（江浙選考1）2020版高考物理總復習 第十一章 電磁感應 第27講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律課件

1、第第2727講電磁感應現(xiàn)象講電磁感應現(xiàn)象楞次定律楞次定律 -2- -3- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 電磁感應現(xiàn)象 核心知識整合核心知識整合 1.磁通量 (1)定義:與垂直于磁感應強度的的 乘積,叫穿過這個面的磁通量,簡稱磁通。用字母表示。 (2)大小:在勻強磁場中,當BS時,=;當BS時,磁通量 為。不垂直時,取S在與B垂直方向上的投影。 (3)單位:,符號:。 磁感應強度B面積S BS 0 韋伯Wb -4- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 特別提醒: 磁通量是標量,卻有正、負之分。若規(guī)定磁感線從線圈平面的 a面穿入為正,則從它的反面b面穿入用負表示,磁通量概念是學習 電磁感

2、應的基礎。 由=BS,可以得到。通過某一平面的磁通量的大小,可以 用穿過這一平面的磁感線條數(shù)的多少來形象表示。因此,磁感應強 度的另一種定義叫磁通量密度或磁通密度,其單位可表示為Wb/m2。 當穿過某個面有方向相反的磁場,則不能直接用=BS。應考 慮相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量。 -5- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 2.磁通量的變化量:=2-1 開始和轉過180時平面都與磁場垂直,穿過平面的磁通量是不 同的,一正一負,=-2BS,而不是零。 3.產(chǎn)生感應電流的條件: 只要穿過閉合電路的發(fā)生變化,即0,閉合電路 中就有感應電流產(chǎn)生。 4.產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的實質: 電磁感應現(xiàn)象

3、的實質是產(chǎn)生,如果回路閉合, 則產(chǎn)生;如果回路不閉合,則只有, 而無。 磁通量 感應電動勢 感應電流感應電動勢 感應電流 -6- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 命題點一命題點一磁通量及其計算磁通量及其計算 【例1】 我國的嫦娥二號探月衛(wèi)星在發(fā)射1533s后進入近地點 高度為200km的地月轉移軌道。假設衛(wèi)星中有一邊長為50cm的 正方形導線框,由于衛(wèi)星調(diào)整姿態(tài)線框由水平方向轉至豎直方向, 此處地磁場磁感應強度B=410-5T,方向如圖所示,該過程中磁通 量的改變量的大小是Wb。 方法技巧用=BS計算磁通量要注意,公式=BS適用條件勻強磁 場,面積S為線圈垂直磁感線平面的有效投影面積。

4、答案解析解析 關閉 設線框在水平位置時法線方向豎直向上,穿過線框的磁通量1=BSsin 37=6.010-6 Wb,當線框轉至豎直位置時,線框平面的法線方向水平向 右,與磁感線夾角=143,穿過線框的磁通量2=BScos 143=-810-6 Wb,該過程的磁通量改變量=2-1=-1.410-5 Wb,磁通量改變量大 小為1.410-5 Wb。 答案解析 關閉 1.410-5 -7- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例2】 如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長為l,匝數(shù)為 N,過ab中點和cd中點的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強磁 場的右邊界上,磁感應強度為B,則穿過線圈的

5、磁通量為() 答案解析解析 關閉 答案解析 關閉 -8- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例3】 一磁感應強度為B的勻強磁場方向水平向右,一面積為S 的矩形線圈abcd如圖所示放置,平面abcd與豎直方向成角,此時通 過線圈的磁通量為。將abcd繞ad軸轉180角,則穿過線 圈平面的磁通量的變化量為。 答案:BScos2BScos 解析:矩形線圈abcd如圖所示放置,勻強磁場方向水平向右,平面 abcd與豎直方向成角,則此時通過線圈的磁通量為1=BScos。 當規(guī)定此時穿過線圈為正面,則當線圈繞ad軸轉180角時,穿過線 圈反面,則其磁通量2=-BScos。因此穿過線圈平面的磁通量的

6、變化量為=1-2=2BScos。 -9- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 易錯警示“正負”代表的不同含義 1.矢量中正負代表方向; 2.功的正負代表“促進”物體運動,或“阻礙物體運動”,+5J的功和- 5J的功一樣大; 3.重力勢能的正負代表在零勢能參考平面的上方或下方,+5J的 重力勢能比-5J的重力勢能大; 4.磁通量的正負代表磁感線從線圈不同的面穿過。 -10- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 命題點二命題點二產(chǎn)生感應電流的條件產(chǎn)生感應電流的條件 【例4】 如圖所示,空間內(nèi)存在水平向右的勻強磁場,閉合導線框 abcd與磁場平行,下列情形中線框內(nèi)產(chǎn)生感應電流的是() A.線框向

