高考物理一輪復習(要點 命題導向 策略)第九章電磁感應課件

1.內容要求電磁感應現象Ⅰ磁通量Ⅰ法拉第電磁感應定律Ⅱ楞次定律

Ⅱ自感、渦流Ⅰ2.電磁感應進一步揭示了電和磁的內在聯系，電磁感應過程是能量轉化和守恒的過程．電磁感應一章主要解決三個基本的問題：3.而楞次定律解決了感應電流的方向判斷問題，法拉第電磁感應定律用于計算感應電動勢的大小，而感應電流的大小只需運用閉合電路歐姆定律即可確定．因此，楞次定律、法拉第電磁感應定律是電磁感應一章的重點．另外，電磁感應的規(guī)律也是自感、交流電、變壓器等知識的基礎．因而在電磁學中占據了舉足輕重的地位．4.近幾年高考中對本章內容的考查，命題頻率較高的是感應電流的產生條件、方向判定和導體切割磁感線產生感應電動勢的計算．其他像電磁感應現象與磁場、電路、力和運動、能量等知識相聯系的綜合題及感應電流(或感應電動勢)的圖象問題在近幾年高考中也時有出現，復習中應引起重視．5.1．本章主要研究感應電動勢和感應電流問題而這個問題又可以分兩種情況一是線圈中的感應電流問題，二是導體切割磁感線中感應電動勢、感應電流問題．對于前者電動勢用法拉第電磁感應定律，方向用楞次定律判斷較為方便，而后者電動勢用E＝BLv，方向用右手定則較為方便．6.2．要記住“歸納能使你的成績上升一個檔次”，所以要善于歸納，善于總結．我們既要求大家對基礎知識進行歸納，使之有序地儲存在大腦中，另外還需要對題型進行歸納，題要多做，但不是一味地多，對有些題雖然形式不同，但所應用的物理規(guī)律實質一樣，所以要能夠透過現象看本質，把這樣的題歸為一個類型，然后掌握住這個題型的解題方法，一章內容學完之后頭腦里裝的一是知識結構框架二就是幾個題型及相應的解法．7.課時30電磁感應現象楞次定律8.考點一磁通量?基礎梳理?1．磁通量(1)概念：磁感應強度B與垂直于磁場方向的平面面積S的乘積．磁通量簡稱為磁通，用符號Φ表示．(2)物理意義：穿過某一面積S的磁感線條數．9.(3)磁通量是一雙向標量．若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數為Φ1，反向磁感線條數為Φ2，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(磁通量的代數和)．即Φ＝Φ1－Φ2.(4)單位：韋伯Wb

