（人教通用版）2020高考物理 第10章 第1講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律課件

1、電磁感應 第 十 章 考考 試試 說說 明明 考點內容考點內容 要求要求說明說明要點解讀要點解讀 電磁感應電磁感應 現(xiàn)象現(xiàn)象 導體切割磁感線導體切割磁感線 時，感應電動勢時，感應電動勢 的計算，只限于的計算，只限于l 垂直于垂直于B、v的情的情 況況 多結合楞次定律或者法拉第電磁感應定律等多結合楞次定律或者法拉第電磁感應定律等 滲透考查。知道產生感應電流的條件。滲透考查。知道產生感應電流的條件。 磁通量磁通量 常常結合楞次定律進行考查。注意磁通量正常常結合楞次定律進行考查。注意磁通量正 、負的意義，尤其是在同一個區(qū)域里磁場有、負的意義，尤其是在同一個區(qū)域里磁場有 反向的情況。反向的情況。 法拉

2、第法拉第 電磁感電磁感 應定律應定律 1.在電磁感應現(xiàn)在電磁感應現(xiàn) 象里，不要求判象里，不要求判 斷內電路中各點斷內電路中各點 電勢的高低電勢的高低 2不要求用自感不要求用自感 系數(shù)計算自感電系數(shù)計算自感電 動勢動勢 1.能夠理解磁通量能夠理解磁通量(磁感應強度磁感應強度)的變化率的的變化率的 意義。磁通量意義。磁通量BS中的中的S是有效面積。是有效面積。2.能能 夠區(qū)別感生電動勢和動生電動勢。知道夠區(qū)別感生電動勢和動生電動勢。知道E Blv是法拉第電磁感應定律的推導公式，其是法拉第電磁感應定律的推導公式，其 中中l(wèi)是有效長度。能夠分析平動切割和轉動切是有效長度。能夠分析平動切割和轉動切 割產

3、生的電動勢問題。割產生的電動勢問題。3.能夠分析電磁感應能夠分析電磁感應 現(xiàn)象中通過的電荷量問題?，F(xiàn)象中通過的電荷量問題。 考點內容考點內容要求要求說明說明要點解讀要點解讀 楞次定律楞次定律 1.在電磁感應在電磁感應 現(xiàn)象里，不現(xiàn)象里，不 要求判斷內要求判斷內 電路中各點電路中各點 電勢的高低電勢的高低 2不要求用不要求用 自感系數(shù)計自感系數(shù)計 算自感電動算自感電動 勢勢 1.能夠利用楞次定律和安培定則分析感應電流能夠利用楞次定律和安培定則分析感應電流 的方向。的方向。2.正確理解正確理解“阻礙阻礙”的含義，阻礙不的含義，阻礙不 是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化是阻止，只是延緩了磁通量

4、的變化，這種變化 將繼續(xù)進行。將繼續(xù)進行。3.能夠利用楞次定律分析其含義能夠利用楞次定律分析其含義 “推廣推廣”的問題。即的問題。即“阻礙的阻礙的”可以是磁通量可以是磁通量 的變化、導體的相對運動、線圈面積的變化、的變化、導體的相對運動、線圈面積的變化、 電感線圈中的電流的變化等。電感線圈中的電流的變化等。4.右手定則的應右手定則的應 用，導體切割磁感線產生的電流、電動勢。用，導體切割磁感線產生的電流、電動勢。 自感、渦自感、渦 流流 體現(xiàn)在實際電磁感應現(xiàn)象中，如對電磁驅動或體現(xiàn)在實際電磁感應現(xiàn)象中，如對電磁驅動或 者電磁阻尼現(xiàn)象的解釋等。者電磁阻尼現(xiàn)象的解釋等。 第1講電磁感應現(xiàn)象楞次定律

5、1知 識 梳 理 自 測 2核 心 考 點 突 破 3階段培優(yōu)微專題 42 年 高 考 模 擬 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。 知識點知識點1 磁通量磁通量 垂直 2公式 _。在國際單位制中，磁通量的單位是_，符號 是_。 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BS。 BS韋伯 Wb 思考：如圖所示，矩形abcd、abba，abcd的面積分別為S1、 S2、S3，勻強磁場的磁感應強度B與平面abcd垂直，則： (1)通過矩