7、右平移 B.線框向上平移 C.線框以ab邊為軸轉動 D.線框以bc邊為軸轉動 方法技巧判斷電路中能否產(chǎn)生感應電流,應把握兩點:一是要有 閉合回路;二是回路中的磁通量要發(fā)生變化。 答案解析解析 關閉 線框向右平移,磁通量不變,故無感應電流,故A錯誤;線框向上平移,磁通量 不變,故無感應電流,故B錯誤;線框以ab邊為軸轉動,磁通量不斷變化,有感 應電流,故C正確;線框以bc邊為軸轉動,磁通量不變,故無感應電流,故D錯 誤。 答案解析 關閉 C -11- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例5】 如圖所示,一個U形金屬導軌水平放置,其上放有一個金 屬導體棒ab,有一磁感應強度為B的勻強磁場斜向

8、上穿過軌道平面, 且與豎直方向的夾角為。在下列各過程中,一定能在軌道回路里 產(chǎn)生感應電流的是() A.ab向右運動,同時使減小 B.使磁感應強度B減小,角同時也減小 C.ab向左運動,同時增大磁感應強度B D.ab向右運動,同時增大磁感應強度B和角(090) 答案解析解析 關閉 設此時回路面積為S,據(jù)題意,磁通量=BScos ,對A,S增大,減小,cos 增大,則增大,A正確。對B,B減小,減小,cos 增大,可能不變,B錯誤。 對C,S減小,B增大,可能不變,C錯誤。對D,S增大,B增大,增大,cos 減 小,可能不變,D錯誤。故只有A正確。 答案解析 關閉 A -12- 考點一考點二實驗(

9、13)實驗(14) 思路點撥電磁感應現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷流程 (1)確定研究的閉合回路。 (2)明確回路內(nèi)的磁場分布,并確定該回路的磁通量。 -13- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 感應電流方向的判斷 核心知識整合核心知識整合 1.楞次定律 (1)內(nèi)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。 阻礙磁通量 磁通量 -14- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 2.右手定則 (1)使用方法:讓磁感線穿入,大拇指指向 的方向,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。 右手手心 導體運動感應電流 部分導體 -15- 考點一考

10、點二實驗(13)實驗(14) 關鍵能力提升關鍵能力提升 命題點一命題點一楞次定律楞次定律 【例6】 如圖所示,水平桌面上放有一個閉合鋁環(huán),在鋁環(huán)軸線上 方有一個條形磁鐵。當條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動時,下列 判斷正確的是() A.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力減小 B.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力減小 C.鋁環(huán)有收縮趨勢,對桌面壓力增大 D.鋁環(huán)有擴張趨勢,對桌面壓力增大 答案解析解析 關閉 當條形磁鐵沿軸線豎直向上迅速移動時,穿過鋁環(huán)的磁通量在減小,根據(jù) 楞次定律可得,鋁環(huán)產(chǎn)生的感應電流的磁場會阻礙磁通量的減小,故鋁環(huán) 一方面有讓其面積變大的趨勢,也可以說鋁環(huán)有擴張的趨勢;另一方面鋁 環(huán)有使其

11、磁場變大的趨勢,即靠近條形磁鐵的趨勢,故鋁環(huán)對桌面的壓力 會變小,B正確;也可以換一個角度考慮這個問題:當條形磁鐵沿軸線豎直 向上迅速移動時,把鋁環(huán)看成一匝螺線管,則在鋁環(huán)的上面會產(chǎn)生與條形 磁鐵下端相反的磁極,二者相互吸引,故鋁環(huán)對桌面的壓力變小。 答案解析 關閉 B -16- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例7】 如圖所示,圓環(huán)形導體線圈a平放在水平桌面上,在a的正 上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻 器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下 列表述正確的是() A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應電流 B.穿過線圈a的磁通量變小 C

12、.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 答案解析解析 關閉 答案解析 關閉 -17- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例8】 如圖所示,鋁質的圓筒形管豎直立在水平桌面上,一條形 磁鐵從鋁管的正上方由靜止開始下落,然后從管內(nèi)下落到水平桌面 上。已知磁鐵下落過程中不與管壁接觸,不計空氣阻力,下列判斷 正確的是() A.磁鐵在整個下落過程中做自由落體運動 B.磁鐵在管內(nèi)下落過程中機械能守恒 C.磁鐵在管內(nèi)下落過程中,鋁管對桌面的壓力等于鋁管的重力 D.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 答案解析解析 關閉 磁鐵在鋁管中運動的過程中,雖不計空氣阻力,但在此過

