高考物理一輪復習第10章電磁感應第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律課件新人教版.ppt

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電磁感應,第 十 章,考 試 說 明,第1講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律,知識梳理自測,1．定義 勻強磁場中，磁感應強度(B)與________于磁場方向的面積(S)的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通，我們可以用穿過這一面積的磁感線條數(shù)的多少來形象地理解。 2．公式 Φ＝________。在國際單位制中，磁通量的單位是________，符號是________。,知識點1,磁通量,垂直,BS,韋伯,Wb,3．公式適用條件 (1)勻強磁場。 (2)磁感線的方向與平面垂直，即B⊥S。 思考：如圖所示，矩形abcd、abb′a′，a′b′cd的面積分別為S1、S2、S3，勻強磁場的磁感應強度B與平面a′b′cd垂直，則： (1)通過矩形abcd的磁通量為________________或________。 (2)通過矩形a′b′cd的磁通量為________。 (3)通過矩形abb′a′的磁通量為______。,BS1cosθ,BS3,BS3,0,1．電磁感應現(xiàn)象 當穿過閉合電路的磁通量____________時，電路中有____________產(chǎn)生的現(xiàn)象。 2．產(chǎn)生感應電流的條件 (1)條件：穿過閉合電路的磁通量____________。 (2)特例：閉合電路的一部分導體在磁場內做______________的運動。 3．電磁感應現(xiàn)象的實質 產(chǎn)生______________，如果電路閉合，則有____________；如果電路不閉合，則只有______________而無感應電流。,知識點2,電磁感應現(xiàn)象,發(fā)生變化,感應電流,發(fā)生變化,切割磁感線,感應電動勢,感應電流,感應電動勢,1．楞次定律 (1)內容：感應電流的磁場總要________引起感應電流的__________的變化。 (2)適用范圍：適用于一切回路__________變化的情況。 2．右手定則 (1)使用方法。 ①讓磁感線穿入______手手心。 ②使大拇指指向____________的方向。 ③則其余四指指向____________的方向。 (2)適用范圍：適用于____________切割磁感線的情況。,知識點3,感應電流方向的判定,阻礙,磁通量,磁通量,右,導體運動,感應電流,部分導體,思考：如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直，AB中通有如圖所示的電流I，請回答：,(1)穿過線圈abcd中的磁通量為多少？ (2)AB中電流I逐漸增大，線圈abcd中有感應電流嗎？ (3)要使線圈abcd中產(chǎn)生感應電流，可行的做法有哪些(至少答出兩種方法)? 答案：(1)0 (2)無 (3)使線圈左右平動；以OO′為軸轉動。,思維診斷： (1)磁通量與線圈的匝數(shù)無關。( ) (2)閉合電路內只要有磁通量，就有感應電流產(chǎn)生。( ) (3)感應電流的磁場一定與引起感應電流的磁場方向相反。( ) (4)感應電流的磁場一定阻礙引起感應電流的磁場的磁通量的變化。( ),√,×,×,√,ABD,[解析] 奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，說明電和磁之間存在聯(lián)系，選項A正確；安培總結了電流周圍磁場方向，根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說，選項B正確；法拉第在實驗中觀察到，在通有變化電流的靜止導線附近的固定導線圈中，會出現(xiàn)感應電流，選項C錯誤；楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應電流應具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，選項D正確。