1Wb＝1T·m210.2．磁通量的變化概念：在某個過程中，穿過某個平面的磁通量的變化．其數值等于初、末態(tài)穿過該平面磁通量的差值．大?。耗┐磐喀?與初磁通量Φ1的差ΔΦ＝Φ2－Φ111.3．磁通量的變化率(1)物理意義：描述磁場中穿過某個平面磁通量變化快慢的物理量．(2)概念：磁通量的變化與發(fā)生此變化所用時間的比值．(3)表達式：(4)磁通量的變化率在數值上等于單匝線圈產生的感應電動勢的大小．12.?疑難詳析?1．磁通量的計算(1)公式Φ＝BS圖1此式的適用條件是：①勻強磁場；②磁感線與平面垂直，如圖1所示．13.(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．設平面與磁感線的夾角是θ，磁通量Φ＝B·Ssinθ.Ssinθ即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，稱之為“有效面積”．14.2．磁通量的變化ΔΦ＝Φ2－Φ1有多種形式，主要有：(1)S、θ不變，B改變，這時ΔΦ＝ΔB·Ssinθ(2)B、θ不變，S改變，這時ΔΦ＝ΔS·Bsinθ(3)B、S不變，θ改變，這時ΔΦ＝BS(sinθ2－sinθ1)當B、S、θ中有兩個或三個一起變化時，就要分別計算Φ1、Φ2，再求Φ2－Φ1了．3．在Φ－t圖象中，其斜率表示磁通量的變化率.15.?深化拓展?1．當穿過線圈的磁通量不為零時，線圈轉動180°，磁通量的變化量并不為零．磁通量只有大小，沒有方向，但它有正負，是一雙向標量．規(guī)定從一個側面穿過的磁通量為正，則從另一個側面穿過的磁通量為負．若勻強磁場的磁感應強度為B，線圈的面積為S，原來B和S垂直，則線圈轉動180°時磁通量的變化量為ΔΦ＝2BS.16.2．如圖2所示，環(huán)形導線a中有順時針方向的電流，a環(huán)外有一個與它同心的導線圈b，在同一平面內．當a中的電流不變時，增大b的半徑，穿過b的磁通量會怎樣變化？a線圈內磁通量向里，在a的外部磁通量向外，向里的磁通量總是大于向外的，總的磁通量向里；當b的面積變大，向里的磁通量不變，向外的磁通量變大，總的磁通量變?。畧D217.3．如圖3所示，環(huán)形導線a中有向里的勻強磁場，a環(huán)外有一個與它同心的導線圈b，在同一平面內．當a中的磁場不變時，增大b的半徑，穿過b的磁通量會怎樣變化？由于a環(huán)外沒有磁場，當b的半徑增大時，穿過b的磁感線的條數沒有變化，磁通量不變．圖318.考點二電磁感應現象?基礎梳理?1．電磁感應現象：當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有電流產生，這種利用磁場產生電流的現象叫做電磁感應．2．產生感應電流的條件穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化．只要使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應電流產生．19.?疑難詳析?1．感應電動勢產生的條件是：穿過電路的磁通量發(fā)生變化．這里不要求閉合．無論電路閉合與否，只要磁通量變化了，就一定有感應電動勢產生．這好比一個電源：不論外電路是否閉合，電動勢總是存在的．但只有當外電路閉合時，電路中才會有電流．電磁感應現象的實質是產生感應電動勢，如果回路閉合，則有感應電流，回路不閉合，則只有感應電動勢而無感應電流．20.2．閉合電路的一部分導體在磁場內做切割磁感線運動時，能產生感應電流．當線圈切割磁感線，但穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化時，線圈中不產生感應電流．21.考點三感應電流方向的判定?基礎梳理?1．右手定則：伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內，讓磁感線垂直穿入掌心，大拇指指向導體運動的方向，其余四指所指的方向就是感應電流方向．如圖4所示．圖422.2．楞次定律內容：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流產生的磁場，總要阻礙引起感應電流的磁通量變化．3．判斷感應電流方向類問題的思路運用楞次定律判定感應電流方向的基本思路可歸結為：“一原、二感、三電流”，即為：(1)明確原磁場：弄清原磁場的方向及磁通量的變化情況；23.(2)確定感應磁場：即根據楞次定律中的“阻礙”原則，結合原磁場磁通量變化情況，確定出感應電流產生的感應磁場的方向；(3)判定電流方向：即根據感應磁場的方向，運用安培定則判斷出感應電流方向．24.?疑難詳析?1．楞次定律是普遍規(guī)律，適用于一切電磁感應現象．2．楞次定律中的因果關系：楞次定律所提及的電磁感應過程中有兩個最基本的因果關系，一是感應電流的磁場(結果)與原磁場磁通量變化(原因)之間的阻礙與被阻礙的關系，因此，楞次定律也可表述為：感應電流導致的結果總是阻礙引起感應電流的原因；二是感應電流與感應磁場間的產生和被產生的關系．抓住“阻礙”和“產生”這兩個因果關聯點是應用楞次定律解決物理問題的關鍵．25.3．起阻礙作用的就是感應電流的磁場．阻礙的不是原磁場，而是“引起感應電流的磁通量的變化”或原磁場的變化．阻礙更不是始終相反，而是“增反減同”．當原磁場的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場反向；當原磁場的磁通量減小時感應電流的磁場與原磁場方向相同．26.阻礙不是阻止，只是延緩．由于“阻礙”，為了維持原磁場的變化，必須有外力克服這一“阻礙”而做功，從而導致其他形式的能轉化為電能．楞次定律的本質：能的轉化與守恒定律在電磁感應現象中的定性體現．27.?深化拓展?1．導體運動切割磁感線產生感應電流是磁通量發(fā)生變化引起感應電流的特例，所以判定感應電流方向的右手定則也是楞次定律的特例．用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律來判定．只是不少情況下，不如用右手定則判定來得方便簡單．反過來，用楞次定律能判定的，用右手定則卻不一定能判斷出來．28.2．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．3．要分清產生感應電流的“原磁場”與感應電流的磁場．29.題型一磁通量變化的分析與計算[例1]如圖5所示，矩形線圈的面積為S(m2)，置于磁感應強度為B(T)、方向水平向右的勻強磁場中，開始時線圈平面與中性面重合．求線圈平面在下列情況下的磁通量的改變量．繞垂直磁場的軸轉過(1)60°

