【物理】2018届一轮复习人教版 电磁感应现象　楞次定律 学案 11页

‎1、知道电磁感应现象以及产生感应电流的条件。‎ ‎2．理解磁通量的定义，理解磁通量的变化、变化率以及净磁通量的概念。‎ ‎3．理解棱次定律的实质，能熟练运用棱次定律来分析电磁感应现象中感应电流的方向。‎ ‎4．理解右手定则并能熟练运用该定则判断感应电流的的方向。‎ ‎ ‎ 一、磁通量 ‎1．概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。‎ ‎2．公式：Φ＝BS。‎ ‎3．单位：1 Wb＝1T·m2。‎ ‎4．公式的适用条件 ‎(1)匀强磁场；‎ ‎(2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。‎ 二、电磁感应现象 ‎1．电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。‎ ‎2．产生感应电流的条件 ‎(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。‎ ‎(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。‎ ‎3．产生电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。‎ 三、楞次定律 ‎1．楞次定律 ‎(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．‎ ‎(2)适用情况：所有的电磁感应现象．‎ ‎2．楞次定律中“阻碍”的含义 → ‎↓‎ → ‎↓‎ → 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”‎ ‎↓‎ → ‎3．楞次定律的使用步骤 ‎4．右手定则 ‎(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．‎ ‎(2)适用情况：导体切割磁感线产生感应电流．‎ 高频考点一　电磁感应现象的判断 例1．在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场，如图1所示，垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b(b＞a)的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a的圆形区域是同心圆．从某时刻起磁感应强度大小开始减小到，则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为(　　)‎ 图1‎ A.πB(b2－2a2) B．πB(b2－2a2)‎ C．πB(b2－a2) D.πB(b2－2a2)‎ 答案　D 解析　计算磁通量Φ时，磁感线既有垂直纸面向外的，又有垂直纸面向里的，所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向．磁感应强度大小为B时线圈磁通量Φ1＝πB(b2－a2)－πBa2，磁感应强度大小为时线圈磁通量Φ2＝πB(b2－a2)－πBa2，因而该线圈磁通量的变化量的大小为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝πB(b2－2a2)，故选项D正确．‎ ‎【变式探究】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　　)‎ A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 答案　D ‎【举一反三】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图2所示连接．下列说法中正确的是(　　)‎ 图2‎ A．开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转 答案　A 解析　只要闭合回路磁通量发生变化就会产生感应电流，故A正确，B错误；开关闭合后，只要滑片P滑动就会产生感应电流，故C、D错误．‎ ‎【方法规律】电磁感应现象能否发生的判断流程 ‎1．确定研究的闭合回路．‎ ‎2．明确回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.‎ ‎3. 高频考点二　楞次定律的理解及应用 例2如图所示为一个圆环形导体，圆心为O，有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过，则环中的感应电流的情况是(　　)‎ A．沿逆时针方向 B．沿顺时针方向 C．先沿逆时针方向后沿顺时针方向 D．先沿顺时针方向后沿逆时针方向 答案：　D ‎【变式探究】很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率(　　)‎ A．均匀增大 B．先增大，后减小 C．逐渐增大，趋于不变 D．先增大，再减小，最后不变 答案　C 解析　开始时，条形磁铁以加速度g竖直下落，则穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落．开始时的感应电流比较小，条形磁铁向下做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小．当条形磁铁的速度达到一定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力．故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最后的速度趋近于某个定值．选项C正确．‎ ‎【举一反三】(多选)如图4，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，则磁场可能(　　)‎ 图4‎ A．逐渐增强，方向向外 B．逐渐增强，方向向里 C．逐渐减弱，方向向外 D．逐渐减弱，方向向里 答案　CD ‎【变式探究】如图5所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为M、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面，则线框中感应电流的方向是(　　)‎ 图5‎ A．a→b→c→d→a B．d→c→b→a→d C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d 答案　B 解析　摆动过程中ab、dc边切割磁感线，vab＜vdc，所以以dc边切割为主，由右手定则判断电流方向为d→c，故选B.‎ ‎【方法规律】应用楞次定律判断感应电流和电动势的方向 ‎1．利用楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，利用右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路为开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．‎ ‎2．在分析电磁感应现象中的电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．‎ 高频考点三　三定则一定律的综合应用 例3．