【物理】2018届一轮复习苏教版第9章第1节电磁感应现象楞次定律教案 13页

节次 考纲 命题规律 第1节　电磁感应现象　楞次定律 电磁感应现象Ⅰ 从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查，重点有感应电流的产生、感应电动势方向的判断、感应电动势大小的计算等知识．有以下两种题型：‎ ‎1．常以选择题形式考查对基础知识、基本规律的理解与应用．‎ ‎2．以计算题的形式考查综合性知识，如运动学、力学、能量、电路、图象等知识与电磁感应结合的问题，一般难度较大，分值较高.‎ 感应电流的产生条件Ⅱ 楞次定律Ⅱ 第2节　法拉第电磁感应定律 自感和涡流 法拉第电磁感应定律Ⅱ 自感、涡流Ⅰ 第3节　电磁感应定律的综合应用 楞次定律Ⅱ 法拉第电磁感应定律Ⅱ 第1节　电磁感应现象　楞次定律 知识点1　磁通量 ‎1．定义 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和B的乘积．‎ ‎2．公式 Φ＝B·S.‎ 适用条件：(1)匀强磁场；(2)S为垂直磁场的有效面积．‎ ‎3．矢标性 磁通量的正、负号不表示方向，磁通量是标量．‎ 知识点2　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．‎ 知识点3　感应电流方向的判断 ‎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)适用范围：一切电磁感应现象．‎ ‎2．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，并使拇指指向导体运动的方向，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．‎ ‎1．正误判断 ‎(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)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．(×)‎ ‎(5)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．(×)‎ ‎(6)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．(√)‎ ‎2．(对磁通量概念的理解)如图911所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为(　　) 【导学号：96622158】‎ 图911‎ A.　　　　　　　 B. C．BL2 D．NBL2‎ ‎【答案】　A ‎3．(感应电流的产生条件)如图912所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合．要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有(　　) ‎ 图912‎ A．使通电螺线管中的电流发生变化 B．使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动 C．使线圈a以MN为轴转动 D．使线圈绕垂直于MN的直径转动 ‎【答案】　D ‎4．(楞次定律的应用)如图913所示，一根条形磁铁从左向右靠近闭合金属环的过程中，环中的感应电流(自左向右看)(　　)【导学号：96622159】‎ 图913‎ A．沿顺时针方向 B．先沿顺时针方向后沿逆时针方向 C．沿逆时针方向 D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向 ‎【答案】　C ‎5．(右手定则的应用)(多选)在北半球，地磁场的水平分量由南向北，竖直分量竖直向下．北京平安大街上，如图914所示，某人骑车从东往西行驶，则下列说法正确的是(　　)‎ 图914‎ A．自行车左车把的电势比右车把的电势高 B．自行车左车把的电势比右车把的电势低 C．图中辐条AB此时A端比B端的电势高 D．图中辐条AB此时A端比B端的电势低 ‎【答案】　AD ‎[核心精讲]‎ ‎1．磁通量发生变化的三种常见情况 ‎(1)磁场强弱不变，回路面积改变；‎ ‎(2)回路面积不变，磁场强弱改变；‎ ‎(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．‎ ‎2．判断电磁感应现象是否发生的一般流程 ‎[题组通关]‎ ‎1．(2014·全国卷Ⅰ)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 D　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．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915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(　　) 【导学号：96622160】‎ 图915‎ A.πB(b2－‎2a2) B．πB(b2－‎2a2)‎ C．πB(b2－a2) D.πB(b2－‎2a2)‎ D　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．‎ ‎[核心精讲]‎ ‎1．楞次定律中“阻碍”的含义 谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当磁通量增加时，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”阻碍效果阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行 ‎2．感应电流方向判断的两种方法 ‎(1)用楞次定律判断 ‎(2)用右手定则判断 该方法适用于部分导体切割磁感线．判断时注意掌心、四指、拇指的方向：‎ ‎①掌心——磁感线垂直穿入；‎ ‎②拇指——指向导体运动的方向；‎ ‎③四指——指向感应电流的方向．‎ ‎[师生共研]‎ ‎●考向1　线圈类感应电流方向的判断 ‎　(多选)下列各选项是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各选项中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是(　　)‎ CD　根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C选项为例，当磁铁向下运动时：‎ ‎(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；‎ ‎(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；‎ ‎(3)感应电流产生的磁场方向——向下；‎ ‎(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．‎ 线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥．运用以上分析方法可知，C、D正确．‎ ‎●考向2　切割类感应电流方向的判断 ‎　如图916所示，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，垂直纸面向外的匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，则(　　)‎ 图916‎ A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向为a→b→d→c→a B．