人教版高中物理選修二專題01 電磁感應(yīng)現(xiàn)象與楞次定律-學(xué)生版輔導(dǎo)講義

專題1電磁感應(yīng)現(xiàn)象（學(xué)生版）一、目標(biāo)要求目標(biāo)要求重、難點(diǎn)磁通量重點(diǎn)探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件重點(diǎn)楞次定律難點(diǎn)二、知識點(diǎn)解析1．磁通量(1)定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場內(nèi)有一垂直于磁場方向的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫做穿過這個面的磁通量，簡稱磁通，用符號Φ表示．(2)表達(dá)式：若勻強(qiáng)磁場的磁感線與平面垂直，如圖1所示，則此時穿過平面的磁通量為；若磁感線與平面不垂直，如圖2所示，則公式中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積，此時穿過平面abcd的磁通量應(yīng)為，即為面積在垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為“有效面積”．圖圖1圖2(3)單位：在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是“”．．(4)理解：①磁通量也可以用穿過平面的磁感線條數(shù)描述．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁感線越密，則穿過單位面積的磁感線條數(shù)越多．因此，越大、越大，穿過這個面的磁感線條數(shù)就越多，磁通量就越大．②磁通密度：根據(jù)可得，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過單位面積的磁通量，因此在工程技術(shù)中常把磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為磁通密度，用“”為單位：．③在閉合電路中，公式的S指包含磁場那部分的有效面積．如圖3所示，閉合電路abcd和ABCD所在平面均與勻強(qiáng)磁場垂直，面積分別為S1和S2，且S1>S2，但磁場區(qū)域恰好只有ABCD那么大，則穿過S1和S2的磁通量相同．中的S是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積S2．圖圖3④磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分．磁通量的正、負(fù)號并不表示磁通量的方向，它的符號僅表示磁感線的貫穿方向．一般來說，如果磁感線從線圈的正面穿入，線圈的磁通量就為“＋”；磁感線從線圈的反面穿入，線圈的磁通量就為“－”．如圖4所示，環(huán)a和b的面積，它們套在同一磁鐵的中央．從上往下看，穿過環(huán)a、b的磁感線如圖5所示，磁感線有進(jìn)有出，相互抵消后，則有．由此可知，在求磁通量時要按代數(shù)和的方法求總磁通量（穿過平面的磁感線凈條數(shù)）．圖圖4圖5⑤磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)．磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)的影響．同理，磁通量的變化量也不受線圈匝數(shù)的影響．所以直接用公式求Φ、ΔΦ時，不必考慮線圈匝數(shù)．2．探究感應(yīng)電流的條件(1)探究：我們通過以下三組實(shí)驗(yàn)來探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件①如圖6所示，導(dǎo)體AB做切割磁感線運(yùn)動時，線路中有電流產(chǎn)生；而導(dǎo)體AB順著磁感線運(yùn)動時，線路中無電流產(chǎn)生．圖6 圖6圖7②如圖7所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產(chǎn)生，但當(dāng)磁鐵在線圈中靜止不動時，線圈中無電流產(chǎn)生．③將小螺線管A插入大螺線管B中不動，如圖8所示，開關(guān)S接通或斷開瞬間，電流表中有電流通過；若開關(guān)S一直接通，改變滑動變阻器的阻值，電流表中也有電流流過．圖圖8進(jìn)一步分析不難看出：實(shí)驗(yàn)1是通過導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動改變磁通量；實(shí)驗(yàn)2是磁體運(yùn)動即磁場運(yùn)動改變磁通量；實(shí)驗(yàn)3是通過改變電流以改變磁場強(qiáng)弱，進(jìn)而改變磁通量．故可以將產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件描述為“不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流”．(2)結(jié)論：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．3．探究感應(yīng)電流的方向用條形磁鐵、電流表、線圈、導(dǎo)線、一節(jié)干電池組裝成如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在四種情況下，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：條形磁鐵運(yùn)動情況原磁場方向向下向下向上向上線圈中原磁通量變化增加減少增加減少電流方向（電流表內(nèi)）自上而下自下而上自下而上自上而下線圈中感應(yīng)電流磁場的方向向上向下向下向上原磁場與感應(yīng)電流磁場方向關(guān)系相反相同相反相同磁體間的作用情況排斥吸引排斥吸引結(jié)論：當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反；當(dāng)穿過線圈的磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同．4．