6、形abcd的磁通量為_或_。 (2)通過矩形abcd的磁通量為_。 (3)通過矩形abba的磁通量為_。 BS1cos 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_ 產生的現(xiàn)象。 2產生感應電流的條件 (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。 知識點知識點2 電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(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 _

7、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。 讓磁感線穿入_手手心。 使大拇指指向_的方向。 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。 知識點知識點3 感應電流方向的判定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 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。

8、 () D 解析產生感應電流的條件是閉合回路內磁通量發(fā)生變化。線圈 繞在磁鐵上，磁通量未變，不會產生感應電流，A錯誤；通電線圈 中若為恒定電流，則產生恒定的磁場，連有電流表的閉合線圈內磁 通量不變，不會產生感應電流，B錯誤；往線圈中插入條形磁鐵的 瞬間，線圈中磁通量發(fā)生變化，此時線圈中將產生感應電流，但插 入后磁通量不再變化，無感應電流，故到相鄰房間觀察時無示數(shù)， C錯誤；在線圈通電或斷電的瞬間，磁通量發(fā)生變化，產生感應電 流，D正確。 2(2018上海合格考模擬)如圖所示為兩同心圓環(huán)，當有一勻強磁 場垂直穿過A環(huán)面時(A環(huán)面外無磁場)，A環(huán)面磁通量為1，此時B 環(huán)面磁通量為2。若將原勻強磁場

9、撤去，改為一條形磁體，垂直 穿過A環(huán)面時A環(huán)面的磁通量為3，B環(huán)面的磁通量為4，有關磁通 量的大小，下列說法正確的是() A12 C34 D34，C 正確，D錯誤。 3自1932年磁單極子概念被狄拉克提出以來，不管是理論物理學 家還是實驗物理學家都一直在努力尋找，但迄今仍然沒能找到它們 存在的確鑿證據。近年來，一些凝聚態(tài)物理學家找到了磁單極子存 在的有力證據，并通過磁單極子的集體激發(fā)行為解釋了一些新穎的 物理現(xiàn)象，這使得磁單極子艱難的探索之路出現(xiàn)了一絲曙光。如果 一個只有N極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導線圈， 則從上向下看，這個線圈中將出現(xiàn)() A先是逆時針方向，然后是順時針方向的

10、感應電流 B先是順時針方向，然后是逆時針方向的感應電流 C逆時針方向的持續(xù)流動的感應電流 D順時針方向的持續(xù)流動的感應電流 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BS。 此式的適用條件是：勻強磁場，磁感線與平面垂直。如圖所

11、示。 考點一考點一電磁感應現(xiàn)象的判斷電磁感應現(xiàn)象的判斷 (2)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式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BScos中的 Scos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”。 (3)磁通量有正負之分，其正負是這樣規(guī)定的：任何一個面都有正、 反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿入為正磁通量，則磁感線從反面穿 入時磁通量為負值。 若磁感線沿相反的方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為1， 反向磁感線條數(shù)為2，則磁通量等于穿過該平面的磁感線的凈條 數(shù)(磁通量的代數(shù)和)，即12。 (4)如圖所示，若閉合電路abcd和ABCD所在平面均與勻強

12、磁場B垂直， 面積分別為S1和S2，且S1S2，但磁場區(qū)域恰好只有ABCD那么大，穿 過S1和S2的磁通量是相同的，因此，BS中的S應是指閉合回路中 包含磁場的那部分有效面積。 (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21也不受線圈匝數(shù)的影 響。所以，直接用公式求、時，不必去考慮線圈匝數(shù)n。 2磁通量的變化21，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：據磁通量的定義BS(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BS。 (2)磁感應強度不變，

13、投影面積發(fā)生變化，即BS。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BS。 方法二：根據磁通量的物理意義，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。 (2018廣東模擬)法拉第在研究電磁感應現(xiàn)象時，將兩個 線圈繞在同一個鐵環(huán)上，簡化電路如圖所示，下列關于法拉第研究 過程的說法正確的是() A閉合開關S的瞬間，右側線圈中不產生感應電流 B閉合開關S以后，右側線圈中產生穩(wěn)定的感應電流 C