若ab、cd以相同的速度一起向右运动，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→a C．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路中的电流为零 D．若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向为a→c→d→b→a D　由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流，故A项错；若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故B项错；若ab向左，cd向右，则abdc回路中有顺时针方向的电流，故C项错；若ab、cd都向右运动，且两杆速度vcd>vab，则ab、cd所围面积发生变化，磁通量也发生变化，由楞次定律可判断出，abdc回路中产生顺时针方向的电流，故D项正确．‎ ‎[题组通关]‎ ‎3．(2017·南通模拟)如图917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(　　) 【导学号：96622161】‎ 图917‎ A．顺时针，向左 B．逆时针，向右 C．顺时针，向右 D．逆时针，向左 B　在0～时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在～T时间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流．根据左手定则，金属线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属线框所受安培力的合力方向向右，故B正确，A、C、D错误．‎ ‎4．(多选)如图918所示，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心，以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转到达图中的位置时(　　)‎ 图918‎ A．a端聚积电子 B．b端聚积电子 C．金属棒内电场强度等于零 D．棒ab两端的电势φa>φb BD　根据右手定则可确定棒b端聚积电子，A错，B对；由于a、b两端存在电势差，φa>φb，故金属棒中电场强度不等于零，C错，D对．‎ ‎[典题示例]‎ ‎　(多选)如图919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的左边有一闭合电路，当PQ在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919‎ 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 ‎【合作探讨】‎ ‎(1)如何判断MN所在处的磁场方向？由MN的运动方向，如何进一步判断MN中的电流方向？‎ 提示：根据安培定则判断ab中电流产生的磁场方向，进而确定MN处的磁场方向为垂直纸面向里，再由左手定则判断MN中电流的方向，应为由M到N.‎ ‎(2)如何判断线圈L1中的磁场方向和L2中磁场的方向及变化情况？‎ 提示：根据安培定则判断L1中的磁场方向，再由楞次定律判断L2中磁场的方向及变化．‎ ‎(3)如何判断PQ的运动情况？‎ 提示：已知L2中的磁场方向及变化情况，可根据安培定则和右手定则判断PQ的运动情况．‎ BC　MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动．‎ ‎“三个定则、一个定律”的应用对比：‎ 名称 基本现象 因果关系 应用的定则或定律 电流的磁效应 运动电荷、电流产生磁场 因电生磁 安培定则 洛伦兹力、安培力 磁场对运动电荷、电流有作用力 因电受力 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 因动生电 右手定则 闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律 ‎[题组通关]‎ ‎5．(多选)如图9110所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是(　　)‎ 图9110‎ A．FM向右　　　　 B．FN向左 C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小 BCD　根据直线电流产生磁场的分布情况知，M区的磁场方向垂直纸面向外，N区的磁场方向垂直纸面向里，离导线越远，磁感应强度越小．当导体棒匀速通过M、N两区时，感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因，故导体棒在M、N两区运动时，受到的安培力均向左，故选项A错误，选项B正确；导体棒在M区运动时，磁感应强度B变大，根据E＝Blv，I＝及F＝BIl可知，FM逐渐变大，故选项C正确；导体棒在N区运动时，磁感应强度B变小，根据E＝Blv，I＝及F＝BIl可知，FN逐渐变小，故选项D正确．‎ ‎[典题示例]‎ ‎　如图9111所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(　　)‎ 图9111‎ A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B．穿过线圈a的磁通量变小 C．线圈a有扩张的趋势 D．线圈a对水平桌面的压力将增大 D　通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律可知，线圈a 中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增强，线圈a中的磁通量应变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大．因此，线圈a有缩小且远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，C错误、D正确．‎ 四种常用推论 对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下四种方式呈现：‎ ‎1．阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”．‎ ‎2．阻碍相对运动，即“来拒去留”．‎ ‎3．使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”．‎ ‎4．阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”．‎ ‎[题组通关]‎ ‎6.如图9112所示，质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上．当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动．则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是(　　) 【导学号：96622162】‎ 图9112‎ A．FN先大于mg，后小于mg B．FN一直大于mg C．Ff先向左，后向右 D．线圈中的电流方向始终不变 A　条形磁铁向右运动的过程中，线圈中的磁通量先增加后减小，为阻碍磁通量的变化，线圈先有向下的运动趋势，后有向上的运动趋势，故FN先大于mg，后小于mg ‎，A项正确，B项错误；条形磁铁相对线圈一直向右运动，为阻碍相对运动，线圈有向右运动的趋势，故摩擦力Ff一直向左，C项错误；线圈中的磁通量先增加后减小，据楞次定律可知，感应电流的方向(俯视)先逆时针后顺时针，D项错误．‎