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

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1、第十章電磁感應-2-3-第1節(jié)電磁感應現(xiàn)象楞次定律-5-知識梳理考點自診一、磁通量1.概念:在磁感應強度為B的勻強磁場中,與磁場方向 垂直的面積S與B的乘積。2.公式:= BS。適用條件: 勻強磁場。3.S為 垂直磁場的有效面積。4.磁通量是 標量(選填“標量”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,當它跟磁場方向垂直時,磁通量 最大;當它跟磁場方向平行時,磁通量為 零;當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-知識梳理考點自診二、電磁感應現(xiàn)象1.電磁感應現(xiàn)象當穿過閉合電路的磁通量 發(fā)生變化時

2、,電路中產(chǎn)生 感應電流的現(xiàn)象。2.產(chǎn)生感應電流的條件(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體在磁場內(nèi)做 切割磁感線運動。3.能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時,機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為 電能。-7-知識梳理考點自診三、感應電流方向的判定 -8-知識梳理考點自診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中點和cd中點的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上,磁感應強度為B,則穿過線圈的磁通量為() 答案解析解析關閉 答案解析關閉-9-知識梳理考點自診2.如圖所示,矩形線框在磁場內(nèi)做的各種運動中,能夠產(chǎn)生感應電流的是() 答案解析

3、解析關閉根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件,閉合回路內(nèi)磁通量發(fā)生變化才能產(chǎn)生感應電流,只有選項B正確。 答案解析關閉B-10-知識梳理考點自診3.(多選)下列各圖是驗證楞次定律實驗的示意圖,各圖中分別標出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向等情況,其中與事實相符的是 () 答案解析解析關閉A圖中磁鐵向下運動,穿過線圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感應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。 答案解析關閉CD-11-知識梳理考點自診4.如圖所示,一圓形金屬線圈放置在水平桌面上,勻強磁場垂直桌面豎

4、直向下,過線圈上A點作切線OO,OO與線圈在同一平面上。在線圈以OO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 答案解析解析關閉在線圈以OO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電流方向為ABCA;線圈以OO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電流方向仍然為ABCA,A正確。 答案解析關閉A-12-命題點一命題點二命題點三電磁感應現(xiàn)象的理解及判斷電磁感應現(xiàn)

5、象的理解及判斷常見的產(chǎn)生感應電流的三種情況-13-命題點一命題點二命題點三例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 () 答案解析解析關閉裝置的原理是利用電磁阻尼。當薄板進出磁場時產(chǎn)生感應電流,薄板受安培力,安培力總是阻礙導體相對磁場的運動,從而使薄板盡快停下來。選項中,B項無法有效阻礙上下振動,C項無法有效阻礙上下左右振動,D

6、項無法有效阻礙上下振動。只有A項阻礙上下左右振動最有效。 答案解析關閉A-14-命題點一命題點二命題點三思維點撥裝置的原理是利用電磁阻尼,關鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化。判斷能否產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象,關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-命題點一命題點二命題點三即學即練即學即練1.(多選)(2016江蘇卷)電吉他中電拾音器的基本結構如圖所示,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 答案解析解析關閉 答案解析關閉-16-命題點一命題點二命題點三2.(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用導線連通,導線下面平行放置一個小磁針。實驗中可能觀察到的現(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和電池斷開瞬間,小磁針不偏轉(zhuǎn) 答案解析解析關閉根據(jù)“磁生電”即電磁感應現(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)生感應電流,選項A、選項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)生感應電流,電流產(chǎn)生磁場,使導線下面平行放置的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),選項C正確,選項D錯誤。 答案解析關閉C-17-命題點一命題點二命題點三楞次定律的理解及應用楞次定律的理解及應用楞次定律中“阻礙”的含義-18-命題點一命題點二命題點三例2(2017全

9、國卷)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌,導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關于感應電流的方向,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 答案解析解析關閉金屬桿從靜止開始突然向右運動,產(chǎn)生感應電動勢,感應電流從無到有,根據(jù)右手定則可知,感應電流的方向由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中感應電流沿順時針方向,D正確。 答案解析關閉D-19-命題點一命題點二命題點三思維點撥解題關鍵是掌握右手定則、楞次定律判斷感應電流的方向,還要理解PQRS中感應電流產(chǎn)生的磁場會使T中的磁通量變化,又會使T中產(chǎn)生感應電流。-20-命題點一命題點二命題點三1.判斷感應電流方向的方法(1)楞次定律。(2)右手定則。2.判斷感應電流方向“四步”-21-命題點一命題點二命題點三3.楞次定律中“阻礙”的推廣含義楞次定律可以推廣為:感應電流的效果總是阻礙引起感應電流的原因,列表說明如下:-22-命題點一命題點

11、二命題點三-23-命題點一命題點二命題點三-24-命題點一命題點二命題點三即學即練即學即練3.(2016上海卷)磁鐵在線圈中心上方開始運動時,線圈中產(chǎn)生如圖方向的感應電流,則磁鐵()A.向上運動B.向下運動C.向左運動D.向右運動 答案解析解析關閉根據(jù)感應電流的方向可知感應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,原磁場應處于增強過程中,在選項中,只有磁鐵向下運動才會使磁通量增大。 答案解析關閉B-25-命題點一命題點二命題點三4.(2016海南卷)如圖,一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直面內(nèi),環(huán)的圓心與兩導線距離相等,環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有

