2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律教案魯科版

PAGE14-第十章電磁感應(yīng)2024級福建省一般中學(xué)教學(xué)指導(dǎo)看法與2024年選擇考預(yù)料內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)1.收集資料,了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺過程,體會人類探究自然規(guī)律的科學(xué)看法和科學(xué)精神.2.通過試驗,理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件.舉例說明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用.3.通過探究,理解楞次定律.理解法拉第電磁感應(yīng)定律.4.通過試驗,了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象.舉例說明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用.選擇考預(yù)測本章高考考查的頻率很高,大部分出現(xiàn)在選擇題中,有時也出現(xiàn)在計算題中.考查頻率較高的學(xué)問點有“推斷感應(yīng)電流的產(chǎn)生”“推斷感應(yīng)電流的方向”“感應(yīng)電動勢的計算”等,并常常綜合運動學(xué)、力學(xué)、磁場、能量等學(xué)問進行考查,在考查基礎(chǔ)學(xué)問的同時考查應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)問解決問題的實力和物理建模實力.2024年選擇性考試改為福建本省自主命題且實行單科考試后,考試時長和試題題量均會相應(yīng)增加,預(yù)料2024年的考試中,選擇題中對圖象如Φt,Bt,it,vt等對法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用進行考查,計算題中,“單桿”或“雙桿”模型應(yīng)用動量定理、動量守恒定律的考查,體現(xiàn)運動、力、電、能等學(xué)問的綜合應(yīng)用,也體現(xiàn)分析、建模、應(yīng)用數(shù)學(xué)等實力的綜合考查仍將是熱點和難點.[全國卷考情分析]——供老師參考考點內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題狀況比照分析202420242024電磁感應(yīng)現(xiàn)象ⅠⅠ卷T18:電磁感應(yīng)與阻尼現(xiàn)象Ⅱ卷T24:電磁感應(yīng)與圖象問題Ⅲ卷T25:楞次定律的理解與應(yīng)用Ⅰ卷T17:電磁感應(yīng)與電路問題Ⅰ卷T19:楞次定律的理解與應(yīng)用Ⅱ卷T18:電磁感應(yīng)與圖象問題Ⅲ卷T20:電磁感應(yīng)與圖象問題Ⅰ卷T20:電磁感應(yīng)與電路問題Ⅱ卷T21:電磁感應(yīng)與圖象問題Ⅲ卷T19:電磁感應(yīng)與圖象問題磁通量Ⅰ法拉第電磁感應(yīng)定律Ⅱ楞次定律Ⅱ自感、渦流Ⅰ備考策略:1.考查方式:電磁感應(yīng)的考查在全國卷中出現(xiàn)的頻率高,大部分出現(xiàn)在選擇題型中,有時也出現(xiàn)在計算題中.考查頻率較高的學(xué)問點有“推斷感應(yīng)電流的產(chǎn)生”“推斷感應(yīng)電流的方向”“感應(yīng)電動勢的計算”等,并常常綜合運動學(xué)、力學(xué)、磁場、能量等學(xué)問進行考查.2.命題趨勢:(1)對應(yīng)用楞次定律、右手定則結(jié)合左手定則來綜合推斷感應(yīng)電流和安培力的方向等基礎(chǔ)實力的考查;(2)結(jié)合Φt,Bt,it,vt等圖象對法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用進行考查;(3)“單桿”或“雙桿”模型的考查,尤其是在把“動量定理”“動量守恒定律”列為必考點之后,要特殊留意結(jié)合“通過橫截面的電荷量”考查動量定理的應(yīng)用.第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律一、磁通量1.概念:在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,與磁場方向垂直的面積S與B的乘積叫做穿過這個面積的磁通量.2.公式:Φ=BS,單位符號是Wb.3.適用條件(1)勻強磁場.(2)S為垂直于磁場的有效面積.4.物理意義:相當(dāng)于穿過某一面積的磁感線的條數(shù).二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象因磁通量的變更而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象.2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種狀況(1)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變更.(2)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動.3.產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)實質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,假如回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流;假如回路不閉合,則只有感應(yīng)電動勢,而無感應(yīng)電流.知識解讀圖1中AB導(dǎo)體棒切割磁感線運動時,AB導(dǎo)體棒、導(dǎo)線、電流表構(gòu)成的回路中磁感應(yīng)強度沒有變更,磁場的有效面積發(fā)生了變更,引起磁通量發(fā)生變更,回路產(chǎn)生了感應(yīng)電流.