13、程中,出現(xiàn)安培力, 磁鐵在整個下落過程中不做自由落體運動,故A錯誤;磁鐵在鋁管中運動的 過程中,雖不計空氣阻力,但在過程中,出現(xiàn)安培力做功產(chǎn)生熱能,所以機械 能不守恒,故B錯誤;磁鐵在整個下落過程中,由楞次定律可知,鋁管對桌面 的壓力大于鋁管的重力,故C錯誤;磁鐵在整個下落過程中,除重力做功外, 還有產(chǎn)生感應電流對應的安培力做功,導致減小的重力勢能,部分轉化動 能外,還有內(nèi)能產(chǎn)生,動能的增加量小于重力勢能的減少量。故D正確。 答案解析 關閉 D -18- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 思路點撥應用楞次定律處理電磁感應問題的常用方法 1.常規(guī)法:根據(jù)原磁場方向及磁通量變化情況,應用楞次定

14、律確定 感應電流產(chǎn)生的磁場方向,利用安培定則判斷出感應電流方向,利 用左手定則判斷導體受力和運動趨勢。 2.效果法:由楞次定律可知,感應電流的效果總是阻礙引起感應電 流的原因,根據(jù)“阻礙”的原則,直接對運動趨勢做出判斷。 3.口訣法:即“增反減同,來拒去留,增縮減擴”。 -19- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 方法技巧楞次定律中“阻礙”的含義 -20- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 命題點二命題點二安培定則、右手定則、左手定則綜合運用安培定則、右手定則、左手定則綜合運用 【例9】 如圖所示,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U 形金屬導軌,導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導

15、軌上并與導 軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi), 線框與導軌共面。現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬 間,關于感應電流的方向,下列說法正確的是() A.PQRS中感應電流沿順時針方向,T中感應電流沿逆時針方向 B.PQRS中感應電流沿順時針方向,T中感應電流沿順時針方向 C.PQRS中感應電流沿逆時針方向,T中感應電流沿逆時針方向 D.PQRS中感應電流沿逆時針方向,T中感應電流沿順時針方向 答案解析解析 關閉 因為PQ突然向右運動,由右手定則可知,PQRS中有沿逆時針方向的感應 電流,穿過T中的磁通量減小,由楞次定律可知,T中有沿順時針方向的感應 電流,故

16、只有D選項正確。 答案解析 關閉 D -21- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例10】 (多選)兩根互相平行的金屬導軌水平放置于如圖所示 的勻強磁場中,在導軌上導體棒AB和CD可以自由滑動。當AB在外 力F作用下向右運動時,下列說法正確的是() A.CD內(nèi)有電流通過,方向是DC B.CD向左運動 C.磁場對CD作用力向左 D.磁場對AB作用力向左 答案解析解析 關閉 為了判斷CD內(nèi)電流方向,首先判斷AB內(nèi)的電流方向,因為AB在外力F作用 下向右做切割磁感線運動,根據(jù)右手定則判斷可知電流的方向是BA, AB起著電源作用,電流從A端流出,回路的電流方向是BADCB, 所以選項A正確,由右

17、手定則可知D也正確。 答案解析 關閉 AD -22- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 探究電磁感應的產(chǎn)生條件 核心知識整合核心知識整合 1.實驗目的 探究電磁感應的產(chǎn)生條件。 2.實驗原理 穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時,閉合導體回路中就有感 應電流產(chǎn)生。 3.實驗器材 蹄形磁鐵、導線棒、導線若干、靈敏電流表、大線圈、小線圈、 滑動變阻器、開關、直流電源。 -23- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 4.實驗電路與步驟 (1)探究導體棒在磁場中運動是否產(chǎn)生電流 -24- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) (2)探究磁鐵在線圈中運動是否產(chǎn)生電流 -25- 考點一考點二實驗(13

18、)實驗(14) (3)模仿法拉第的實驗 -26- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 關鍵能力提升關鍵能力提升 命題點命題點實驗原理與操作實驗原理與操作 【例11】 下圖是研究電磁感應現(xiàn)象實驗所需的器材,用實線將 帶有鐵芯的小線圈A、電源、滑動變阻器和開關連接成回路,將 小量程電流表和大螺線圈B連接成回路。并列舉出實驗中改變 回路的磁通量,使回路產(chǎn)生感應電流的三種方式: (1); (2); (3)。 -27- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 答案:實物連接見解析圖; (1)將小線圈A插入大線圈B中;開關閉合(或斷開)瞬間; (2)閉合開關,將小線圈A插入大線圈B(或從大線圈B中取出);

19、 (3)閉合開關,將小線圈A插入大線圈B中后移動滑動變阻器的滑 片。 -28- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 解析:小線圈A、滑動變阻器、電源、開關組成一個回路;大線圈 B與電流表組成一個閉合回路,如圖所示。小線圈A放在大線圈B內(nèi), 當小線圈A中的電流發(fā)生變化時,大線圈B處的磁場也發(fā)生變化,進 而使穿過大線圈B的磁通量發(fā)生變化,大線圈B與電流表組成的閉 合回路中就產(chǎn)生了感應電流,所以采取的方式只要能夠改變A中的 電流就可以了。 -29- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 探究感應電流方向的規(guī)律 核心知識整合核心知識整合 1.實驗目的 探究感應電流方向的規(guī)律。 2.實驗原理 感應電流

