【步步高】2020年高考物理大一輪 第九章 第1課時 電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 新人教版選修3-2

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1、【步步高】2020年高考物理大一輪 第九章 第1課時 電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 新人教版選修3-2 考點(diǎn)內(nèi)容 要求 考綱解讀 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 Ⅰ 1.應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向． 2．結(jié)合各種圖象(如Φ－t圖象、B－t圖象和i－t圖象)，考查感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件及方向的判定，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算． 3．電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)等知識的綜合，以及電磁感應(yīng)與實際相結(jié)合的題目. 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 第1課時　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 能熟練應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向及

2、相關(guān)的導(dǎo)體運(yùn)動方向． 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 試分析下列各種情形中，金屬線框或線圈里能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？ [知識梳理] 1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生________時，電路中有____________產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件： 表述1：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做______________運(yùn)動． 表述2：穿過閉合電路的磁通量____________． 3．能量轉(zhuǎn)化 發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為______． ：1.電路不閉合時，磁通量發(fā)生變化是否能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象？ 2

3、．引起磁通量Φ變化的情況有哪些？ 二、感應(yīng)電流方向的判斷 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 下圖是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運(yùn)動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中正確的是 (　　) [知識梳理] 1．楞次定律 (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要________引起感應(yīng)電流的__________的變化． (2)適用情況：所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 2．右手定則 (1)內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指________，并且都與手掌在同一個______

4、__，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使拇指指向____________的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． (2)適用情況：____________________產(chǎn)生感應(yīng)電流． ：楞次定律中“阻礙”有哪些含義？(按導(dǎo)圖回答) 考點(diǎn)一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷 考點(diǎn)解讀 判斷流程： (1)確定研究的閉合電路． (2)弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量Φ. 圖3 (3) 典例剖析 例1 如圖1所示，一個金屬薄圓盤水平放置在豎 直向上的勻強(qiáng)磁場中，下列做法中能使圓盤中 產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 (　　) 圖1

5、 A．圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動 B．圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動 C．圓盤在磁場中向右勻速平移 D．勻強(qiáng)磁場均勻增加 思維突破　判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化．磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1有多種形式，主要有： (1)S、θ不變，B改變，這時ΔΦ＝ΔB·Ssin θ (2)B、θ不變，S改變，這時ΔΦ＝ΔS·Bsin θ (3)B、S不變，θ改變，這時ΔΦ＝BS(sin θ2－sin θ1) 跟蹤訓(xùn)練1　如圖2所示，一個U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個 金屬導(dǎo)體棒ab，有一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場斜向上穿過軌道 平面，且與豎直方向的

6、夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路 圖2 里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 (　　) A．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時使θ減小 B．使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，θ角同時也減小 C．a(chǎn)b向左運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B D．a(chǎn)b向右運(yùn)動，同時增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和θ角(0°<θ<90°) 考點(diǎn)二　利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 考點(diǎn)解讀 感應(yīng)電流方向的判定及由此產(chǎn)生的其他問題是這一章的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)．利用楞次定律和右手定則都可以判定感應(yīng)電流方向，但楞次定律的應(yīng)用更重要． 典例剖析 例2　某實驗小組用如圖3所示的實驗裝置來驗證楞次定律．當(dāng)

7、 圖3 條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流計的感應(yīng)電流 方向是 (　　) A．a(chǎn)→G→b B．先a→G→b，后b→G→a C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b 思維突破　楞次定律的使用步驟 跟蹤訓(xùn)練2　長直導(dǎo)線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動，如圖4甲所示．長直導(dǎo)線中通以大小和方向都隨時間做周期性變化的交流電：i＝Imsin ωt，i－t圖象如圖乙所示．規(guī)定沿長直導(dǎo)線方向上的電流為正方向．關(guān)于最初一個周期內(nèi)矩形線框中感應(yīng)電

