高三物理復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律精品課件新人教版

電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律內(nèi)容要求說明電磁感應(yīng)現(xiàn)象．磁通量．法拉第電磁感應(yīng)定律．楞次定律Ⅱ?qū)w切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，只限于導(dǎo)線L垂直于B、v的情況在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，不要求判斷內(nèi)電路中各點(diǎn)電勢(shì)的高低.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．右手定則Ⅱ自感現(xiàn)象Ⅰ日光燈Ⅰ本單元綜合性試題涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，如力學(xué)、電學(xué)、磁場(chǎng)以及能量知識(shí)等，是高中階段最復(fù)雜的應(yīng)用題之一，因此，應(yīng)深刻理解各知識(shí)的內(nèi)涵與外延，注意訓(xùn)練和掌握綜合性試題的分析思路和方法，注意培養(yǎng)綜合運(yùn)用這些知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力，復(fù)習(xí)本單元時(shí)，應(yīng)注意做好以下三點(diǎn)：1．要抓住兩個(gè)定律(法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律)和等效電路．對(duì)楞決定律要加深理解其本質(zhì)含義，對(duì)于它的應(yīng)用可根據(jù)題目的情境靈活選取判斷方法；對(duì)感應(yīng)電流大小的計(jì)算，則用法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合閉合電路歐姆定律進(jìn)行．2．要重視電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的綜合應(yīng)用性試題．它往往涉及到力和運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量守恒、能量守恒、電路分析、安培力等許多力學(xué)和電學(xué)知識(shí)．在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電路、能量等各方面區(qū)分度高．主要的類型有滑軌類問題、線圈穿越有界磁場(chǎng)的問題、電磁感應(yīng)圖象的問題等．其中要注意安培力可能是變力，且克服安培力做功使其他形成的能轉(zhuǎn)化為電能，安培力做了多少功，電路中就產(chǎn)生多少電能．3．要重視理論聯(lián)系實(shí)際．本章知識(shí)在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，如日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用等，這些在復(fù)習(xí)時(shí)也要引起重視．第1課時(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律一、磁通量1．定義：垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的面積S與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量．2．公式：__________，此式的適用條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且線圈與磁場(chǎng)垂直．Φ＝B·S3．單位：_______(Wb),1Wb＝1

T·m2.4．磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)．磁通量的正負(fù)不代表大小只表示磁感線是怎樣穿過平面的．即若以向里穿過某面的磁通量為正，則向外穿過這個(gè)面的磁通量為負(fù)．5．磁通量的物理意義是穿過某一面積的磁感線條數(shù)．韋伯二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場(chǎng)產(chǎn)生_______

的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是__________

_______________________．電流穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化三、楞次定律1．楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要_____引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．2．右手定則：伸開右手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，那么其余四指所指的方向就是__________

