于最初一個(gè)周期內(nèi)矩形線框中感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是 ()圖4A由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向B由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向C由順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向，再變?yōu)轫槙r(shí)針方向D由逆時(shí)針方向變?yōu)轫槙r(shí)針方向，再變?yōu)槟鏁r(shí)針方向圖5例3如圖5所示，質(zhì)量為m的銅質(zhì)小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上當(dāng)一個(gè)豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經(jīng)過時(shí)，線圈始終保持不動則關(guān)于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是 ()AFN先大于mg，后小于mgBFN一直大于mgCFf先向左，后向右DFf一直向左思維突破楞次定律的推廣應(yīng)用對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因：(1)阻礙原磁通量的變化“增反減同”；(2)阻礙相對運(yùn)動“來拒去留”；(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢“增縮減擴(kuò)”；(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”跟蹤訓(xùn)練3(2020·上海單科·21)如圖6所示，金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)，若變阻器滑片P向左移動，則金屬環(huán)A將向_(填“左”或“右”)運(yùn)動，并有_(填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢10.楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應(yīng)用例4如圖7所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時(shí)，MN向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是 ()圖7A向右加速運(yùn)動B向左加速運(yùn)動C向右減速運(yùn)動D向左減速運(yùn)動建模感悟安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律綜合應(yīng)用的比較基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力左手定則電磁感應(yīng)部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律圖8跟蹤訓(xùn)練4兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于圖8所示的勻強(qiáng)磁場中，在導(dǎo)軌上接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動當(dāng)AB在外力F作用下向右運(yùn)動時(shí)，下列說法中正確的是 ()A導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是DCB導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是CDC磁場對導(dǎo)體棒CD的作用力向左D磁場對導(dǎo)體棒AB的作用力向左A組電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生1.如圖9所示，光滑導(dǎo)電圓環(huán)軌道豎直固定在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與軌道所在平面垂直，導(dǎo)體棒ab的兩端可始終不離開軌道無摩擦地滑動，當(dāng)ab由圖示位置釋放，直到滑到右側(cè)虛線位置的過程中，關(guān)于ab棒中的感應(yīng)電流情況，正確的是()圖9A先有從a到b的電流，后有從b到a的電流B先有從b到a的電流，后有從a到b的電流C始終有從b到a的電流D始終沒有電流產(chǎn)生2假如有一宇航員登月后，想探測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈，則下列推斷正確的是 ()A直接將電流表放于月球表面，看是否有示數(shù)來判斷磁場的有無B將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場C將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動，如電流表有示數(shù)，則可判斷月球表面有磁場D將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一平面內(nèi)沿各個(gè)方向運(yùn)動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場B組感應(yīng)電流方向的判斷圖103如圖10所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面則線框中感應(yīng)電流的方向是 ()AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad42020年秋季，北約戰(zhàn)機(jī)“幻影2000”在利比亞班加西(北緯31°附近)上空盤旋，由于地磁場的存在，飛機(jī)在一定高度水平飛行時(shí)，其機(jī)翼就會切割磁感線，機(jī)翼的兩端之間會有一定的電勢差則從飛行員的角度看，機(jī)翼左端的電勢比右端的電勢 ()A低 B高C相等 D以上情況都有可能C組楞次定律的拓展應(yīng)用5如圖11所示，甲是閉合銅線框，乙是有缺口的銅線框，丙是閉合的塑料線框，它們的正下方都放置一薄強(qiáng)磁鐵，現(xiàn)將甲、乙、丙拿至相同高度H處同時(shí)釋放(各線框下落過程中不翻轉(zhuǎn))，則以下說法正確的是()圖11A三者同時(shí)落地B甲、乙同時(shí)落地，丙后落地C甲、丙同時(shí)落地，乙后落地D乙、丙同時(shí)落地，甲后落地圖126. 一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動M連接在如圖12所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)下列情況中，可觀測到N向左運(yùn)動的是 ()A在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間B在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間C在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時(shí)D在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時(shí)課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練(限時(shí)：45分鐘)一、選擇題1現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及電鍵如圖1所示連接下列說法中正確的是()圖1A電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)B線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間電流計(jì)指針均不會偏轉(zhuǎn)C電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電流計(jì)指針靜止在中央零刻度D電鍵閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電流計(jì)指針才能偏轉(zhuǎn)2如圖2所示，兩個(gè)線圈A、B水平且上下平行放置，分別通以如圖所示的電流I1、I2，為使線圈B中的電流瞬時(shí)有所增大，可采用的辦法是 ()圖2A線圈位置不變，增大線圈A中的電流B線圈位置不變，減小線圈A中的電流C線圈A中電流不變，線圈A向下平移D線圈A中電流不變，線圈A向上平移圖33北半球地磁場的豎直分量向下如圖3所示，在北京某中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導(dǎo)體線圈abcd，線圈的ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向下列說法中正確的是()A若使線圈向東平動，則a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢低B若使線圈向北平動，則a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢低C若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcdaD若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba4如圖4所示，在直線電流附近有一根金屬棒ab，當(dāng)金屬棒以b端為圓心，以ab為半徑，在過導(dǎo)線的平面內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)達(dá)到圖中的位置 時(shí) ()圖4Aa端聚積電子Bb端聚積電子C金屬棒內(nèi)電場強(qiáng)度等于零DUa>Ub圖55如圖5所示，水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場豎直向下，磁場垂直紙面向外半圓形鋁框從直徑處于水平位置時(shí)，沿豎直平面由靜止開始下落不計(jì)阻力，a、b兩端落到地面的次序是 ()Aa先于bBb先于aCa、b同時(shí)落地D無法判定6如圖6所示，線圈A、B是由不同材料制成的導(dǎo)體線圈，它們的質(zhì)量一樣大，形狀一樣，設(shè)磁場足夠大，下列說法正確的是()A電阻大的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)的速度大圖6B電阻小的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)的速度大C兩線圈的穩(wěn)定速度是一樣的D電阻率大的材料制成的線圈，穩(wěn)定速度大7如圖7所示，ab是一個(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)體線圈，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中，線圈ab將()圖7A靜止不動B逆時(shí)針轉(zhuǎn)動C順時(shí)針轉(zhuǎn)動D發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源的極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向圖88.如圖8所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向如圖左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，下列說法中正確的是 ()A當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時(shí)，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)B當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時(shí)，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢C當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時(shí)，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)D當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時(shí)，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)圖99(2020·上海單科·13)如圖9，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a ()A順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)D逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)圖1010. 如圖10所示，每米電阻為1 的一段導(dǎo)線被彎成半徑r1 m的三段圓弧，并組成閉合回路每段圓弧都是圓周，位于空間直角坐標(biāo)系的不同平面內(nèi)，其中ab段位于xOy平面內(nèi)，bc段位于yOz平面內(nèi)，ca段位于zOx平面內(nèi)空間存在一個(gè)沿x軸方向的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系式為B0.70.6t，則()A導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是0.1 A，方向是acbaB導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是0.1 A，方向是abcaC導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是 A，方向是acbaD導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是 A，方向是abca11.一飛機(jī)下有一沿豎直方向的金屬桿，若僅考慮地磁場的影響，不考慮磁偏角影響，當(dāng)飛機(jī)水平飛行經(jīng)過我國某市上空 ()A由東向西飛行時(shí)，金屬桿上端電勢比下端電勢高B由西向東飛行時(shí)，金屬桿上端電勢比下端電勢高C由南向北飛行時(shí)，金屬桿上端電勢比下端電勢高D由北向南飛行時(shí)，金屬桿上端電勢比下端電勢高圖1112. 如圖11所示，金屬棒ab置于水平放置的金屬導(dǎo)體框架cdef上，棒ab與框架接觸良好從某一時(shí)刻開始，給這個(gè)空間施加一個(gè)斜向上的勻強(qiáng)磁場，并且磁場均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場均勻增加的過程中，關(guān)于ab棒受到的摩擦力，下列說法正確的是 ()A摩擦力大小不變，方向向右B摩擦力變大，方向向右C摩擦力變大，方向向左D摩擦力變小，方向向左二、非選擇題13如圖12所示，CDEF為閉合線圈，AB為電阻絲，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時(shí)，線圈CDEF中的感應(yīng)電流在G處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是“·”時(shí)，電源的哪一端是正極？圖12復(fù)習(xí)講義基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引B、C、D、E均能產(chǎn)生感應(yīng)電流知識梳理1.變化感應(yīng)電流2.切割磁感線發(fā)生變化3.電能思考：1.當(dāng)電路不閉合時(shí)，沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢，只產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象2(1)磁場變化如：永磁鐵與線圈的靠近或遠(yuǎn)離、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流的變化(2)回路的有效面積變化回路面積變化：如閉合線圈部分導(dǎo)線切割磁感線，如圖甲回路平面與磁場夾角變化：如線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，如圖乙二、基礎(chǔ)導(dǎo)引CD知識梳理1.(1)阻礙磁通量2.(1)垂直平面內(nèi)導(dǎo)體運(yùn)動(2)導(dǎo)體棒切割磁感線思考：引起感應(yīng)電流的磁場(原磁場)的磁通量的變化磁通量的變化相反相同阻止延緩繼續(xù)進(jìn)行課堂探究例1BD跟蹤訓(xùn)練1A例2D跟蹤訓(xùn)練2D例3AD跟蹤訓(xùn)練3左收縮跟蹤訓(xùn)練4BD分組訓(xùn)練1D2C3B4B5D6C課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練1A2BD3AC4BD5A6A7C8BD9B10A11B12B13下端