8、流的方向，下列說法正確的是 (　　) 圖4 A．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向 B．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向 C．由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向，再變?yōu)轫槙r針方向 D．由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向，再變?yōu)槟鏁r針方向 圖5 例3　如圖5所示，質(zhì)量為m的銅質(zhì)小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面 上．當(dāng)一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右 從線圈正上方等高、快速經(jīng)過時，線圈始終保持不動．則關(guān)于線 圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確 的是

9、 (　　) 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．Ff一直向左 思維突破　楞次定律的推廣應(yīng)用 對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因： (1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”； (2)阻礙相對運(yùn)動——“來拒去留”； (3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”； (4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”． 跟蹤訓(xùn)練3　(2020·上海單科·21)如圖6所示，金屬環(huán)A用輕繩懸 掛，與長直螺線管共軸，并位于其左側(cè)

10、，若變阻器滑片P向左移 動，則金屬環(huán)A將向________(填“左”或“右”)運(yùn)動，并有_ _______(填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢． 　　　　　　　　　10.楞次定律、右手定則、左手 定則、安培定則的綜合應(yīng)用 例4　如圖7所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金 屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下 運(yùn)動時，MN向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是 (　　) 圖7 A．向右加速運(yùn)動 B．向左加速運(yùn)動 C．向右減速運(yùn)動 D．向左減速運(yùn)動 建模感悟 安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律綜合應(yīng)用的比較 基本現(xiàn)象 應(yīng)用的定

11、則或定律 運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場 安培定則 磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力 左手定則 電磁 感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動 右手定則 閉合回路磁通量變化 楞次定律 圖8 跟蹤訓(xùn)練4　兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于圖8所示的勻強(qiáng)磁場 中，在導(dǎo)軌上接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動．當(dāng)AB在外 力F作用下向右運(yùn)動時，下列說法中正確的是 (　　) A．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是D→C B．導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→D C．磁場對導(dǎo)體棒CD的作用力向左 D．磁場對導(dǎo)體棒AB的作用力向左 A組　電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生

12、 1. 如圖9所示，光滑導(dǎo)電圓環(huán)軌道豎直固定在勻強(qiáng)磁場中，磁 場方向與軌道所在平面垂直，導(dǎo)體棒ab的兩端可始終不離開 軌道無摩擦地滑動，當(dāng)ab由圖示位置釋放，直到滑到右側(cè)虛 線位置的過程中，關(guān)于ab棒中的感應(yīng)電流情況，正確的是 (　　) 圖9 A．先有從a到b的電流，后有從b到a的電流 B．先有從b到a的電流，后有從a到b的電流 C．始終有從b到a的電流 D．始終沒有電流產(chǎn)生 2．假如有一宇航員登月后，想探測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈，則下列推斷正確的是 (　

13、　) A．直接將電流表放于月球表面，看是否有示數(shù)來判斷磁場的有無 B．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場 C．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運(yùn)動，如電流表有示數(shù)，則可判斷月球表面有磁場 D．將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一平面內(nèi)沿各個方向運(yùn)動，如電流表無示數(shù)，則可判斷月球表面無磁場 B組　感應(yīng)電流方向的判斷 圖10 3．如圖10所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁 場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕 緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn)，并可繞O點(diǎn)擺動．金屬線框從右側(cè)某 一位

14、置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點(diǎn)的過程中，細(xì)桿和 金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng) 電流的方向是 (　　) A．a(chǎn)→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 4．2020年秋季，北約戰(zhàn)機(jī)“幻影－2000”在利比亞班加西(北緯31°附近)上空盤旋，由于地磁場的存在，飛機(jī)在一定高度水平飛行時，其機(jī)翼就會切割磁感線，機(jī)翼的兩端之間會有一定的電勢差．則從飛行員的角度看，機(jī)翼左端的電勢比右端的電勢