的方向．阻礙感應(yīng)電流一、如何理解磁通量1．要注意磁通量是由穿過某面磁感線的條數(shù)決定，與面積的大小無關(guān)．課本上把磁通量定義為：“穿過某一面積的磁感線條數(shù)，叫做穿過這個(gè)面積的磁通量”．從定義中可以看出，穿過某一面積的磁通量是由穿過該面的磁感線條數(shù)多少?zèng)Q定，與面積的大小無關(guān)．2．要注意磁通量是雙向標(biāo)量．磁通量是標(biāo)量，但是有正負(fù)，磁通量的正負(fù)不代表大小只表示磁感線是怎樣穿過平面的．即若以向里穿過某面的磁通量為正，則向外穿過這個(gè)面的磁通量為負(fù)．3．要注意磁通量公式的應(yīng)用條件．教材中介紹公式Φ＝BS可以計(jì)算磁通量的大小，在具體操作時(shí)必須注意：(1)磁場(chǎng)必須是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；(2)磁感線與線圈平面垂直，不垂直須取投影面積．4．要注意合磁通量是穿過的凈磁感線條數(shù)．若穿過某一面積的磁感線既有穿出，又有穿進(jìn)的磁通量，則穿過該面的合磁通量為凈磁感線的條數(shù)．二、如何理解楞次定律的含義1．阻礙對(duì)象是什么：感應(yīng)電流阻礙的對(duì)象是原磁通量的變化，而不是阻礙原磁場(chǎng)．2．阻礙的地方是哪里的：阻礙的地方是研究回路內(nèi)磁通量的變化，而不是回路外面的磁通量變化．3．怎樣阻礙：具體地講，當(dāng)原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同．4．如何理解阻礙(1)“阻礙”不是“阻止”，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)在電路中引起的磁通量的變化一定小于原磁場(chǎng)在電路中引起的磁通量的變化，不能改變磁通量變化的趨勢(shì)，僅起到一種時(shí)間上的延緩作用．其實(shí)，出現(xiàn)“阻礙”效果時(shí)，回路內(nèi)原磁場(chǎng)形成的磁通量肯定還要變化，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只是延緩這種變化，使之不能發(fā)生突變，因此“阻礙”也可理解為“延緩”．(2)“阻礙”也不是“相反”，當(dāng)電路中的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同．三、如何分析磁通量的變化1．根據(jù)磁通量的定義Φ＝BSn，(Sn為有效面積)，一般存在以下幾種情況：(1)Sn不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，即ΔΦ＝ΔB·Sn(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，Sn發(fā)生變化，ΔΦ＝ΔSn·B.其中Sn發(fā)生變化的情況又分為兩種形式：①處在磁場(chǎng)中的閉合回路面積發(fā)生變化，引起磁通量發(fā)生變化；②閉合回路面積不變，但與磁場(chǎng)的夾角發(fā)生變化，從而引起投影面積發(fā)生變化．(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度和投影面積均發(fā)生變化．這種情況較少見，此時(shí)應(yīng)采用公式ΔΦ＝Φ2－Φ1進(jìn)行分析．2．根據(jù)磁通量的物理意義，通過分析穿過閉合回路磁感線的條線的變化來定性地進(jìn)行分析．四、楞次定律與右手定則的區(qū)別和聯(lián)系右手定則適用于一段直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況，具體應(yīng)用時(shí)一般要求導(dǎo)線上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同和速度相同．楞次定律適用一般的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對(duì)象是一閉合回路，無論是部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)引起的通過回路磁通量變化，還是磁感應(yīng)強(qiáng)度或面積的變化引起回路的磁通量就化，都可以用楞次定律判定回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，楞次定律是判定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的普遍適用的規(guī)律，右手定則是楞次定律的特例，它只適用于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)，因此，楞次定律應(yīng)是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)．一、感應(yīng)電流方向的判斷電阻R、電容器C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如右圖所示，現(xiàn)使磁鐵開始下落，在N極接近線圈上端的過程中，流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(

)A．從a到b，上極板帶正電B．從a到b，下極板帶正電C．從b到a，上極板帶正電D．從b到a，下極板帶正電【解析】

在N極接近線圈上端的過程中，通過線圈的磁感線方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流過線圈的電流方向向下，外電路電流由b流向a，同時(shí)線圈作為電源，下端應(yīng)為正極，則電容器下極板電勢(shì)高，帶正電．【答案】

D1.如右圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，另一較小的圓形線圈2從1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行共軸，則線圈2從正上方下落至1的正下方過程中，從上往下看，線圈2的感應(yīng)電流為(

)A．無感應(yīng)電流B．有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流C．先是順時(shí)針方向，后是逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D．先是逆時(shí)針方向，后是順時(shí)針方向的感應(yīng)電流【解析】