圖2中線圈和電流表構(gòu)成的回路,磁鐵插入、抽出時,線圈的面積沒有變更,線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度發(fā)生了變更,引起磁通量發(fā)生變更,回路產(chǎn)生了感應(yīng)電流.磁鐵停在線圈中時,線圈的磁通量不發(fā)生變更,回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流.三、感應(yīng)電流方向的推斷1.楞次定律(1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變更.(2)適用范圍:一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.右手定則(1)內(nèi)容:如圖,伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感線垂直穿入手心,并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向,其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.(2)適用狀況:導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流.自主探究在圖中,假定導(dǎo)體棒AB向右運動.(1)我們探討的是哪個閉合電路?(2)當(dāng)導(dǎo)體棒AB向右運動時,穿過這個閉合電路的磁通量是增大還是減小?(3)感應(yīng)電流的磁場應(yīng)當(dāng)是沿哪個方向的?(4)導(dǎo)體棒AB中的感應(yīng)電流是沿哪個方向的?答案:(1)ABEF(2)增大(3)垂直軌道平面對外(4)A→B1.思索推斷(1)穿過線圈的磁通量和線圈的匝數(shù)無關(guān).(√)(2)1831年,英國物理學(xué)家法拉第發(fā)覺了電磁感應(yīng)現(xiàn)象.(√)(3)由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場肯定與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反.(×)(4)閉合電路內(nèi)只要有磁通量,就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.(×)(5)感應(yīng)電流的磁場肯定阻擋引起感應(yīng)電流的磁場的磁通量的變更.(×)2.(2024·江蘇泰州模擬)如圖所示,勻強磁場垂直圓形線圈指向紙內(nèi),a,b,c,d為圓形線圈上等距離的四點,現(xiàn)用外力在上述四點將線圈拉成正方形,且線圈仍處在原平面內(nèi),則在線圈發(fā)生形變的過程中(A)A.線圈中將產(chǎn)生abcda方向的感應(yīng)電流B.線圈中將產(chǎn)生adcba方向的感應(yīng)電流C.線圈中的感應(yīng)電流方向無法推斷D.線圈中無感應(yīng)電流解析:周長肯定時,圓形的面積最大.現(xiàn)用外力在四點將線圈拉成正方形,線圈面積變小,磁通量變小,有感應(yīng)電流產(chǎn)生,由楞次定律可知線圈中將產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,故A正確.3.(2024·江西景德鎮(zhèn)模擬)(多選)如圖所示,一根長導(dǎo)線彎曲成“”形,通以直流電流I,正中間用絕緣線懸掛一金屬環(huán)C,環(huán)與導(dǎo)線處于同一豎直平面內(nèi).在電流I增大的過程中,下列推斷正確的是(BC)A.金屬環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生B.金屬環(huán)中有逆時針方向的感應(yīng)電流C.懸掛金屬環(huán)C的絕緣線的拉力大于環(huán)的重力D.懸掛金屬環(huán)C的絕緣線的拉力小于環(huán)的重力解析:由Φ=BS知,金屬環(huán)的面積S不變,I增大,B增大,所以金屬環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,A錯誤;由楞次定律得,金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向沿逆時針,B正確;由于環(huán)的上半部分所在處的磁感應(yīng)強度大于下半部分所在處的磁感應(yīng)強度,由左手定則可知F方向向下,所以F拉=mg+F,拉力大于重力,C正確,D錯誤.4.(2024·山東棗莊模擬)(多選)如圖所示,水平放置的圓形閉合銅線圈沿著固定的條形磁鐵的豎直軸線自由下落.則在它穿過條形磁鐵的過程中(AC)A.線圈中感應(yīng)電流的方向從上向下看先順時針再逆時針B.線圈中感應(yīng)電流方向沒有變更C.線圈所受的安培力始終為阻力D.線圈的機械能增加解析:線圈靠近磁鐵時磁通量向上增加,由楞次定律知,產(chǎn)生的感應(yīng)電流阻礙磁通量的增加,感應(yīng)電流的磁場方向向下,感應(yīng)電流方向為順時針,線圈所受的安培力向上;同理,線圈遠離磁鐵時,線圈產(chǎn)生逆時針方向的電流,安培力向上,所以安培力始終為阻力.安培力對線圈做負(fù)功,線圈的機械能減小,A,C正確,B,D錯誤.考點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的推斷1.引起磁通量Φ變更的常見狀況(1)電路中部分導(dǎo)線做切割磁感線運動,回路面積S變更導(dǎo)致Φ變更.(2)回路中磁感應(yīng)強度B隨時間或位置發(fā)生變更導(dǎo)致Φ變更.(3)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(B與S的夾角發(fā)生變更)或B,S都變更后,其乘積BS發(fā)生變更,導(dǎo)致Φ變更.2.