(2)90°(3)180°圖530.[解析]初位置時穿過線圈的磁通量Φ1＝BS；轉過60°時，Φ2＝BScos60°＝BS/2；轉過90°時，Φ3＝0；轉過180°時，Φ4＝－BS，負號表示穿過面積S的方向和以上情況相反，故(1)ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝BS/2－BS＝－BS/2；(2)ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－BS；(3)ΔΦ3＝Φ4－Φ1＝－2BS.負號可理解為磁通量在減少．[答案]

(1)－BS/2

(2)－BS

(3)－2BS31.題后反思：由公式Φ＝BS計算磁通量及磁通量的變化應把握好以下幾點：(1)此公式只適用于勻強磁場．(2)式中的S是與磁場垂直的有效面積．(3)磁通量Φ為雙向標量，其正負表示與規(guī)定的正方向是相同還是相反．(4)磁通量的變化量(ΔΦ)．ΔΦ是指穿過磁場中某一面的末態(tài)磁通量Φ2與初態(tài)磁通量Φ1的差值，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.32.如圖6所示，兩個同心放置的同平面的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過圓心且與兩環(huán)平面垂直，則通過兩圓環(huán)a、b的磁量Φa、Φb (

)圖633.A．Φa＞Φb

B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb D．無法確定解析：由于磁感線是閉合的曲線，在磁鐵內部磁感線由S極指向N極(即向上)，在磁鐵外部磁感線由N極指向S極，且分布在磁鐵外的廣擴區(qū)域內．a、b兩環(huán)的磁通量均可分為兩部分：一部分為磁鐵內部磁場，對a、b兩環(huán)向上穿過的條數相同；另一部分為磁鐵外部向下的磁場，面積大的b環(huán)向下穿過磁感線條數比a環(huán)多，因此穿過a、b兩環(huán)的磁通量為兩部分抵消后的磁感線的條數、抵消越多，磁通量越小，所以小面積a環(huán)的磁通量大．34.答案：A35.題型二楞次定律的應用[例2]

(2010·荊州模擬)一矩形線圈位于一勻強磁場內，磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖7所示．以I表示線圈中產生的感應電流，取垂直于紙面向里為磁場的正方向，取順時針方向的感應電流的方向為正，則圖8的I—t圖象正確的是 (

)圖736.圖837.[解析]本題考查電磁感應現象的有關知識．在0～1時間內磁場的磁感應強度B均勻增大，則產生恒定的感應電流，由楞次定律可判斷感應電流的方向為逆時針方向，A、B錯；C、D兩項的區(qū)別在于4～6時間內感應電流的方向，4～5時間內磁感應強度B為負向增大，因此感應電流的磁場方向則為正向，由此可得感應電流方向為正向，C對D錯．[答案]

C38.題后反思：楞次定律是高考的熱點內容，常以選擇題的形式出現．應用時應注意：(1)分清“原磁場”和“感應電流的磁場”．(2)若利用楞次定律的推廣判斷，方法更簡便．感應電流的磁場總是阻礙物體間的相對運動(來者拒，去者留)，可快速判斷出磁鐵與線圈相互作用，線圈的上端為N(或S)極，并進而確定出感應電流的方向．(3)對導體切割磁感線類問題既可用楞次定律判斷，也可用右手定則判斷．39.如圖9所示，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應電流的方向是 (