方法一線圈1中環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向由安培定則可知向上，線圈2從正上方下落到與線圈1共面的過程中穿過線圈2的磁通量增加，感應(yīng)電流形成的磁場(chǎng)要阻礙磁通量的增加，故感應(yīng)電流形成的磁場(chǎng)方向與線圈1的磁場(chǎng)方向相反，再根據(jù)安培定則判斷可知，線圈2中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針．在線圈2從與1共面落到正下方的過程中，穿過線圈2的磁通量減少，感應(yīng)電流形成的磁場(chǎng)要阻礙磁通量的減少，故感應(yīng)電流形成的磁場(chǎng)與線圈1的磁場(chǎng)方向相同，再根據(jù)安培定則判斷可知，線圈2中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針．所以答案選C.方法二由楞次定律可知，感應(yīng)電流在原磁場(chǎng)中所受到的作用力阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則在靠近過程中應(yīng)是斥力，反向電流相斥，故2中電流為順時(shí)針，在遠(yuǎn)離過程中應(yīng)是引力，同向電流相吸，故2中電流為逆時(shí)針，應(yīng)選C.【答案】

C二、楞次定律的拓展應(yīng)用在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)如右圖所示，以下判斷中正確的是(

)A．釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)環(huán)的機(jī)械能守恒B．釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)磁鐵對(duì)桌面的壓力比磁鐵的重力大C．給磁鐵水平向右的初速度，磁鐵滑出時(shí)做減速運(yùn)動(dòng)D．給磁鐵水平向右的初速度，圓環(huán)產(chǎn)生向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)【解析】

由條形磁鐵磁場(chǎng)分布特點(diǎn)可知，穿過其中央位置正上方的圓環(huán)的合磁通量為0，所以在環(huán)下落的過程中，磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，只受重力，則環(huán)下落時(shí)環(huán)的機(jī)械能守恒，A對(duì)、B錯(cuò)；給磁鐵水平向右的初速度，由楞次定律可知，圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)總是阻礙自身磁通量的變化，所以要受到向右的作用力，由牛頓第三定律可知，磁鐵要受到向左的作用力而做減速運(yùn)動(dòng)，C對(duì)，D錯(cuò)．本題答案為A、C.【答案】

AC【點(diǎn)評(píng)】

感應(yīng)電流在原磁場(chǎng)中必然受安培力，因此楞次定律可以有多種表述，記住這些表述，分析問題更簡(jiǎn)便．(1)阻礙原磁通量變化——“增反減同”；(2)阻礙導(dǎo)體與磁體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”；(3)使回路的面積發(fā)生變化或有變化趨勢(shì)；(4)阻礙原電流的變化——“自感”．2．如右圖所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈．當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時(shí)，若線圈始終不動(dòng)，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是(

)A．FN先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左B．FN先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左C．FN先小于mg后大于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右D．FN先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右【解析】當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時(shí)，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中先產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流后產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，線圈先左側(cè)受到向右下的安培力，后右側(cè)受到向右上的安培力，因此FN先大于mg后小于mg，運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右，所以正確選項(xiàng)是D.【答案】

D三、楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應(yīng)用(2009年高考浙江卷)如右圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(

)A．向右加速運(yùn)動(dòng)B．向左加速運(yùn)動(dòng)C．向右減速運(yùn)動(dòng)D．向左減速運(yùn)動(dòng)當(dāng)PQ向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P，由安培定則可知穿過L1的磁場(chǎng)方向是自下而上的；若PQ向右加速運(yùn)動(dòng)，則穿過L1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過MN的感應(yīng)電流是從N→M的，用左手定則可判定MN受到向左的安培力，將向左運(yùn)動(dòng)，可見選項(xiàng)A不正確；若PQ向右減速運(yùn)動(dòng)，流過MN的感應(yīng)電流方向、感應(yīng)電流所受的安培力的方向均將反向，MN向右運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)C是正確的．同理可判斷B項(xiàng)是正確的，D項(xiàng)是錯(cuò)誤的，本題正確的選項(xiàng)應(yīng)是B、C.【答案】