楞次定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．(2)理解①“阻礙”從結(jié)果看使變化過程緩慢．②“阻礙”并不是阻止磁通量的變化．③“阻礙”的是原磁通量的變化．④“阻礙”表現(xiàn)為既有反抗也有補(bǔ)償．(3)其他表述：電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的效果總是要阻礙引起感應(yīng)電流的導(dǎo)體（或磁體）間的相對運(yùn)動．引起感應(yīng)電流的導(dǎo)體（或磁體）靠近或遠(yuǎn)離的過程中都要克服電磁力做功，外力克服電磁力做功的過程就是把其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程．這也是楞次定律的實(shí)質(zhì)．三、考查方向題型1：磁通量的計算典例一：（2020秋?會寧縣期末）如圖所示，矩形線圈放置在水平面內(nèi)，磁場方向與水平方向成角，線圈面積為，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，則通過線框的磁通量為A． B． C． D．題型2：磁場變化引起的感應(yīng)電流典例二：（2019春?三臺縣校級月考）現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈、線圈、電流計及開關(guān)按如圖所示連接。下列說法中正確的是A．開關(guān)閉合后，線圈插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn) B．線圈插入線圈中，開關(guān)閉合后電流計的指針將穩(wěn)定在一個不為零的刻度上 C．開關(guān)閉合后，如果勻速滑動變阻器的滑片，會使電流計指針靜止在中央零刻度 D．開關(guān)閉合后，只有滑動變阻器的滑片加速滑動時，電流計指針才能偏轉(zhuǎn)題型3：楞次定律的應(yīng)用：增反減同典例三：（2020春?綿陽期末?多選）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，有一閉合矩形金屬線框，用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在點(diǎn)，并可繞點(diǎn)左右擺動，細(xì)桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。金屬線框從圖示位置的右側(cè)某一位置由靜止釋放，在擺動到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中A．穿過線框的磁通量先變大后變小 B．穿過線框的磁通量先變小后變大 C．線框中感應(yīng)電流的方向是 D．線框中感應(yīng)電流的方向先是，后是題型4：楞次定律的應(yīng)用：來拒去留典例四：（2020秋?河南期末）如圖所示，在兩相同的水平桌面之間對稱放置一鋁環(huán)，將一小磁鐵從靠近鋁環(huán)中心的正上方由靜止釋放，若小磁鐵在下落過程中始終不翻轉(zhuǎn)，在其穿過鋁環(huán)的過程中，下列判斷正確的是A．磁鐵靠近鋁環(huán)時，鋁環(huán)對兩桌面的總壓力大于鋁環(huán)重力 B．磁鐵遠(yuǎn)離鋁環(huán)時，鋁環(huán)對兩桌面的總壓力小于鋁環(huán)重力 C．磁鐵靠近和遠(yuǎn)離鋁環(huán)時，鋁環(huán)均受到桌面的摩擦力 D．磁鐵在下落過程中機(jī)械能先減小后增大題型5：楞次定律的應(yīng)用：增縮減擴(kuò)典例五：（2020秋?農(nóng)安縣期末?多選）如圖所示，光滑固定的金屬導(dǎo)軌、水平放置，兩根導(dǎo)體棒、平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時A．、將相互靠攏 B．、將相互遠(yuǎn)離 C．磁鐵的加速度仍為 D．磁鐵的加速度小于

四、模擬訓(xùn)練一、基礎(chǔ)練習(xí)1.如圖所示，線圈平面與水平方向夾角θ=60°，磁感線豎直向下，線圈平面面積S=0.4m2，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T．把線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過120°角，則通過線圈磁通量的變化量為()A．0.16Wb B．0.32Wb C．0.48Wb D．0.64Wb2.如圖1所示，虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，1和2為垂直磁場方向放置的兩個圓環(huán)，分別用Φ1和Φ2表示穿過兩環(huán)的磁通量；如圖2所示，兩同心圓環(huán)A和B處在同一平面內(nèi)，B的半徑小于A的半徑．一條形磁鐵的軸線與圓環(huán)平面垂直，則穿過兩圓環(huán)的磁通量大小為ΦA(chǔ)與ΦB，則有()A．Φ1＞Φ2 ΦA(chǔ)＞ΦB B．Φ1=Φ2 ΦA(chǔ)＜ΦB C．Φ1＜Φ2 ΦA(chǔ)=ΦB D．無法比較3.如圖所示，要使Q線圈產(chǎn)生圖示方向的電流，可采用的方法有()A．閉合電鍵K后，把R的滑片右移B．閉合電鍵K后，把P中的鐵心從左邊抽出C．閉合電鍵K后，把Q靠近PD．無需閉合電鍵K，只要把Q靠近P即可4.在圖所示的實(shí)驗(yàn)中，能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況是()A．磁鐵靜止在線圈上方 B．磁鐵靜止在線圈右側(cè)C．磁鐵靜止在線圈里面 D．磁鐵插入或抽出線圈的過程5.用如圖所示的器材“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”．閉合開關(guān)時靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)．在保持開關(guān)閉合的狀態(tài)下()A．將線圈1全部放入線圈2中，然后向左較快或較慢推動滑片時，靈敏電流計指針均向左偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角度不同B．將線圈1全部放入線圈2中，然后向右較快或較慢推動滑片時，靈敏電流計指針均向左偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角度不同C．