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)向上運動,則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向B.若金屬環(huán)向下運動,則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向C.若金屬環(huán)向左側直導線靠近,則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向D.若金屬環(huán)向右側直導線靠近,則環(huán)上的感應電流方向為逆時針方向 答案解析解析關閉根據(jù)楞次定律,當金屬圓環(huán)上、下移動時,穿過圓環(huán)的磁通量不發(fā)生變化,故沒有感應電流產(chǎn)生,故選項A、選項B錯誤;當金屬圓環(huán)向左移動時,穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強,根據(jù)楞次定律可以知道,產(chǎn)生的感應電流為順時針,故選項C錯誤;當金屬圓環(huán)向右移動時,穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強,根據(jù)楞次定律可以

13、知道,產(chǎn)生的感應電流為逆時針,故選項D正確。 答案解析關閉D-26-命題點一命題點二命題點三5.(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磁場,以圖中箭頭所示方向為其正方向。螺線管與導線框abcd相連,導線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)與導線框在同一平面內(nèi)。當螺線管內(nèi)的磁感應強度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有擴張趨勢C.在t2t3時間內(nèi),L內(nèi)有逆時針方向的感應電流D.在t3t4時間內(nèi),L內(nèi)有順時針方向的感應電流 答案解析解析關閉L收縮還是擴張取決于螺線管中產(chǎn)生感應電流的變化情況,t1t2磁通量的變化率增大,感應電流

14、變大,abcd線框內(nèi)磁通量變大,L有收縮的趨勢,A選項正確;t2t3時間內(nèi)磁通量的變化率為常數(shù),產(chǎn)生的感應電流恒定不變,abcd線框內(nèi)磁感應強度不變,L沒有電流,也就沒有擴張趨勢,B、C選項錯誤;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強度大小減小,根據(jù)楞次定律得L中的感應電流方向為順時針方向,D選項正確。 答案解析關閉AD-27-命題點一命題點二命題點三“三個定則、一個定律三個定則、一個定律”的綜合應用的綜合應用1.規(guī)律比較-28-命題點一命題點二命題點三2.相互聯(lián)系(1)應用楞次定律時,一般要用

15、到安培定則。(2)研究感應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,有時也可以直接應用楞次定律的推論確定。-29-命題點一命題點二命題點三例3從置于勻強磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導線,與套在鐵芯上部的線圈A相連。套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導線接在兩根水平導軌上,如圖所示。導軌上有一根金屬棒ab處在豎直向上的勻強磁場中。下列說法正確的是()A.圓盤順時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運動B.圓盤順時針勻速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運動C.圓盤順時針減速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向右運動D.圓盤逆時針加速轉(zhuǎn)動時,ab棒將向左運動 答案解析解析關閉由右手定則知,圓盤順時針

16、加速轉(zhuǎn)動時,感應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。由楞次定律知,線圈B中的感應磁場方向向上,由右手螺旋定則知,ab棒中感應電流方向由ab。由左手定則知,ab棒受的安培力方向向左,將向左運動,故A錯;同理B、D錯,C對。 答案解析關閉C-30-命題點一命題點二命題點三思維點撥(1)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時,線圈B是否有感應電流?(2)圓盤加速轉(zhuǎn)動時,線圈B的感應電流的磁場方向如何?提示:線圈B無感應電流。提示:線圈B感應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的感應電流的磁場方向如何?提示:線圈B感應電流的磁場與原磁場方向相同。-31-命題點一命題點二命題點三多定則

17、應用的區(qū)別多定則應用的關鍵是抓住因果關系:(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-命題點一命題點二命題點三即學即練即學即練6.(多選)(2017廣東佛山模擬)兩根相互平行的金屬導軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中,與導軌接觸良好的導體棒AB和CD可以自由滑動。當AB在外力F作用下向右運動時,下列說法正確的是()A.導體棒CD內(nèi)有電流通過,方向是DCB.導體棒CD內(nèi)有電流通過,方向是CDC.磁場對導體棒CD的作用力向左D.磁場對導體棒AB的作用力向左 答案解析解析關閉兩個導體棒與兩根金屬導軌構成閉合回路,當AB向右運動

18、時,回路中磁通量增加,結合楞次定律判斷回路中感應電流的方向是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B、D正確。 答案解析關閉BD-33-命題點一命題點二命題點三7.(2017河南焦作定位測試)如圖所示,在一有界勻強磁場中放一電阻不計的平行金屬導軌,虛線為有界磁場的左邊界,導軌跟圓形線圈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。在磁場中垂直于導軌放置一根導體棒ab,已知磁場垂直于導軌所在平面向外。欲使線圈N有收縮的趨勢,下列說法正確的是()A.導體棒可能沿導軌向左做加速運動B.導體棒可能沿導軌向右做加速運動C.導體

19、棒可能沿導軌向左做減速運動D.導體棒可能沿導軌向左做勻速運動C-34-命題點一命題點二命題點三解析:導體棒ab加速向左運動時,導線ab中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流增加,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;導體棒ab加速向右運動時,導體棒ab中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流增加,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-命題點一命題點二命題點三導體棒ab減速向左運動時,導體棒ab中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流減小,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;導體棒ab勻速向左運動時,導體棒ab產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流恒定不變,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。