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  • 2021-05-23 发布

【物理】2018届一轮复习人教版11-1电磁感应现象楞次定律学案

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专题11.1 电磁感应现象 楞次定律 ‎(一)真题速递 ‎1.(2017新课标Ⅲ 15)15.如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是 A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向 B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向 C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向 D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向 ‎【答案】D ‎2.(2014新课标Ⅰ)如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通以变化的电流.用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是(  )‎ ‎【答案】C ‎3.(2012新课标)如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同,则i随时间t变化的图线可能是 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 线框中电流 大小相同,而左边与直线电流 之间的作用力大于右边与直线电流 之间的作用力,且直线电流之间同向相吸,异向相斥。依据楞次定律,当直导线中 向上且均匀减小时,线框中产生顺时针方向的电流且恒定,此时线框受力向左;当直导线中电流 向下且增大时,线框中依然产生顺时针方向的电流且恒定,此时线框受力向右。由以上分析可以判断A图正确。‎ ‎(二)考纲解读 主题 ‎ 内容 ‎ 要求 ‎ 说明 ‎ 磁场 电磁感应现象 ‎ Ⅰ ‎ 在电磁感应现象里,不要求判断内电路中各点电势的高低 ‎ 磁通量 ‎ Ⅰ ‎ 楞次定律 ‎ Ⅱ ‎ 本讲有一个二级考点,两个一级考点,在高考中考试的频率很高,大多时候出选择题,单独从这几个考点命题的不太多,往往会结合后面的法拉第电磁感应定律综合命题。‎ ‎(三)考点精讲 考向一 电磁感应现象的判断 对感应电流产生条件的理解 ‎1.判断产生感应电流的两种方法 ‎(1)闭合电路的一部分导体切割磁感线;‎ ‎(2)一闭合二变磁,即导体回路必须闭合,穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,二者缺一不可.‎ ‎2.磁通量变化的四种情况 ‎(1)B不变,S变化,则ΔΦ=B·ΔS;‎ ‎(2)B变化,S不变,则ΔΦ=ΔB·S;‎ ‎(3)B变化,S也变化,则ΔΦ=B2S2-B1S1;‎ ‎(4)B不变,S不变,线圈平面与磁场方向的夹角θ变化,则ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1).‎ ‎【例1】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4所示连接.下列说法中正确的是(  )‎ 图4‎ 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,电流计指针才会偏转 关键词①带铁芯的线圈A;②线圈B.‎ ‎【答案】A 方法总结 电磁感应现象能否发生的判断流程 ‎1.确定研究的是否是闭合回路.‎ ‎2.弄清楚回路内的磁场分布,并确定其磁通量Φ.‎ ‎3. 阶梯练习 ‎1.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 ‎【解析】产生感应电流必须满足的条件:①电路闭合;②穿过闭合电路的磁通量要发生变化.选项A、B电路闭合,但磁通量不变,不能产生感应电流,故选项A、B不能观察到电流表的变化;选项C满足产生感应电流的条件,也能产生感应电流,但是等我们从一个房间到另一个房间后,电流表中已没有电流,故选项C也不能观察到电流表的变化;选项D满足产生感应电流的条件,能产生感应电流,可以观察到电流表的变化,所以选D.‎ ‎2.(多选)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图5所示.实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后.下列说法正确的是(  )‎ 图5‎ A.圆盘上产生了感应电动势 B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动 ‎【答案】AB 考向二 楞次定律的理解和应用 判断感应电流方向的“三步走”‎ ‎【例2】如图6甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0~时间内,直导线中电流向上,则在~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是(  )‎ 图6‎ A.顺时针,向左 B.逆时针,向右 C.顺时针,向右 D.逆时针,向左 关键词①i随时间t的变化关系;②在0~时间内,直导线中电流向上.‎ ‎【答案】B 方法总结 楞次定律推论的应用技巧 ‎1.线圈(回路)中磁通量变化时,阻碍原磁通量的变化——应用“增反减同”的规律;‎ ‎2.导体与磁体间有相对运动时,阻碍相对运动——应用“来拒去留”的规律;‎ ‎3.当回路可以形变时,感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——应用“增缩减扩”的规律;‎ ‎4.自感现象中,感应电动势阻碍原电流的变化——应用“增反减同”的规律.‎ 阶梯练习 ‎3.在水平面内有一固定的U型裸金属框架,框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab,整个装置放在竖直方向的匀强磁场中,如图7所示.下列说法中正确的是(  )‎ 图7‎ A.只有当磁场方向向上且增强,ab杆才可能向左移动 B.只有当磁场方向向下且减弱,ab杆才可能向右移动 C.无论磁场方向如何,只要磁场减弱,ab杆就可能向右移动 D.当磁场变化时,ab杆中一定有电流产生,且一定会移动 ‎【答案】C ‎【解析】由楞次定律可知,当闭合回路的磁通量增大时,导体棒将向左移动,阻碍磁通量的增加,当闭合回路的磁通量减小时,导体棒将向右运动,以便阻碍磁通量的减小,与磁场方向无关,故选C.‎ ‎4.(多选)用如图8所示的实验装置研究电磁感应现象,下列说法正确的是(  )‎ 图8‎ A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针发生偏转 B.当把磁铁N极从线圈中拔出时,电流表指针不发生偏转 C.保持磁铁在线圈中相对静止时,电流表指针不发生偏转 D.若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针发生偏转 ‎【答案】AC ‎5.