,[解析] 根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件：A中，電路沒閉合，無感應電流；B中，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應電流；C中，穿過線圈的磁感線相互抵消，Φ恒為零，無感應電流；D中，磁通量不發(fā)生變化，無感應電流。,B,,C,C,[解析] N極磁單極子穿過超導線圈的過程中，當磁單極子靠近線圈時，穿過線圈的磁通量增加，且磁場方向從上向下，所以由楞次定律可知感應電流方向為逆時針；當磁單極子遠離線圈時，穿過線圈的磁通量減小，且磁場方向從下向上，所以由楞次定律可知感應電流方向為逆時針，因此線圈中產(chǎn)生的感應電流方向不變，由于超導線圈中沒有電阻，因此感應電流將長期維持下去，故A、B、D錯誤，C正確。,核心考點突破,1．磁通量的計算 (1)公式Φ＝BS。 此式的適用條件是：勻強磁場，磁感線與平面垂直。如圖所示。,電磁感應現(xiàn)象的判斷,考點一,(2)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ＝BS中的S應為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積；公式Φ＝B·Scosθ中的Scosθ即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為“有效面積”。,(5)磁通量與線圈的匝數(shù)無關，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響。同理，磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線圈匝數(shù)的影響。所以，直接用公式求Φ、ΔΦ時，不必去考慮線圈匝數(shù)n。,2．磁通量的變化ΔΦ＝Φ2－Φ1，其數(shù)值等于初、末態(tài)穿過某個平面磁通量的差值。分析磁通量變化的方法有： 方法一：據(jù)磁通量的定義Φ＝B·S(S為回路在垂直于磁場的平面內的投影面積)。 一般存在以下幾種情形： (1)投影面積不變，磁感應強度變化，即ΔΦ＝ΔB·S。 (2)磁感應強度不變，投影面積發(fā)生變化，即ΔΦ＝B·ΔS。其中投影面積的變化又有兩種形式：a.處在磁場的閉合回路面積發(fā)生變化，引起磁通量變化；b.閉合回路面積不變，但與磁場方向的夾角發(fā)生變化，從而引起投影面積變化。,(3)磁感應強度和投影面積均發(fā)生變化。這種情況較少見，此時不能簡單地認為ΔΦ＝ΔB·ΔS。 方法二：根據(jù)磁通量的物理意義，通過分析穿過回路的磁感線條數(shù)的變化來定性分析磁通量的變化。,例 1,A,,[解析] 線圈中通以恒定的電流時，線圈中產(chǎn)生穩(wěn)恒的磁場，穿過銅環(huán)A的磁通量不變，沒有感應電流產(chǎn)生，選項A正確；通電時，使滑動變阻器的滑片P勻速移動時，滑動變阻器接入電路的電阻變化，回路中電流變化，線圈中產(chǎn)生的磁場變化，穿過銅環(huán)A的磁通量變化，產(chǎn)生感應電流，選項B錯誤；通電時，使滑動變阻器的滑片P加速移動時，滑動變阻器接入電路的電阻變化，則回路中電流變化，線圈產(chǎn)生的磁場變化，穿過銅環(huán)A的磁通量變化，產(chǎn)生感應電流，選項C錯誤；將開關突然斷開的瞬間，線圈產(chǎn)生的磁場從有到無，穿過銅環(huán)A的磁通量減小，產(chǎn)生感應電流，選項D錯誤。,規(guī)律總結： 有無感應電流的判斷 要抓住產(chǎn)生感應電流的條件：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路閉合與磁通量變化二者缺一不可。,1．感應電流方向判斷的兩種方法 方法一 用楞次定律判斷 方法二 用右手定則判斷 該方法適用于部分導體切割磁感線。判斷時注意掌心、四指、拇指的方向。,感應電流方向的判斷,考點二,,2．楞次定律和右手定則的關系 (1)從研究對象上說，楞次定律研究的是整個閉合回路，右手定則研究的是閉合電路中的一部分導體，即一段導體做切割磁感線運動的情況。 (2)從適用范圍上說，楞次定律適用于磁通量變化引起感應電流的各種情況(包括一部分導體做切割磁感線運動的情況)，右手定則只適用于一段導體在磁場中做切割磁感線運動的情況。