BC【點(diǎn)評(píng)】

安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較及應(yīng)用(1)規(guī)律比較基本現(xiàn)象應(yīng)用的定則或定律運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)安培定則磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律(2)應(yīng)用區(qū)別關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系①因電而生磁(I→B)→安培定則；②因動(dòng)而生電(v、B→I安)→右手定則；③因電而受力(I、B→F安)→左手定則．3．兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如右圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在導(dǎo)軌上接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動(dòng)．當(dāng)AB在外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)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D→CB．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→DC．磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒CD的作用力向左D．磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒AB的作用力向左【解析】

利用楞次定律．兩個(gè)導(dǎo)體棒與兩根金屬導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，分析出磁通量增加，結(jié)合安培定則判斷AB中感應(yīng)電流的方向是B→A→C→D→B.以此為基礎(chǔ)，再判斷CD內(nèi)的電流方向，最后根據(jù)左手定則進(jìn)一步確定CD的受力方向，經(jīng)過比較可得正確答案．【答案】

BD

(2009年高考浙江卷)如右圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動(dòng)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(

)命題研究A．a(chǎn)→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d【解析】

線框一開始磁通量減小，后來磁通量增大，由“增反”“減同”可知感應(yīng)電流方向始終是d→c→b→a→d.【答案】

B從閱卷來看2009年浙江理綜卷第17題易錯(cuò)點(diǎn)有三處：其一，立體圖形看不懂；其二，磁通量變化判斷不清；其三，楞次定律不會(huì)用．復(fù)習(xí)時(shí)要注意楞次定律的應(yīng)用，解題應(yīng)該嚴(yán)格按以下四步進(jìn)行：(1)確定原磁場(chǎng)方向；(2)判定原磁場(chǎng)如何變化(增大還是減小)；(3)確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向(增反減同)；(4)根據(jù)安培定則判定感應(yīng)電流的方向．(2009年高考重慶卷)如右圖所示為一種早

期發(fā)電機(jī)原理示意圖，該發(fā)電機(jī)由固定的

圓形線圈和一對(duì)用鐵芯連接的圓柱形磁鐵

構(gòu)成，兩磁極相對(duì)于線圈平面對(duì)稱．在磁

極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁極中心在線

圈平面上的投影沿圓弧運(yùn)動(dòng)(O是線

圈中心)，則(

)A．從X到O，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小B．從X到O，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大C．從O到Y(jié)，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大D．從O到Y(jié)，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小【解析】

在磁極繞轉(zhuǎn)軸從X到O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈平面的磁通量向上增大，根據(jù)楞決定律可知線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，電流由F經(jīng)G流向E，由導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E感＝BLv，導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度先增大后減小可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先增大后減小，則電流先增大再減小，AB均錯(cuò)；在磁極繞轉(zhuǎn)軸從O到Y(jié)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈平面的磁通量向上減小，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，電流由E經(jīng)G流向F，由導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E感＝BLv，導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度先增后減可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先增大后減小，則電流先增大再減小，C錯(cuò)、D對(duì)．答案為D.【答案】

D1.如右圖所示，正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則穿過線圈的磁通量為(

)【答案】

A2.如右圖所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列情況中導(dǎo)線cd中無電流的是(

)A．開關(guān)S閉合或斷開的瞬間B．開關(guān)S是閉合的，但滑片向左滑C．開關(guān)S是閉合的，但滑片向右滑D．開關(guān)S始終閉合，滑片不動(dòng)【解析】

只要使閉合回路c－d－G的磁通量發(fā)生變化，cd中就有感應(yīng)電流，S閉合或斷開的瞬間，通過ab的電流發(fā)生變化．其產(chǎn)生的磁場(chǎng)也發(fā)生變化，穿過c－d－G的磁通量也發(fā)生變化，同時(shí)當(dāng)滑片P移動(dòng)時(shí)，