如图9所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则(  )‎ 图9‎ A.FT1>mg,FT2>mg B.FT1<mg,FT2<mg C.FT1>mg,FT2<mg D.FT1<mg,FT2>mg ‎【答案】A ‎【解析】金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中,由楞次定律知,金属圆环在磁铁上端时受力向上,在磁铁下端时受力也向上,则金属圆环对磁铁的作用始终向下,对磁铁受力分析可知FT1>mg,FT2>mg,A正确.‎ 考向三 三定则一定律的综合应用 ‎【例3】 如图10所示.金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则(  )‎ 图10‎ 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棒向右运动速度v越大,所受安培力越大 D.螺线管产生的磁场,A端为N极 关键词①匀强磁场;②向右运动.‎ ‎【答案】C 端,根据右手螺旋定则可知,螺线管的A端为S极,选项D错误.‎ 方法总结 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.‎ 阶梯练习 ‎6.如图11所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S极朝下.在将磁铁的S极插入线圈的过程中(  ) ‎ 图11‎ A.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥 B.通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互排斥 C.通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引 D.通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互吸引 ‎【答案】A ‎7.(多选)如图12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12‎ 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 ‎(四)知识还原 第1讲 电磁感应现象 楞次定律 基础知识 一、电磁感应现象的判断 ‎1.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)适用条件:①匀强磁场.‎ ‎②S为垂直磁场的有效面积.‎ ‎(4)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).‎ ‎(5)磁通量的意义:‎ ‎①磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数.‎ ‎②同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零.‎ ‎(6)磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1.‎ ‎2.电磁感应现象 ‎(1)定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.‎ ‎(2)产生条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化.‎ ‎(3)能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能,该过程遵循能量守恒定律.‎ 二、楞次定律的理解及应用 ‎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.‎ ‎3.“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”‎ ‎↓‎ → ‎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.‎ 三、三定则一定律的比较 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 磁场对运动电荷、电流的作用力 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律 ‎【深度思考】 1.右手定则与左手定则的区别:‎ ‎“因电而动”——用左手定则,“因动而电”——用右手定则.‎ ‎2.安培定则与楞次定律的区别:‎ ‎“因电生磁”——用安培定则.‎ ‎“因磁生电”——用楞次定律(或右手定则).‎ 基础自测 ‎1.判断下列说法是否正确.‎ ‎(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生.( × )‎ ‎(2)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生.( √ )‎ ‎(3)当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势.( √ )‎ ‎(4)回路不闭合,穿过回路的磁通量变化时,也会产生“阻碍”作用.( × )‎ ‎(5)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量变化.( √ )‎ ‎(6)感应电流的方向可能与B的方向平行,但一定与v的方向垂直.( × )‎ ‎2.如图1所示,固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B随时间t变化的示意图为(  )‎ 图1‎ ‎【答案】C ‎3.如图所示,匀强磁场中有一个矩形闭合导线框.在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是(  )‎ A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动 B.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在 磁场中上下运动 C.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动 D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动 ‎【答案】C.‎ ‎4.如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是(  ) ‎ A.总是顺时针 B.总是逆时针 C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针 ‎【答案】C.‎ ‎【解析】磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,则导体环中,先是向上的磁通量增加,磁铁过中间以后,向上的磁通量减少,根据楞次定律,产生的感应电流方向先顺时针后逆时针,选项C正确.‎ ‎5.如图所示,AOC是光滑的金属导轨,电阻不计,AO沿竖直方向,OC沿水平方向;PQ是金属直杆,电阻为R,几乎竖直斜靠在导轨AO上,由静止开始在重力作用下运动,运动过程中P、Q端始终在金属导轨AOC上;空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场,则在PQ杆从开始滑动到P端滑到OC的过程中,PQ中感应电流的方向(  )‎ A.始终是由P→Q B.始终是由Q →P C.先是由P→Q,后是由Q →P D.先是由Q →P,后是由P→Q ‎【答案】C.‎