物理第十章 電磁感應(yīng) 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 新人教版

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1、第十章電磁感應(yīng)-2-3-第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律-5-知識梳理考點(diǎn)自診一、磁通量1.概念:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,與磁場方向 垂直的面積S與B的乘積。2.公式:= BS。適用條件: 勻強(qiáng)磁場。3.S為 垂直磁場的有效面積。4.磁通量是 標(biāo)量(選填“標(biāo)量”或“矢量”)。5.磁通量的意義:(1)磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。(2)同一線圈平面,當(dāng)它跟磁場方向垂直時,磁通量 最大;當(dāng)它跟磁場方向平行時,磁通量為 零;當(dāng)正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的磁感線條數(shù)一樣多時,磁通量為 零。-6-知識梳理考點(diǎn)自診二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量 發(fā)生變化時

2、,電路中產(chǎn)生 感應(yīng)電流的現(xiàn)象。2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)條件:穿過閉合電路的磁通量 發(fā)生變化。(2)特例:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做 切割磁感線運(yùn)動。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 電能。-7-知識梳理考點(diǎn)自診三、感應(yīng)電流方向的判定 -8-知識梳理考點(diǎn)自診1.如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長為l,匝數(shù)為n,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過線圈的磁通量為() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-9-知識梳理考點(diǎn)自診2.如圖所示,矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運(yùn)動中,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是() 答案解析

3、解析關(guān)閉根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,閉合回路內(nèi)磁通量發(fā)生變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流,只有選項(xiàng)B正確。 答案解析關(guān)閉B-10-知識梳理考點(diǎn)自診3.(多選)下列各圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖,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,其中與事實(shí)相符的是 () 答案解析解析關(guān)閉A圖中磁鐵向下運(yùn)動,穿過線圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁場的增加,方向向上,再由安培定則可以判斷A中感應(yīng)電流的方向與圖中相反,所以A錯,同理得B錯,C、D正確。 答案解析關(guān)閉CD-11-知識梳理考點(diǎn)自診4.如圖所示,一圓形金屬線圈放置在水平桌面上,勻強(qiáng)磁場垂直桌面豎

4、直向下,過線圈上A點(diǎn)作切線OO,OO與線圈在同一平面上。在線圈以O(shè)O為軸翻轉(zhuǎn)180的過程中,線圈中電流流向()A.始終為ABCAB.始終為ACBAC.先ACBA再ABCAD.先ABCA再ACBA 答案解析解析關(guān)閉在線圈以O(shè)O為軸翻轉(zhuǎn)090的過程中,穿過線圈正面向里的磁通量逐漸減小,則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直桌面向下,由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)锳BCA;線圈以O(shè)O為軸翻轉(zhuǎn)90180的過程中,穿過線圈反面向里的磁通量逐漸增加,則感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直桌面向上,由右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向仍然為ABCA,A正確。 答案解析關(guān)閉A-12-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解及判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)

5、象的理解及判斷常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例1(2017全國卷)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 () 答案解析解析關(guān)閉裝置的原理是利用電磁阻尼。當(dāng)薄板進(jìn)出磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流,薄板受安培力,安培力總是阻礙導(dǎo)體相對磁場的運(yùn)動,從而使薄板盡快停下來。選項(xiàng)中,B項(xiàng)無法有效阻礙上下振動,C項(xiàng)無法有效阻礙上下左右振動,D

6、項(xiàng)無法有效阻礙上下振動。只有A項(xiàng)阻礙上下左右振動最有效。 答案解析關(guān)閉A-14-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥裝置的原理是利用電磁阻尼,關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化。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=2-1主要有下列四種形式:1.S、不變,B改變,則=BSsin。2.B、不變,S改變,則=SBsin。3.B、S不變,改變,則=BS(sin2-sin1)。4.B、S、中的兩個或三個量同時變化引起的磁通量變化。-15-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練即學(xué)即練1.(多選)(2016江蘇卷)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體附近的金屬弦被磁化,

7、因此弦振動時,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說法正確的有()A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作B.取走磁體,電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢D.弦振動過程中,線圈中的電流方向不斷變化 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-16-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三2.(2017福建質(zhì)檢)法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖所示,他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環(huán)上,線圈A和電池連接,線圈B用導(dǎo)線連通,導(dǎo)線下面平行放置一個小磁針。實(shí)驗(yàn)中可能觀察到的現(xiàn)象是()A.用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉(zhuǎn),用十節(jié)電池作電源小磁針會偏轉(zhuǎn)B.線圈B匝數(shù)較少時小磁針不偏轉(zhuǎn)