15、 (　　) A．低 B．高 C．相等 D．以上情況都有可能 C組　楞次定律的拓展應(yīng)用 5．如圖11所示，甲是閉合銅線框，乙是有缺口的銅線框，丙是閉合的塑料線框，它們的正下方都放置一薄強(qiáng)磁鐵，現(xiàn)將甲、乙、丙拿至相同高度H處同時釋放(各線框下落過程中不翻轉(zhuǎn))，則以下說法正確的是 (　　) 圖11 A．三者同時落地 B．甲、乙同時落地，丙后落地 C．甲、丙同時落地，乙后落地 D．乙、丙同時落地，甲后落地 圖12 6. 一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接， 木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可

16、在木質(zhì)圓柱上無摩擦移 動．M連接在如圖12所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1 和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)．下列情況中，可觀測到N 向左運(yùn)動的是 (　　) A．在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間 B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間 C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時 D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時 課時規(guī)范訓(xùn)練 (限時：45分鐘) 一、選擇題 1．現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及電鍵如圖1所示連接．下列說法中正確的是

17、 (　　) 圖1 A．電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn) B．線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間電流計指針均不會偏轉(zhuǎn) C．電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電流計指針靜止在中央零刻度 D．電鍵閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電流計指針才能偏轉(zhuǎn) 2．如圖2所示，兩個線圈A、B水平且上下平行放置，分別通以如圖 所示的電流I1、I2，為使線圈B中的電流瞬時有所增大，可采用的 辦法是 (　　) 圖2 A．線圈位置不變，增大線圈A

18、中的電流 B．線圈位置不變，減小線圈A中的電流 C．線圈A中電流不變，線圈A向下平移 D．線圈A中電流不變，線圈A向上平移 圖3 3．北半球地磁場的豎直分量向下．如圖3所示，在北京某中學(xué)實驗室 的水平桌面上，放置邊長為L的正方形閉合導(dǎo)體線圈abcd，線圈的 ab邊沿南北方向，ad邊沿東西方向．下列說法中正確的是(　　) A．若使線圈向東平動，則a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢低 B．若使線圈向北平動，則a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢低 C．若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中感應(yīng)電流方向為a→b→c→d→a D．若以ab為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)，則線圈中感應(yīng)電流方向為a→d→c→b→a 4．如

19、圖4所示，在直線電流附近有一根金屬棒ab，當(dāng)金屬棒以b端為 圓心，以ab為半徑，在過導(dǎo)線的平面內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)達(dá)到圖中的位置 時 (　　) 圖4 A．a(chǎn)端聚積電子 B．b端聚積電子 C．金屬棒內(nèi)電場強(qiáng)度等于零 D．Ua>Ub 圖5 5．如圖5所示，水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場豎 直向下，磁場垂直紙面向外．半圓形鋁框從直徑處于水平位置 時，沿豎直平面由靜止開始下落．不計阻力，a、b兩端落到地面 的次序是

20、 (　　) A．a(chǎn)先于b B．b先于a C．a(chǎn)、b同時落地 D．無法判定 6．如圖6所示，線圈A、B是由不同材料制成的導(dǎo)體線圈，它們的 質(zhì)量一樣大，形狀一樣，設(shè)磁場足夠大，下列說法正確的是 (　　) A．電阻大的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時的速度大 圖6 B．電阻小的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時的速度大 C．兩線圈的穩(wěn)定速度是一樣的 D．電阻率大的材料制成的線圈，穩(wěn)定速度大 7．如圖7所示，ab是一個可以繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)體 線圈，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P自左向右滑動過程中，線圈ab將 (　　) 圖7 A．靜止不動 B．逆時針轉(zhuǎn)動 C．順時

21、針轉(zhuǎn)動 D．發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源的極性不明，無法確定轉(zhuǎn)動的方向 圖8 8.如圖8所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向如 圖．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計，在導(dǎo)軌垂直 方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場 中，下列說法中正確的是 (　　) A．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn) B．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)等電勢 C．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn) D．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時