常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種狀況推斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的一般步驟[例1](2024·上海靜安區(qū)二模)如圖所示,一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi),螺線管的中心線正好和線圈的一條直徑MN重合.要使線圈a中產(chǎn)生感應(yīng)電流,可采納的方法有(D)A.將螺線管在線圈a所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動B.使螺線管上的電流發(fā)生變更C.使線圈a以MN為軸轉(zhuǎn)動D.使線圈a以與MN垂直的一條直徑為軸轉(zhuǎn)動解析:圖中位置,穿過線圈a中的磁通量為零,使螺線管上的電流發(fā)生變更,或使螺線管在線圈a所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,或使線圈a以MN為軸轉(zhuǎn)動,穿過線圈中的磁通量依舊總是為零,只有使線圈a以與MN垂直的一條直徑為軸轉(zhuǎn)動,才能變更穿過線圈中的磁通量,D項正確.[針對訓(xùn)練]在勻強磁場中,有兩條平行金屬導(dǎo)軌a,b,磁場方向垂直a,b所在的平面對下,c,d為串接有電流表、電壓表的兩金屬棒,如圖所示,兩棒以相同的水平速度向右勻速運動,則以下結(jié)論正確的是(D)A.電壓表有讀數(shù),電流表沒有讀數(shù)B.電壓表有讀數(shù),電流表也有讀數(shù)C.電壓表無讀數(shù),電流表有讀數(shù)D.電壓表無讀數(shù),電流表也無讀數(shù)解析:當(dāng)兩棒以相同的水平速度向右勻速運動時,回路的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流表沒有讀數(shù).電壓表是由電流表改裝而成的,核心的部件是電流表,沒有電流,指針不偏轉(zhuǎn),電壓表也沒有讀數(shù).故A,B,C錯誤,D正確.考點二楞次定律的理解與應(yīng)用1.楞次定律中“阻礙”的含義2.楞次定律的拓展應(yīng)用內(nèi)容例證阻礙原磁通量變更——“增反減同”磁鐵靠近線圈,B感與B原方向相反阻礙相對運動——“來拒去留”磁鐵靠近有斥力磁鐵遠離有引力使回路面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”P,Q是光滑固定導(dǎo)軌,a,b是可動金屬棒,磁鐵下移,a,b靠近阻礙原電流的變更——“增反減同”閉合開關(guān)S,B先亮[例2](2024·湖南衡陽二模)如圖所示,一個N極朝下的條形磁鐵豎直下落,恰能穿過水平放置的固定矩形導(dǎo)線框,則(A)A.磁鐵經(jīng)過位置①時,線框中感應(yīng)電流沿abcd方向;經(jīng)過位置②時,沿adcb方向B.磁鐵經(jīng)過位置①時,線框中感應(yīng)電流沿adcb方向;經(jīng)過位置②時,沿abcd方向C.磁鐵經(jīng)過位置①和②時,線框中的感應(yīng)電流都沿abcd方向D.磁鐵經(jīng)過位置①和②時,線框中感應(yīng)電流都沿adcb方向解析:當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置①時,穿過線框的磁通量向下且不斷增加,由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場方向向上,阻礙磁通量的增加,依據(jù)右手螺旋定則可判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向.同理可推斷當(dāng)磁鐵經(jīng)過位置②時,感應(yīng)電流沿adcb方向.故A正確.用楞次定律推斷(“四步法”)1.(增反減同)(多選)如圖(甲)所示為放在同一水平面內(nèi)的兩個閉合同心圓形線圈A,B,線圈A中通入如圖(乙)所示的電流,t=0時電流方向為順時針[如圖(甲)中箭頭所示],則下列說法中正確的是(ABD)A.在t1~t2時間內(nèi),線圈B內(nèi)有順時針方向的電流,線圈B有擴張的趨勢B.在t1~t2時間內(nèi),線圈B內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面對里C.在0~t1時間內(nèi),線圈B內(nèi)有逆時針方向的電流D.在0~t1時間內(nèi),線圈B有收縮的趨勢解析:由圖(乙)可知,線圈A中的電流先順時針減小后逆時針增大,產(chǎn)生的磁場先減小后增大,依據(jù)楞次定律“增反減同”可知,線圈B中的感應(yīng)電流方向始終為順時針方向;兩線圈中的電流先同向后反向,兩線圈先吸引后排斥,線圈B先有收縮趨勢后有擴張趨勢,故A,B,D正確,C錯誤.2.(來拒去留)如圖所示,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,若線圈始終不動,則關(guān)于線圈受到的支持力N及在水平方向運動趨勢的推斷,正確的是(D)A.N先小于mg后大于mg,運動趨勢向左B.N先大于mg后小于mg,運動趨勢向左C.N先小于mg后大于mg,運動趨勢向右D.N先大于mg后小于mg,運動趨勢向右解析:依據(jù)楞次定律“來拒去留”分析知線圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,運動趨勢總是向右,D項正確.考點三“三定則肯定律”的綜合應(yīng)用1.“三個定則、一個定律”的應(yīng)用對比名稱現(xiàn)象規(guī)律因果關(guān)系電流的磁效應(yīng)運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則因電而生磁(I→B)磁場力磁場對運動電荷、電流的作用左手定則因電而受力(I,B→Fq,B→f)電磁感應(yīng)回路磁通量變更楞次定律因磁而生電(ΔΦ→I)導(dǎo)體做切割磁感線運動右手定則因動而生電(v,B→I)2.三定則肯定律的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用楞次定律時,一般要用到安培定則.