因此，右手定則是楞次定律的一種特殊情況。一般來說，若導體不動，回路中磁通量變化，應該用楞次定律判斷感應電流方向而不能用右手定則；若是回路中一部分導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流，用右手定則判斷較為簡單，用楞次定律進行判斷也可以，但較為麻煩。,例 2,順時針,逆時針,解題導思：(1)條形磁鐵N極下方的磁場是如何分布的？條形磁鐵左側的磁場是如何分布的？ (2)指針向左偏轉，在螺線管內電流如何流？指針向右偏轉，在螺線管內電流如何流？ 答案：(1)條形磁鐵N極下方的磁場方向向下，從上向下磁場逐漸變弱；條形磁鐵左側的磁場方向向上，從右向左磁場逐漸變弱。 (2)指針向左偏轉，在螺線管內電流從b流向a；指針向右偏轉，在螺線管內電流從a流向b。,[解析] (1)將磁鐵N極向下插入，穿過線圈L的磁場方向向下，磁通量變大，由楞次定律知感應電流的磁場方向向上。由于指針向左偏轉，知螺線管內電流方向由b流向a，結合安培定則判斷線圈繞向為順時針。 (2)磁鐵向右遠離L時，穿過線圈L的磁場方向向上，磁通量變小，由楞次定律知感應電流的磁場方向向上。由于指針向右偏轉，知螺線管內電流方向由a流向b，結合安培定則判斷線圈繞向為逆時針。,〔類題演練 1 〕,C,[解析] 閉合開關S的瞬間，穿過線圈B的磁通量不發(fā)生變化，電流表G中無感應電流，故A、B錯誤；閉合開關S后，在增大R接入電路的阻值的過程中，電流減小，則穿過線圈B的磁通量減小，根據(jù)右手螺旋定則可確定穿過線圈B的磁場方向，再根據(jù)楞次定律可得電流表G中有b→a的感應電流，故C正確；閉合開關S后，向右移動滑動變阻器滑片，導致穿過線圈B的磁通量變化，則電流表中有電流，因而電流表G指針會偏轉，故D錯誤。,[解析] 北半球的地磁場的豎直分量向下，由右手定則可判定飛機無論向哪個方向飛行，由飛行員的角度看均為左側機翼電勢較高。,〔類題演練 2 〕,B,對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果，總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因概括如下： (1)當回路的磁通量發(fā)生變化時，感應電流的效果就阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”。 (2)當出現(xiàn)引起磁通量變化的相對運動時，感應電流的效果就阻礙(導體間的)相對運動，即“來拒去留”。 (3)當回路可以形變時，感應電流可以使線圈面積有擴大或縮小的趨勢，即“增縮減擴”。 (4)當回路磁通量變化由自身電流變化引起時，感應電流的效果是阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)，即“增反減同”。,楞次定律的推論,考點三,例 3,AD,解題導思：(1)感應電流的磁場總會阻礙原磁通量的變化，會阻礙條形磁鐵的相對運動嗎？ (2)磁鐵除了受到重力作用外還受其他力的作用嗎？ 答案：(1)會。 (2)還會受到感應電流給他的磁場力作用。,[解析] 方法一：假設磁鐵的下端為N極，穿過回路的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷感應電流的磁場方向向上，根據(jù)安培定則可判斷出回路中感應電流方向為逆時針方向。再根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受的安培力的方向，安培力使P、Q相互靠攏。由于回路所受的安培力的合力向下，根據(jù)牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g。若磁鐵的下端為S極，根據(jù)類似的分析可以得出相同的結果，所以A、D選項正確。 方法二：根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應電流的原因，本題的“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近，根據(jù)“增縮減擴”和“來拒去留”，可知P、Q將相互靠近且磁鐵的加速度小于g。