14、斷開開關S的瞬間，右側線圈中產生感應電流 D斷開開關S的瞬間，右側線圈中不產生感應電流 解析S閉合的瞬間，右側線圈中磁通量發(fā)生變化，產生感應電 流，故A錯誤；閉合開關以后，右側線圈中磁通量不發(fā)生變化，不 產生感應電流，故B錯誤；當開關S斷開的瞬間，右側線圈中磁通量 發(fā)生變化，產生感應電流，故C正確，D錯誤。 例例 1 C (2018山西清徐中學模擬)在勻強磁場中，有兩條平行金屬導軌a、 b，磁場方向垂直a、b所在的平面向下，c、d為串接有電流表、電 壓表的兩金屬棒，如圖所示，兩棒以相同的水平速度向右勻速運動， 則以下結論正確的是 () A電壓表有讀數(shù)，電流表沒有讀數(shù) B電壓表有讀數(shù)，電流表也有

15、讀數(shù) C電壓表無讀數(shù)，電流表有讀數(shù) D電壓表無讀數(shù)，電流表也無讀數(shù) 類題演練 1 D 解析當兩棒以相同的水平速度向右勻速運動時，回路的磁通量 不變，沒有感應電流產生，電流表沒有讀數(shù)。電壓表是由電流表改 裝而成的，核心的部件是電流表，沒有電流，指針不偏轉，電壓表 也沒有讀數(shù)。A、B、C錯誤，故D正確。 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。 考點二考點二感應電流方向的判斷感應電流方向的判斷 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

16、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。 (2018山東煙臺高三期中)如圖所示，一個閉合三角形導 線框ABC位于豎直平面內，其下方(略靠前)固定一根與線框平面平 行的

17、水平直導線，導線中通以圖示方向的恒定電流。釋放線框，它 由實線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉動，在此過程中( ) A線框中感應電流方向依次為ACBAABCA B線框的磁通量為零時，感應電流卻不為零 C線框所受安培力的合力方向依次為向上向下向上 D線框做自由落體運動 例例 2 B 解析根據右手定則，通電直導線的磁場在上方垂直紙面向外， 下方垂直紙面向里；離導線近的地方磁感應強度大，離導線遠的地 方磁感應強度小。線框從上向下靠近導線的過程，垂直紙面向外的 磁通量增加，根據楞次定律，線框中產生順時針方向的電流，穿越 導線時，上方垂直紙面向外的磁場和下方垂直紙面向里的磁場疊加， 先是垂直紙面向外的磁通量減

18、小，之后變成垂直紙面向里的磁通量 增大，直至最大；根據楞次定律，線框中產生逆時針方向的電 流垂直紙面向里的磁通量變成最大后，線框繼續(xù)向下運動，垂直 紙面向里的磁通量減小，這時的電流方向又變成了順時針，即感應 電流方向依次為ACBAABCAACBA，故A錯誤；根據A中的分析，線 框穿越導線時，始終有感應電流存在，故B正確；根據楞次定律， 安培力始終阻礙線框相對磁場的運動，故安培力的方向始終向上， 線框不可能做自由落體運動，故C、D錯誤。 (2018陜西寶雞金臺區(qū)期末)如圖所示，當磁場的磁感應強度B在逐 漸增強的過程中，內外金屬環(huán)上的感應電流的方向應為() A內環(huán)順時針方向，外環(huán)逆時針方向 B內環(huán)

19、逆時針方向，外環(huán)順時針方向 C內外環(huán)均順時針方向 D內外環(huán)均逆時針方向 解析當磁場的磁感應強度B增強時，穿過閉合回路的磁通量增 加，根據楞次定律，感應電流的磁場方向向外，根據安培定則，大 圓中的感應電流方向為逆時針，小圓中的感應電流方向為順時針， A正確。 類題演練 2 A 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

20、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”。 考點三考點三楞次定律的推論楞次定律的推論 (多選)如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體 棒P、Q平行放于導軌上，形成一個閉合回路，當一條形磁鐵從高處 下落接近回路時( ) AP、Q將相互靠攏 BP、Q將相互遠離 C磁鐵的加速度仍為g D磁鐵的加速度小于g 例例 3 AD 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， 根據楞次定律可判斷感應電流的磁場方向向上，根據安培定則可判 斷出回路中感應電流方向為逆時針方向。再根據左手