(2)探討感應(yīng)電流受到的安培力時,一般先用右手定則確定電流方向,再用左手定則確定安培力方向,有時也可以干脆應(yīng)用楞次定律的推論確定.[例3](2024·廣東佛山二模)如圖所示,金屬棒ab、金屬導(dǎo)軌和螺線管組成閉合回路,金屬棒ab在勻強磁場B中沿導(dǎo)軌向右運動,則(C)A.ab棒不受安培力作用B.ab棒所受安培力的方向向右C.ab棒向右運動速度v越大,所受安培力越大D.螺線管產(chǎn)生的磁場,A端為N極解析:金屬棒ab向右運動切割磁感線,依據(jù)右手定則推斷感應(yīng)電流方向由b→a,再依據(jù)左手定則推斷棒所受安培力水平向左,故A,B錯誤;ab的速度越大,感應(yīng)電流越大,所受安培力就越大,C正確;依據(jù)安培定則可判定螺線管的B端為N極,A端為S極,D錯誤.左、右手定則巧區(qū)分(1)右手定則與左手定則的區(qū)分:抓住“因果關(guān)系”才能無誤,“因動而電”——用右手;“因電而動”——用左手.(2)左手定則和右手定則很簡潔混淆,為了便于區(qū)分,可把兩個定則簡潔地總結(jié)為“通電受力用左手,運動生電用右手”.“力”的最終一筆“丿”方向向左,用左手;“電”的最終一筆“乚”方向向右,用右手.1.(2024·河南許昌聯(lián)考)(多選)如圖是創(chuàng)意物理試驗設(shè)計作品《小熊蕩秋千》.兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C,D固定在鐵架臺上,與兩個銅線圈P,Q組成一閉合回路,兩個磁性很強的條形磁鐵如圖放置,當(dāng)用手左右搖擺線圈P時,線圈Q也會跟著搖擺,仿佛小熊在蕩秋千.以下說法正確的是(AB)A.P向右搖擺的過程中,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看)B.P向右搖擺的過程中,Q也會向右搖擺C.P向右搖擺的過程中,Q會向左搖擺D.若用手左右搖擺Q,P會始終保持靜止解析:P向右搖擺的過程中,線框中的磁通量削減,依據(jù)楞次定律,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看),選項A正確;P向右搖擺的過程中,P中的電流方向為順時針方向(從右向左看),Q中的電流方向也為順時針方向(從右向左看),由左手定則知,Q線圈下側(cè)將受到向右的安培力作用,所以Q也會向右搖擺,選項B正確,C錯誤;若用手左右搖擺Q,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,P線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,在安培力作用下發(fā)生搖擺,選項D錯誤.2.(2024·湖南岳陽二模)(多選)如圖所示,要使銅制線圈c中有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引,則金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強磁場中沿導(dǎo)軌做的運動可能是(BC)A.向右的勻速運動 B.向左的減速運動C.向右的減速運動 D.向右的加速運動解析:當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運動時產(chǎn)生恒定的電流,線圈中的磁通量恒定,無感應(yīng)電流出現(xiàn),A項錯誤;當(dāng)導(dǎo)體棒向左做減速運動時,由右手定則可判定回路中出現(xiàn)了方向為b→a且大小減小的感應(yīng)電流,由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場向左且在減弱,由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針方向(從右向左看)的感應(yīng)電流且被螺線管吸引,B項正確;同理可判定C項正確,D項錯誤.1.(2024·全國Ⅲ卷,14)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的詳細體現(xiàn)?(D)A.電阻定律 B.庫侖定律C.歐姆定律 D.能量守恒定律解析:楞次定律指感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場的磁通量的變更,這種阻礙作用做功將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電流的電能,所以楞次定律的阻礙過程實質(zhì)上就是能量轉(zhuǎn)化的過程,選項D正確.2.(2024·全國Ⅰ卷,18)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌.為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示.無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是(A)解析:紫銅薄板上下振動時,方案B,C,D中穿過薄板的磁通量不發(fā)生變更,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生;方案A中,無論是上下還是左右振動,薄板中的磁通量都會發(fā)生變更,產(chǎn)生的感應(yīng)電流會阻礙紫銅薄板上下及其左右振動,達到衰減的效果,選項A正確.3.(2024·全國Ⅰ卷,19)(多選)如圖,兩個線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過開關(guān)與電源連接,另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路.將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是(AD)A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面對里的方向轉(zhuǎn)動B.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的