(多选)如图6所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)‎ 图6‎ A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 答案　BC ‎【变式探究】(多选)如图7所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入MN极板间，突然发现电子向M 板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是(　　)‎ 图7‎ A．开关S闭合瞬间 B．开关S由闭合后断开瞬间 C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动 D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动 答案　AD 解析　电子向M板偏转，说明M板为正极，则感应电流如图：‎ 由安培定则得，感应电流磁场方向水平向左，而原磁场方向水平向右，由楞次定律得原磁场增强，即原电流增加，故A、D正确．‎ ‎【举一反三】(多选)如图8所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引(　　)‎ 图8‎ A．向右做匀速运动 B．向左做减速运动 C．向右做减速运动 D．向右做加速运动 答案　BC ‎【方法技巧】三定则一定律的应用技巧 ‎1．应用楞次定律时，一般要用到安培定则．‎ ‎2．研究感应电流受到的安培力时，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力方向，有时也可以直接应用楞次定律的推论确定．‎ ‎1．在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用．下列叙述不符合史实的是(　　)‎ A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系 B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流 D．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 答案　C 解析　通有恒定电流的静止导线附近产生的磁场是不变的，在其附近的固定导线圈中没有磁通量的变化，因此，不会出现感应电流．‎ ‎2．如图1所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是(　　)‎ 图1‎ A．ab向右运动，同时使θ减小 B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小 C．ab向左运动，同时增大磁感应强度B D．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)‎ 答案　A 解析　设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScos θ，对A选项，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确．对B选项，B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误．对C选项，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误．对D选项，S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误．故只有A正确．‎ ‎3．MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图2所示，则(　　)‎ 图2‎ A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到c B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为0‎ D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向由c到 d到b到a 答案　D ‎4．如图3所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中，线圈ab将(　　)‎ 图3‎ A．静止 B．逆时针转动 C．顺时针转动 D．发生转动，但因电源的极性不明，无法确定转动的方向 答案　C 解析　当P向右滑动时，电路中电阻减小，电流增大，穿过线圈ab的磁通量增大，根据楞次定律判断，线圈ab将顺时针转动．‎ ‎5．如图4所示，通电导线MN与单匝圆形线圈a共面，位置靠近圆形线圈a左侧且相互绝缘．当MN中电流突然减小时，下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．线圈a中产生的感应电流方向为顺时针方向 B．线圈a中产生的感应电流方向为逆时针方向 C．线圈a所受安培力的合力方向垂直纸面向里 D．线圈a所受安培力的合力方向水平向左 答案　A ‎6．如图5所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上A点作切线OO′，OO′与线圈在同一平面上．在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向(　　)‎ 图5‎ A．始终为A→B→C→A B．始终为A→C→B→A C．先为A→C→B→A，再为A→B→C→A D．先为A→B→C→A，再为A→C→B→A 答案　A 解析　在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向下，由右手定则可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由右手定则可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确．‎ ‎7．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止，如图6甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电：i＝Imsin ωt，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线方向向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．由顺时针方向变为逆时针方向 B．由逆时针方向变为顺时针方向 C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向 D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向 答案　D ‎8．(多选)如图7是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是(　　)‎ 图7‎ A．开关S闭合瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动 D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动 答案　AC 解析　M向右运动远离，说明是为了阻碍磁通量的增加，所以原电流增加，故A、C正确．‎ ‎9．(多选)如图8甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则(　　)‎ 图8‎ A．t1时刻，FN>G B．t2时刻，FN>G C．t3时刻，FN