22、，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn) 圖9 9．(2020·上海單科·13)如圖9，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同 心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方 向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a (　　) A．順時針加速旋轉(zhuǎn) B．順時針減速旋轉(zhuǎn) C．逆時針加速旋轉(zhuǎn) D．逆時針減速旋轉(zhuǎn) 圖10 10. 如圖10所示，每米電阻為1 Ω的一段導(dǎo)線被彎成半徑r＝1 m的三段圓 弧，并組成閉合回路．每段圓弧都是圓周，位于空間直角坐標(biāo)系 的不同平面內(nèi)，其中ab段位于xOy平面內(nèi)，bc段位于yOz平面內(nèi)，ca 段位于zOx平面內(nèi)．空間

23、存在一個沿＋x軸方向的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨 時間變化的關(guān)系式為B＝0.7＋0.6t，則 (　　) A．導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是0.1 A，方向是a→c→b→a B．導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是0.1 A，方向是a→b→c→a C．導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是 A，方向是a→c→b→a D．導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小是 A，方向是a→b→c→a 11.一飛機(jī)下有一沿豎直方向的金屬桿，若僅考慮地磁場的影響，不考慮磁偏角影響，當(dāng)飛機(jī)水平飛行經(jīng)過我國某市上空 (　　) A．由東向西飛行時，金屬桿上端電勢比下端電勢高 B．由西向東飛行時，金屬桿上端電勢比下端電勢高

24、 C．由南向北飛行時，金屬桿上端電勢比下端電勢高 D．由北向南飛行時，金屬桿上端電勢比下端電勢高 圖11 12. 如圖11所示，金屬棒ab置于水平放置的金屬導(dǎo)體框架cdef上， 棒ab與框架接觸良好．從某一時刻開始，給這個空間施加一個 斜向上的勻強(qiáng)磁場，并且磁場均勻增加，ab棒仍靜止，在磁場均勻 增加的過程中，關(guān)于ab棒受到的摩擦力，下列說法正確的是 (　　) A．摩擦力大小不變，方向向右 B．摩擦力變大，方向向右 C．摩擦力變大，方向向左 D．摩擦力變小，方向向左 二、非選擇題 13．如圖12所示，CDEF為閉合線圈，AB為電阻絲，當(dāng)

25、滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時，線圈CDEF中的感應(yīng)電流在G處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是“·”時，電源的哪一端是正極？ 圖12 復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn) 一、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　B、C、D、E均能產(chǎn)生感應(yīng)電流． 知識梳理　1.變化　感應(yīng)電流　2.切割磁感線　發(fā)生變化　3.電能 思考：1.當(dāng)電路不閉合時，沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢，只產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 2．(1)磁場變化 如：永磁鐵與線圈的靠近或遠(yuǎn)離、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流的變化． (2)回路的有效面積變化 ①回路面積變化：如閉合線圈部分導(dǎo)線切割磁感線，如圖甲． ②回路平面與磁場夾角變化：如線圈在磁場

26、中轉(zhuǎn)動，如圖乙． 二、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　CD　 知識梳理　1.(1)阻礙　磁通量　2.(1)垂直　平面內(nèi)　導(dǎo)體運(yùn)動　(2)導(dǎo)體棒切割磁感線 思考：引起感應(yīng)電流的磁場(原磁場)的磁通量的變化　磁通量的變化　相反　相同　阻止　延緩　繼續(xù)進(jìn)行 課堂探究 例1　BD　 跟蹤訓(xùn)練1　A　 例2　D　 跟蹤訓(xùn)練2　D　 例3　AD　 跟蹤訓(xùn)練3　左　收縮 跟蹤訓(xùn)練4　BD　 分組訓(xùn)練 1．D　 2．C　 3．B　 4．B　 5．D　 6．C　 課時規(guī)范訓(xùn)練 1．A　 2．BD　 3．AC　 4．BD　 5．A　 6．A　 7．C　 8．BD　 9．B　 10．A 11．B　 12．B　 13．下端