8、,匝數(shù)足夠多時小磁針會偏轉(zhuǎn)C.線圈A和電池連接瞬間,小磁針會偏轉(zhuǎn)D.線圈A和電池?cái)嚅_瞬間,小磁針不偏轉(zhuǎn) 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)“磁生電”即電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件,只有線圈B中磁通量變化時才能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此無論線圈B匝數(shù)多少,線圈A接多少電池,都不能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)A、選項(xiàng)B錯誤。只有在線圈A和電池連接或斷開的瞬間,線圈B中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流產(chǎn)生磁場,使導(dǎo)線下面平行放置的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤。 答案解析關(guān)閉C-17-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三楞次定律的理解及應(yīng)用楞次定律的理解及應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的含義-18-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例2(2017全

9、國卷)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動,在運(yùn)動開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是()A.PQRS中沿順時針方向,T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向,T中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向,T中沿順時針方向 答案解析解析關(guān)閉金屬桿從靜止開始突然向右運(yùn)動,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電流從無到有,根據(jù)右手定則可知,感應(yīng)電流的方向由Q指向P,PQRS中的電流沿逆時針

10、方向;該感應(yīng)電流在金屬線框T中產(chǎn)生的磁通量向外,故穿過金屬線框T向里的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,T中感應(yīng)電流沿順時針方向,D正確。 答案解析關(guān)閉D-19-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥解題關(guān)鍵是掌握右手定則、楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,還要理解PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場會使T中的磁通量變化,又會使T中產(chǎn)生感應(yīng)電流。-20-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三1.判斷感應(yīng)電流方向的方法(1)楞次定律。(2)右手定則。2.判斷感應(yīng)電流方向“四步”-21-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三3.楞次定律中“阻礙”的推廣含義楞次定律可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因,列表說明如下:-22-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)

11、二命題點(diǎn)三-23-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三-24-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練即學(xué)即練3.(2016上海卷)磁鐵在線圈中心上方開始運(yùn)動時,線圈中產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流,則磁鐵()A.向上運(yùn)動B.向下運(yùn)動C.向左運(yùn)動D.向右運(yùn)動 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)感應(yīng)電流的方向可知感應(yīng)電流的磁場方向向上,與磁鐵在線圈中產(chǎn)生的原磁場方向相反,根據(jù)楞次定律,原磁場應(yīng)處于增強(qiáng)過程中,在選項(xiàng)中,只有磁鐵向下運(yùn)動才會使磁通量增大。 答案解析關(guān)閉B-25-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三4.(2016海南卷)如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有

12、大小相等、方向向下的恒定電流。下列說法正確的是()A.若金屬環(huán)向上運(yùn)動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向B.若金屬環(huán)向下運(yùn)動,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向C.若金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向D.若金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近,則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向 答案解析解析關(guān)閉根據(jù)楞次定律,當(dāng)金屬圓環(huán)上、下移動時,穿過圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化,故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故選項(xiàng)A、選項(xiàng)B錯誤;當(dāng)金屬圓環(huán)向左移動時,穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為順時針,故選項(xiàng)C錯誤;當(dāng)金屬圓環(huán)向右移動時,穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強(qiáng),根據(jù)楞次定律可以

13、知道,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時針,故選項(xiàng)D正確。 答案解析關(guān)閉D-26-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三5.(多選)(2016上海卷)如圖甲,螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強(qiáng)磁場,以圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?。螺線管與導(dǎo)線框abcd相連,導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間按圖乙所示規(guī)律變化時()A.在t1t2時間內(nèi),L有收縮趨勢B.在t2t3時間內(nèi),L有擴(kuò)張趨勢C.在t2t3時間內(nèi),L內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流D.在t3t4時間內(nèi),L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流 答案解析解析關(guān)閉L收縮還是擴(kuò)張取決于螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流的變化情況,t1t2磁通量的變化率增大,感應(yīng)電流

