第一課時(shí) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

考綱展示考向指南知識(shí)點(diǎn)要求1.從近幾年的高考題中可看出，高考對(duì)本章的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第電磁感應(yīng)定律，楞次定律，右手定則等的考查頻率較高．很多題都以選擇題的形式考查了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的方向的判斷等基礎(chǔ)知識(shí)．另外，以電磁感應(yīng)為背景的綜合題是近幾年來(lái)高考的熱點(diǎn)．2.預(yù)計(jì)本章的電磁感應(yīng)的圖象類、能量類問題將是2011年的高考熱點(diǎn).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)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，右手定則Ⅱ自感現(xiàn)象Ⅰ日光燈Ⅰ說(shuō)明：1.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，只限于l垂直于B、v的情況

2.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

第一課時(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律1．磁通量的計(jì)算(1)公式：Φ＝

(2)適用條件：①

磁場(chǎng)；②S是

磁場(chǎng)的有效面積．(3)單位：

，1Wb＝1T·m2.BS勻強(qiáng)垂直韋伯2．磁通量的物理意義(1)可以形象地理解為磁通量就是穿過某一面積的

(2)同一個(gè)平面，當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，磁通量

，當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向

時(shí)．磁通量為零．磁感線的條數(shù)最大平行1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合電路的磁通量

時(shí)，電路中有

產(chǎn)生，這種利用磁場(chǎng)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(1)

回路．(2)

變化．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

發(fā)生變化電流閉合磁通量電能1．楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要

引起感應(yīng)電流的

的變化．(2)適用情況：所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象．阻礙磁通量2．右手定則(1)內(nèi)容：伸開右手，讓大拇指跟其余四指

，并且都跟手掌在同一

，讓磁感線垂直穿入掌心，大拇指指向

的方向，其余四指所指的方向，就是感應(yīng)電流的方向．(2)適用情況：

產(chǎn)生感應(yīng)電流．

平面內(nèi)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)垂直部分導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線1.1(2009年武漢模擬)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】

A2．1如右圖所示，A、B是兩根互相平行的、固定的長(zhǎng)直通電導(dǎo)線，二者電流大小和方向都相同．一個(gè)矩形閉合金屬線圈與A、B在同一平面內(nèi)，并且ab邊保持與通電導(dǎo)線平行，線圈從圖中的位置1勻速向左移動(dòng)，經(jīng)過位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中間，則下面的說(shuō)法中正確的是 (

)A．在位置2這一時(shí)刻，穿過線圈的磁通量為零B．在位置2這一時(shí)刻，穿過線圈的磁通量的變化率為零C．從位置1到位置3的整個(gè)過程中，線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化D．從位置1到位置3的整個(gè)過程中，線圈受到的磁場(chǎng)力的方向保持不變【解析】

由右手螺旋定則知A正確，此時(shí)穿過線圈的磁通量的變化率最大；從位置1到位置3的整個(gè)過程中，穿過線圈的磁通量是先向外逐漸減小到零，然后向里逐漸增大，由楞次定律知C錯(cuò)D對(duì)．【答案】

AD3．1(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 (

)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】

線框從右側(cè)擺到最低點(diǎn)的過程中，穿過線框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)閐→c→b→a→d，從最低點(diǎn)到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)閐→c→b→a→d，所以選B.【答案】

B一、對(duì)磁通量的理解1．Φ＝B·S的含義，Φ＝BS只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S垂直的情況．當(dāng)S與垂直于B的平面間的夾角為θ時(shí)，則有Φ＝BScosθ.可理解為Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B與S在垂直于B方向上分量的乘積．也可理解為Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量與S的乘積．如下圖(1)所示．2．面積S的含義：S不一定是某個(gè)線圈的真正面積，而是線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的面積．如下圖(2)所示，S應(yīng)為線圈面積的一半．3．多匝線圈的磁通量：多匝線圈的磁通量的大小與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，因?yàn)椴徽摼€圈匝數(shù)多少，穿過線圈的磁感線條數(shù)相同，而磁感線條數(shù)可表示磁通量的大小．4．磁通量的變化(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S變化時(shí)，則ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS.(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，磁感線穿過的有效面積S不變時(shí)，則穿過回路中的磁通量的變化是ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S.(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)變化時(shí)，則ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1.1．如右圖所示是等腰直角三棱柱，其中底面abcd為正方形，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，它們按圖示位置放置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，下面說(shuō)法中正確的是(

)A．通過abcd平面的磁通量大小為L(zhǎng)2·BB．通過dcFE平面的磁通量大小為C．通過abFE平面的磁通量大小為零D．通過整個(gè)三棱柱的磁通量為零C正確．顯然平面abFE在B的垂直方向上的投影面積為零，所以穿過的磁通量為零．D正確．磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，若規(guī)定磁感線從外表面穿入三棱柱的磁通量為正，那么磁感線由三棱柱內(nèi)表面穿出時(shí)的磁通量為負(fù)．而穿入三棱柱的磁感線總與穿出的磁感線相等，因此，穿過整個(gè)三棱柱的磁通量為零．【答案】