21、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：根據楞次定律的另一種表述感應電流的效果總是要反抗 產生感應電流的原因，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“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。 (2018廣西防城港模擬)(多選)如圖所示，M為水平放置的橡膠圓盤， 在其外側面均勻地帶有負電荷。

22、在M正上方用絲線懸掛一個閉合鋁 環(huán)N，鋁環(huán)也處于水平面中，且M盤和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2 上，現(xiàn)讓橡膠盤由靜止開始繞O1O2軸按圖示方向逆時針加速轉動， 下列說法正確的是( ) A鋁環(huán)N有沿逆時針方向的感應電流 B鋁環(huán)N有擴大的趨勢 C橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向下 D橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上 類題演練 3 AD 解析依據楞次定律可知，穿過環(huán)N的磁通量向下且增大，因此 環(huán)N有沿逆時針方向的感應電流，故A正確；橡膠盤M由靜止開始繞 其軸線O1O2按箭頭所示方向加速轉動，形成環(huán)形電流，環(huán)形電流的 大小增大，又因為橡膠圓盤帶有負電荷，根據右手螺旋定則知，通 過環(huán)N的磁

23、通量向下且增大，根據楞次定律知環(huán)N的面積有縮小的趨 勢，且有向上的運動趨勢，所以，橡膠圓盤M對鋁環(huán)N的作用力方向 豎直向上，故D正確，B、C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。 適用范圍適用范圍基本現(xiàn)象基本現(xiàn)象 安培定則安培定則電流的磁效應電流的磁效應電流、運動電荷周圍產生磁場電流、運動電荷周圍產生磁場 左手定則左手定則磁場力磁場力磁場對電流、電荷的作用磁場對電流、電荷的

24、作用 右手定則右手定則 電磁感應電磁感應 部分導體做切割磁感線運動部分導體做切割磁感線運動 楞次定律楞次定律閉合回路的磁通量發(fā)生變化閉合回路的磁通量發(fā)生變化 (多選)如圖所示，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PQ在外力的作用下 運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是( ) A向右加速運動 B向左加速運動 C向右減速運動 D向左減速運動 例例 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

25、動情況？ 答案(1)根據安培定則判斷ab中電流產生的磁場方向，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”。 “力”的最后一筆“丿

26、”方向向左，用左手；“電”的最后一筆 “乚”方向向右，用右手。 (2018天津一模)如圖所示，表面粗糙的U形金 屬線框水平固定，其上橫放一根阻值為R的金屬 棒ab，金屬棒與線框接觸良好，一通電螺線管 豎直放置在線框與金屬棒組成的回路中，下列 說法正確的是 ( ) 類題演練 4 C A當變阻器滑片當變阻器滑片P向上滑動時，螺線管內部的磁通量增大向上滑動時，螺線管內部的磁通量增大 B當變阻器滑片當變阻器滑片P向下滑動時，金屬棒所受摩擦力方向向右向下滑動時，金屬棒所受摩擦力方向向右 C當變阻器滑片當變阻器滑片P向上滑動時，流過金屬棒的電流方向由向上滑動時，流過金屬棒的電流方向由a到到b D當變阻器滑

27、片當變阻器滑片P向下滑動時，流過金屬棒的電流方向由向下滑動時，流過金屬棒的電流方向由a到到b 解析根據右手螺旋定則可知螺線管下端為N極，而穿過回路的 磁通量分為兩部分，一部分為螺線管內部磁場，方向豎直向下，一 部分為螺線管外部磁場，方向豎直向上，而總的磁通量方向為豎直 向下。當變阻器滑片P向上滑動時，滑動變阻器連入電路的電阻增 大，螺線管中電流減小，產生的磁場變弱，即穿過回路的磁通量向 下減小，根據楞次定律可得流過金屬棒的電流方向由a到b，A錯誤， C正確；當變阻器滑片P向下滑動時，滑動變阻器連入電路的電阻減 小，螺線管中電流增大，產生的磁場變強，即穿過回路的磁通量向 下增大，根據楞次定律可得流過金