)圖940.A．a→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→d41.解析：本題考查楞次定律，意在考查考生運用楞次定律判斷感應電流方向的方法．線框從右側擺到最低點的過程中，穿過線框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d，從最低點到左側最高點的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d，所以選B.答案：B42.題型三楞次定律推論的應用[例3]如圖10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(

)圖1043.A．p、q將互相靠攏B．p、q將互相遠離C．磁鐵的加速度仍為gD．磁鐵的加速度小于g[解析]方法1：假設條形磁鐵的下端為N極，則當其從高處下落時，穿過閉合回路的磁通量向下，且增加，44.根據楞次定律可知回路中感應電流產生的磁場方向向上，由安培定則可判斷感應電流的方向為逆時針方向(從上向下看)，再利用左手定則可判斷p、q受力情況．如圖11所示，故p、q將互相靠攏，閉合回路的上面為N極，和磁鐵互相排斥，因此，磁鐵的加速度小于g.圖1145.由安培定則可判斷感應電流的方向為逆時針方向(從上向下看)，再利用左手定則可判斷p、q受力情況．如圖11所示，故p、q將互相靠攏，閉合回路的上面為N極，和磁鐵互相排斥，因此，磁鐵的加速度小于g.若假設條形磁鐵的下端為S極，仍可得到以上結論．結合以上分析知，選項A、D正確．46.方法2：條形磁鐵從高處下落接近回路時，穿過閉合回路中的磁通量將增加，根據楞次定律，感應電流產生的磁場將阻礙這一磁通量的增加，具體表現應為：使回路面積減小延緩磁通量的增加；對磁鐵產生向上的磁場力，延緩磁鐵的下落．故選項A、D正確．[答案]

AD47.題后反思：楞次定律推論應用①阻礙原磁通量的變化——增反減同②阻礙物體間的相對運動——來拒去留③阻礙原電流的變化(自感現象)48.如圖12，粗糙水平桌面上有一質量為m的銅質矩形線圈．當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經過時，若線圈始終不動，則關于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是(

)圖1249.A．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向左B．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向左C．FN先小于mg后大于mg，運動趨勢向右D．FN先大于mg后小于mg，運動趨勢向右50.解析：當磁鐵沿矩形線圈中線AB正上方通過時，線圈中產生感應電流，感應電流的方向(從上向下看)先逆時針再順時針，則線圈上方先為N極下方先為S極，后改為上方為S極下方為N極．則線圈受到的支持力先大于mg后小于mg.水平方向的運動趨勢向右．所以D正確，A、B、C錯誤．答案：D51.1．如圖13所示，同一平面內的三條平行導線串有兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面向里，導體棒的電阻可忽略．當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是(

)圖1352.A．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到aB．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到aC．流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到bD．流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b53.解析：PQ與cd組成一個閉合回路，PQ與ab也組成一個閉合回路．當PQ向左滑動時，PQcd回路的磁通量增加，由楞次定律可判得通過R的電流為由c→d；PQab回路的磁通量減小，也由楞次定律判得通過r的電流為由b→a，所以B正確而A、C、D錯誤．答案：B54.2．矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直．規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖14所示．若規(guī)定順時針方向為感應電流i的正方向，下列i—t圖15中正確的是 (

)圖1455.圖1556.解析：磁感應強度均勻變化，產生恒定的感應電流，A錯．第1s內，磁通量垂直于紙面向里均勻增強，由楞次定律可以判定感應電流方向為逆時針，為負，C錯；同理可判定，第4秒內感應電流方向為逆時針，為負，故B錯，D正確．答案：D57.3．現將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關如圖16連接．在開關閉合、線圈A放在線圈B中的情況下，某同學發(fā)現當他將滑動變阻器的滑動端P向左加速滑動時，電流計指針向右偏轉．由此可以推斷 (

)圖1658.A．線圈A向上移動或滑動變阻器的滑動端P向右加速滑動，都能引起電流計指針向左偏轉B．線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關，都能引起電流計指針向右偏轉C．滑動變阻器的滑動端P勻速向左或勻速向右滑動，都能使電流計指針靜止在中央D．因為線圈A、線圈B的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉的方向59.解析：由于變阻器滑動頭P向左加速滑動時，可使B中磁通量減少而引起的B中產