,〔類題演練 3 〕,B,,[解析] 膠木圓盤A由靜止開始繞其軸線OO′按箭頭所示方向加速轉動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的大小逐漸增大，根據(jù)右手螺旋定則知，通過圓環(huán)B的磁通量向下，且增大，根據(jù)楞次定律可知，金屬圓環(huán)的面積有縮小的趨勢，且有向上的運動趨勢，所以絲線受到的拉力減小，選項B正確，A、C、D錯誤。,〔類題演練 4 〕,B,[解析] 當帶正電的絕緣圓環(huán)a順時針加速旋轉時，相當于順時針方向電流在增大，根據(jù)右手螺旋定則，其內(圓環(huán)a內)有垂直紙面向里的磁場，其外(金屬圓環(huán)b處)有垂直紙面向外的磁場，并且磁場的磁感應強度在增大，金屬圓環(huán)b包圍的面積內的磁場的總磁通量是垂直紙面向里(因為向里的磁通量比向外的多，向里的是全部，向外的是部分)且增大，根據(jù)楞決定律，b中產(chǎn)生的感應電流的磁場垂直紙面向外，磁場對電流的作用力向外，所以b中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流且有擴張的趨勢，同理，當帶正電的絕緣圓環(huán)a順時針減速旋轉，b中產(chǎn)生順時針方向的感應電流且有收縮的趨勢，A錯誤，B正確；當帶正電的絕緣圓環(huán)a逆時針加速旋轉時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應電流，但具有擴張趨勢；當a逆時針減速旋轉時，b中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，具有收縮趨勢，C、D錯誤。,〔類題演練 5 〕,C,[解析] 磁鐵在鋁管中運動的過程中，鋁管的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，磁鐵受到向上的安培力，鋁管中產(chǎn)生內能，所以磁鐵的機械能不守恒，磁鐵做的不是自由落體運動，選項A、B錯誤；磁鐵在整個下落過程中，由楞次定律可知，鋁管受到的安培力向下，則鋁管對桌面的壓力大于鋁管的重力，選項C正確；磁鐵在整個下落過程中，除重力做功外，還有安培力做負功，導致減少的重力勢能部分轉化為動能，部分轉化為內能，根據(jù)能量守恒定律可知，磁鐵在下落過程中動能的增加量小于其重力勢能的減少量，選項D錯誤。,階段培優(yōu)微專題,一定律、三定則的綜合應用 1．一定律、三定則的比較,2.相互聯(lián)系 (1)應用楞次定律，一般要用到安培定則。 (2)研究感應電流受到的安培力，一般先用右手定則確定電流方向，再用左手定則確定安培力的方向，有時也可以直接應用楞次定律的推論確定。,例 4,BC,,解題導思：(1)如何判斷MN所在處的磁場方向？由MN的運動方向，如何進一步判斷MN中的電流方向？ (2)如何判斷線圈L1中的磁場方向和L2中磁場的方向及變化情況？ (3)如何判斷PQ的運動情況？ 答案：(1)根據(jù)安培定則判斷ab中電流產(chǎn)生的磁場方向，進而確定MN處的磁場方向為垂直紙面向里，再由左手定則判斷MN中電流的方向，應為由M到N。 (2)根據(jù)安培定則判斷L1中的磁場方向，再由楞次定律判斷L2中磁場的方向及變化。 (3)已知L2中的磁場方向及變化情況，可根據(jù)安培定則和右手定則判斷PQ的運動情況。,方法總結： 左、右手定則巧區(qū)分 (1)右手定則與左手定則的區(qū)別：抓住“因果關系”才能無誤，“因動而電”——用右手；“因電而動”——用左手。 (2)使用中左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于區(qū)分，可把兩個定則簡單地總結為“通電受力用左手，運動生電用右手”?！傲Α钡淖詈笠还P“丿”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“乚”方向向右，用右手。,〔類題演練 6〕,B,,[解析] 線圈自由下落時，加速度為aa＝g。線圈完全在磁場中時，磁通量不變，不產(chǎn)生感應電流，線圈只受重力，不受安培力作用，加速度為ac＝g。線圈進入和穿出磁場過程中，切割磁感線產(chǎn)生感應電流，將受到向上的安培力，根據(jù)牛頓第二定律可知，abad，故aa＝acabad，選項B正確，A、C、D錯誤。,