20、的磁場方向阻礙原磁場磁通量的變化。 3.實驗器材 條形磁鐵、靈敏電流表、線圈、干電池、定值電阻、開關、導 線若干。 -30- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 4.實驗步驟 (1)確定線圈導線繞向,仔細觀察實驗用線圈導線的繞向,用白線 把繞向標識好,如圖1所示。 (2)用干電池確定電流表的指針偏轉方向與電流方向的關系,電路 圖如圖2所示。 -31- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) (3)探究影響感應電流方向的因素。 如圖所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈中拔出,分析 感應電流的方向與哪些因素有關。 -32- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 5.實驗現(xiàn)象記錄表格 -33-

21、考點一考點二實驗(13)實驗(14) 關鍵能力提升關鍵能力提升 命題點命題點實驗原理與操作實驗原理與操作 【例12】 (20172018學年浙江寧波六校高二下)下圖為研究電 磁感應現(xiàn)象的實驗裝置,部分導線已連接。 (1)用筆畫線代替導線將圖中未完成的電路連接好。 (2)在閉合開關時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下,那么合上 開關后可能出現(xiàn)的情況有:將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流 計指針將(選填“向右偏”“向左偏”或“不偏轉”)。 -34- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 答案:(1)如圖所示 (2)向右偏 -35- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 解析:(1)將電源、開關、變阻

22、器、小螺線管串聯(lián)成一個回路,再 將電流計與大螺線管串聯(lián)成另一個回路,電路圖如圖所示。 (2)閉合開關,穿過副線圈的磁通量增大,靈敏電流表的指針向右 偏;將原線圈迅速插入副線圈時,磁場方向不變,穿過副線圈的磁通 量增大,靈敏電流計指針將向右偏轉一下。 -36- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例13】 某實驗小組用如圖所示的實驗裝置完成“探究楞次定 律”的實驗,實驗記錄如下表 該同學實驗記錄中有三處忘記記錄了,請你補充完整: ;。 -37- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 【例13】 某實驗小組用如圖所示的實驗裝置完成“探究楞次定 律”的實驗,實驗記錄如下表 該同學實驗記錄中有三處

23、忘記記錄了,請你補充完整: ;。 答案:從線圈中抽出向右偏轉S極朝下 -38- 考點一考點二實驗(13)實驗(14) 解析:從圖中可以看出當N極朝下插入線圈時,穿過線圈的向下的 磁通量增加,根據(jù)楞次定律,此時感應出向上的磁場,并導致電流表 向左偏轉; 當S極朝下并從線圈中抽出時,則穿過線圈向上的磁通量減小, 根據(jù)楞次定律,則應該感應出向上的磁場,所以這時候電流表也向 左偏; 當N極向下并從線圈中抽出時,穿過線圈向下的磁通量減小,根 據(jù)楞次定律應感應出向下的磁場,與題給條件相反,所以電流表應 該右偏; 當S極朝下并插入線圈時,則向上的磁通量增大,則感應出向下 的磁場,則電流表會右偏。 -39-

24、12345 1.關于磁通量的說法正確的是() A.磁通量有正負之分,所以磁通量是矢量 B.引入磁通量的概念,是為了描述磁場中某一個面的磁場分布情況 C.引入磁通量的概念,是為了描述磁場中某一點的磁場分布情況 D.由磁通量計算式=BS可知,在勻強磁場中磁通量就等于磁感應 強度與線圈面積的乘積 答案解析解析 關閉 磁通量有正負之分,但不是矢量,是標量,故A錯誤;引入磁通量的概念,是為 了描述磁場中某一個面的磁場分布情況,而不是某一點的磁場分布情況, 故B正確,C錯誤;由磁通量計算式=BS可知,在勻強磁場中磁通量就等于 磁感應強度與線圈有效面積的乘積,只有線圈與磁場垂直時,磁通量才等 于磁感應強度與線圈面積的乘積,故D錯誤。 答案解析 關閉 B -40- 12345 2.下列四幅圖中能產(chǎn)生感應電流的情形是() 答案解析解析 關閉 產(chǎn)生感應電流的條件:第一,閉合回路;第二,閉合回路的磁通量發(fā)生變化。 A中,電路沒有閉合,無感應電流;B中,磁感應強度不變,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,恒為零,無 感應電流;D中,磁通量不發(fā)生變化,無感應電流。 答案解析 關閉 B -41- 12345 3.如圖所示,無限長直導線中通以電流I,矩形線圈與電流共面,下列 情況