滑片置于中間位置不動，將線圈1從線圈2中的同一位置較快或較慢抽出，靈敏電流計的措針偏轉(zhuǎn)方向不同，偏轉(zhuǎn)角度也不同D．滑片置于中間位置不動，將線圈1從圖示位置較快或較慢放入線圈2中，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向相同，偏轉(zhuǎn)角度也相同6.金屬矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中做如圖所示的運(yùn)動，線圈中有感應(yīng)電流的是()A．B．C．D．7.如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況描述錯誤的是()A．如圖所示位置時等于BSB．若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，磁通量為BSC．若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，磁通量為零D．若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，磁通量變化為零8.如圖所示，若套在條形磁鐵上的彈性金屬導(dǎo)線圈Ⅰ突然縮小為線圈Ⅱ，則關(guān)于線圈的感應(yīng)電流及其方向(從上往下看)是()A．有順時針方向的感應(yīng)電流 B．有逆時針方向的感應(yīng)電流C．先逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流 D．無感應(yīng)電流9.如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，從上向下看電流方向?yàn)槟鏁r針方向，另一較小的圓形線圈2從線圈1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則線圈2從線圈1的正上方下落至線圈1的正下方過程中，從上往下看，線圈2中的感應(yīng)電流應(yīng)為()A．無感應(yīng)電流B．有順時針方向的感應(yīng)電流C．先是順時針方向，后是逆時針方向的感應(yīng)電流D．先是逆時針方向，后是順時針方向的感應(yīng)電流10.如圖所示，一條形磁鐵N極朝下，向下靠近閉合線圈時()A．磁鐵與線圈相互排斥，通過R的感應(yīng)電流方向從a到bB．磁鐵與線圈相互吸引，通過R的感應(yīng)電流方向從a到bC．磁鐵與線圈相互排斥，通過R的感應(yīng)電流方向從b到aD．磁鐵與線圈相互吸引，通過R的感應(yīng)電流方向從b到a11.如圖所示，a、b、c、d為四根相同的可視為光滑的銅棒，c、d固定在同一水平面上，a、b對稱地放在c、d棒上，它們接觸良好，O點(diǎn)為四根棒圍成的矩形的幾何中心，一條形磁鐵從O點(diǎn)附近的正上方沿豎直方向向O點(diǎn)落下的過程中，則a、b發(fā)生的情況是()A．一定保持靜止 B．一定分別遠(yuǎn)離O點(diǎn)C．一定分別向O點(diǎn)靠攏 D．無法判斷A．感應(yīng)電流方向先逆時針方向，后順時針方向B．感應(yīng)電流方向先順時針方向，后逆時針方向C．安培力方向一直豎直向上D．安培力方向先豎直向上，后豎直向下13.如圖所示，一線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開始時細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時(位置Ⅱ正好是細(xì)桿豎直位置)，線圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向(順著磁場方向看去)是()A．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是順時針方向B．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置均是逆時針方向C．Ⅰ位置是順時針方向，Ⅱ位置為零，Ⅲ位置是逆時針位置D．Ⅰ位置是逆時針方向，Ⅱ位置為零，Ⅲ位置是順時針方向

二、提升練習(xí)1.（2020?上海）如圖所示，線框的左側(cè)放置一通有恒定電流的長直導(dǎo)線，線框從位置Ⅰ按照以下四種方式運(yùn)動，磁通量變化的絕對值最大的是A．平移到位置Ⅱ B．以為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置Ⅱ C．以為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置Ⅲ D．平移到以為對稱軸的位置Ⅲ2.（2020?江蘇）如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是A．同時增大減小 B．同時減小增大 C．同時以相同的變化率增大和 D．同時以相同的變化率減小和3.（2020?新課標(biāo)Ⅲ）如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關(guān)由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到A．撥至端或端，圓環(huán)都向左運(yùn)動 B．撥至端或端，圓環(huán)都向右運(yùn)動 C．撥至端時圓環(huán)向左運(yùn)動，撥至端時向右運(yùn)動 D．撥至端時圓環(huán)向右運(yùn)動，撥至端時向左運(yùn)動4.（2019?新課標(biāo)Ⅲ）楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)？A．電阻定律 B．庫侖定律 C．歐姆定律 D．能量守恒定律5.（2019?上海）如圖所示電路，若將滑動變阻器滑片向上移動，則、環(huán)中感應(yīng)電流的方向是A．環(huán)順時針，環(huán)順時針 B．環(huán)順時針，環(huán)逆時針 C．環(huán)逆時針，環(huán)順時針 D．環(huán)逆時針，環(huán)逆時針6.（2016?上海）磁鐵在線圈中心上方開始運(yùn)動時，線圈中產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流，則磁鐵A．向上運(yùn)動 B