BCD二、對(duì)楞次定律的理解和應(yīng)用1．因果關(guān)系：應(yīng)用楞次定律實(shí)際上就是尋求電磁感應(yīng)中的因果關(guān)系．磁通量發(fā)生變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果，原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果又反過來(lái)影響原因．2．楞次定律中“阻礙”的含義3．楞次定律的推廣含義的應(yīng)用(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”．(2)阻礙(導(dǎo)體的)相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”．(3)磁通量增加，線圈面積“縮小”，磁通量減小，線圈面積“擴(kuò)張”．(4)阻礙線圈自身電流的變化(自感現(xiàn)象)．2．如右圖所示，ab是一個(gè)可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合矩形導(dǎo)體線圈，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)的過程中，線圈ab將 (

)A．靜止不動(dòng)B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但電源的極性不明，無(wú)法確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向【解析】

如題圖中所示的兩個(gè)通電的電磁鐵之間的磁場(chǎng)方向總是水平的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P自左向右滑動(dòng)的過程中，電路的電流是增大的，兩個(gè)電磁鐵之間的磁場(chǎng)也是增大的，閉合導(dǎo)體線圈中的磁通量是增大的，線圈在原磁場(chǎng)中所受的磁場(chǎng)力肯定使線圈向磁通量減小的方向運(yùn)動(dòng)，顯然只有順時(shí)針方向的運(yùn)動(dòng)才能使線圈中的磁通量減?。敬鸢浮?/p>

B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】

D感應(yīng)電流方向的判斷方法方法一：右手定則(適用于部分導(dǎo)體切割磁感線)方法二：楞次定律楞次定律的應(yīng)用步驟1－1：(2009年重慶卷)如右圖為一種早期發(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】

從X到O過程中，原磁場(chǎng)方向指向上不斷增加，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)該指向下，再由右手螺旋定則知，感應(yīng)電流方向應(yīng)該是由F經(jīng)G到E，又感應(yīng)電流從零到有再到零，則一定經(jīng)歷先增大再減小的過程．同理，當(dāng)從O到Y(jié)的過程中，感應(yīng)電流的方向應(yīng)該是由E經(jīng)G到F，大小也是先增大再減?。敬鸢浮?/p>

D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AC.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(lái)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”．

2－1：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)【思路點(diǎn)撥】【解析】

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.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．3－1：兩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(shuō)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】

BD1．如右圖所示，兩條螺旋狀彈性導(dǎo)線與兩根金屬棒相連，組成閉合電路，且上端金屬棒固定，下端金屬棒自由懸垂．如果穿過回路的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，下面的金屬棒可能的運(yùn)動(dòng)情況是 (

)A．向上運(yùn)動(dòng) B．向下運(yùn)動(dòng)C．向左擺動(dòng)

D．向右擺動(dòng)【解析】

根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流帶來(lái)的安培力會(huì)阻礙原磁場(chǎng)的變化，所以線圈面積有變小的趨勢(shì)，正確答案是A.【答案】

A2．如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送帶完全相同的銅線圈，線圈均與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動(dòng)．為了檢測(cè)出個(gè)別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于傳送帶，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)前等距離排列，穿過磁場(chǎng)后根據(jù)線圈間的距離，就能夠檢測(cè)出不合格線圈，通過觀察圖形，判斷下列說(shuō)法正確的是 (

)A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)B．若線圈不閉合，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)C．從圖中可以看出，第2個(gè)線圈是不合格線圈D．從圖中可以看出，第3個(gè)線圈是不合格線圈【解析】

由電磁感應(yīng)條件和楞次定律，A正確，B錯(cuò)誤；由各線圈位置關(guān)系，C錯(cuò)誤，D正確．【答案】

AD3．如右圖所示，螺線管的導(dǎo)線的兩端與兩平行金屬板相接，一個(gè)帶負(fù)電的小球用絲線懸掛在兩金屬板間，并處于靜止?fàn)顟B(tài)，若條形磁鐵突然插入線圈時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)情況是 (

)A．向左擺動(dòng) B．向右擺動(dòng)C．保持靜止

D．無(wú)法判定【解析】

當(dāng)磁鐵插入時(shí)，穿過線圈的磁通量向左且增加，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．因此線圈是一個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路，相當(dāng)于一個(gè)電源，其等效電路如右圖所示，因此A板帶正電，B板帶負(fù)電，故小球受電場(chǎng)力向左．【答案】

A