14、變大,abcd線框內(nèi)磁通量變大,L有收縮的趨勢,A選項(xiàng)正確;t2t3時間內(nèi)磁通量的變化率為常數(shù),產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定不變,abcd線框內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,L沒有電流,也就沒有擴(kuò)張趨勢,B、C選項(xiàng)錯誤;根據(jù)楞次定律,t3t4時間內(nèi)由于螺線管內(nèi)磁通量變化引起的感應(yīng)電流在線框中為dcba方向并減小,L線圈中原磁場的方向垂直于紙面向里且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小減小,根據(jù)楞次定律得L中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向,D選項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉AD-27-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三“三個定則、一個定律三個定則、一個定律”的綜合應(yīng)用的綜合應(yīng)用1.規(guī)律比較-28-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三2.相互聯(lián)系(1)應(yīng)用楞次定律時,一般要用

15、到安培定則。(2)研究感應(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的方向,有時也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。-29-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三例3從置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線,與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上,如圖所示。導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。下列說法正確的是()A.圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運(yùn)動B.圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運(yùn)動C.圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運(yùn)動D.圓盤逆時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向左運(yùn)動 答案解析解析關(guān)閉由右手定則知,圓盤順時針

16、加速轉(zhuǎn)動時,感應(yīng)電流從圓心流向邊緣,線圈A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強(qiáng)。由楞次定律知,線圈B中的感應(yīng)磁場方向向上,由右手螺旋定則知,ab棒中感應(yīng)電流方向由ab。由左手定則知,ab棒受的安培力方向向左,將向左運(yùn)動,故A錯;同理B、D錯,C對。 答案解析關(guān)閉C-30-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三思維點(diǎn)撥(1)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時,線圈B是否有感應(yīng)電流?(2)圓盤加速轉(zhuǎn)動時,線圈B的感應(yīng)電流的磁場方向如何?提示:線圈B無感應(yīng)電流。提示:線圈B感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反。(3)圓盤減速轉(zhuǎn)動時,線圈B的感應(yīng)電流的磁場方向如何?提示:線圈B感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同。-31-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三多定則

17、應(yīng)用的區(qū)別多定則應(yīng)用的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系:(1)因電而生磁(IB)安培定則。(2)因動而生電(v、BI)右手定則。(3)因電而受力(I、BF安)左手定則。-32-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三即學(xué)即練即學(xué)即練6.(多選)(2017廣東佛山模擬)兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,與導(dǎo)軌接觸良好的導(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,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過,方向是DCB.導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過,方向是CDC.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 答案解析解析關(guān)閉兩個導(dǎo)體棒與兩根金屬導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路,當(dāng)AB向右運(yùn)動

18、時,回路中磁通量增加,結(jié)合楞次定律判斷回路中感應(yīng)電流的方向是BACDB。再根據(jù)左手定則,可判斷出磁場對CD的作用力向右,對AB的作用力向左。故選項(xiàng)B、D正確。 答案解析關(guān)閉BD-33-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三7.(2017河南焦作定位測試)如圖所示,在一有界勻強(qiáng)磁場中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌,虛線為有界磁場的左邊界,導(dǎo)軌跟圓形線圈M相接,圖中線圈N與線圈M共面、彼此絕緣,且兩線圈的圓心重合,半徑rMrN。在磁場中垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒ab,已知磁場垂直于導(dǎo)軌所在平面向外。欲使線圈N有收縮的趨勢,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做加速運(yùn)動B.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向右做加速運(yùn)動C.導(dǎo)體

19、棒可能沿導(dǎo)軌向左做減速運(yùn)動D.導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做勻速運(yùn)動C-34-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三解析:導(dǎo)體棒ab加速向左運(yùn)動時,導(dǎo)線ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流增加,由右手定則判斷出ab中電流方向由ba,根據(jù)安培定則可知M產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外,穿過N的磁通量增大,線圈面積越大抵消的磁感線越多,所以線圈N要通過增大面積以阻礙磁通量的增大,故A錯誤;導(dǎo)體棒ab加速向右運(yùn)動時,導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流增加,由右手定則判斷出來ab電流方向由ab,根據(jù)安培定則判斷可知M產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里,穿過N的磁通量增大,同理可知B錯誤;-35-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三導(dǎo)體棒ab減速向左運(yùn)動時,導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流減小,由右手定則判斷出來ab中電流方向由ba,根據(jù)安培定則判斷可知M產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外,穿過N的磁通量減小,線圈面積越大抵消的磁感線越多,所以線圈N要通過減小面積以阻礙磁通量的減小,故C正確;導(dǎo)體棒ab勻速向左運(yùn)動時,導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流恒定不變,線圈M產(chǎn)生的磁場恒定不變,穿過線圈N中的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,則線圈N不受磁場力,沒有收縮的趨勢,故D錯誤。