高考物理总复习10.1电磁感应现象楞次定律课件PPT

这是一份高考物理总复习10.1电磁感应现象楞次定律课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了知识导图，面积S与B的乘积，ΦBS，穿过平面的方向，磁感线，电路闭合，磁通量发生变化，有感应电流，只有感应电动势，感应电流的磁场等内容，欢迎下载使用。

△Φ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1
引起感应电流的磁通量的变化
【微点拨】1.注意区分两个磁场和电流:应用楞次定律定性分析电磁感应现象时,需要正确区分涉及的两个磁场(引起感应电流的原磁场和感应电流的磁场)和两个电流(产生原磁场的电流和感应电流)。
2.三定则一定律应用情景:因电而生磁用安培定则,因动而生电用右手定则,因电而受力用左手定则,因磁而生电用楞次定律。
【慧眼纠错】(1)磁通量是标量,但有正、负之分,其正负表示大小。纠错:____________________________________________________________。(2)线圈的匝数越多,穿过线圈的磁通量越大。纠错:_________________________________。
磁通量是标量,但有正、负之分,其正负表示磁
穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关
(3)电路中磁通量发生变化时,就一定会产生感应电流。纠错:________________________________。(4)由楞次定律知,感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反。纠错:___________________________________________________。
产生感应电流时,电路必须是闭合的
当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场
(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。纠错:_________________________________________________________________________________________。
回路不闭合,穿过回路的磁通量变化时,只产生
感应电动势,不产生感应电流,不会产生“阻碍”
(6)楞次定律和右手定则都可以判断感应电流的方向,二者没什么区别。纠错:____________________________________________________________________________________________。
楞次定律可以在任何情况下判断感应电流的方
向,右手定则只能判断导体切割磁感线时感应电流的
考点1　电磁感应现象的理解和判断【典题探究】【典例1】(2017·全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌,为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆
底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 (　　)世纪金榜导学号04450217
【解析】选A。当加恒定磁场后,当紫铜薄板上下及左右微小振动时,穿过板的磁通量发生变化,产生感应电流,阻碍板的运动。在A选项这种情况下,紫铜薄板上下、左右微小振动时,穿过薄板的磁通量都可以发生变化,发生电磁阻尼现象,故A项正确;在选项B、D这两种情况下,紫铜薄板上下微小振动时,穿过薄板的磁通量难以
发生变化,不会发生电磁阻尼现象,故B、D项错误;在选项C这种情况下,紫铜薄板上下、左右微小振动时,穿过薄板的磁通量都难以发生变化,不会发生电磁阻尼现象,故C项错误。
【通关秘籍】1.判断感应电流有无的方法:
2.判断磁通量是否变化的方法:(1)根据公式Φ=BScsθ(θ为B与S间的夹角)判断。(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。
3.磁通量变化的三种情况:
【考点冲关】1.(2018·济南模拟)如图所示,开始时矩形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要使线圈产生感应电流,则下列方法中不可行的是(　　)
A.以ab为轴转动(小于90°)B.以OO′为轴转动(小于90°)C.以ad为轴转动(小于60°)D.以bc为轴转动(小于60°)
【解析】选D。以ab为轴转动(小于90°),磁通量减小,有感应电流产生,故A项可行;以OO′为轴转动(小于90°),磁通量减小,故有感应电流产生,故B项可行;以ad为轴转动(小于60°),磁通量减小,有感应电流产生,故C项可行;以bc为轴转动(小于60°),磁通量不变,没有感应电流产生,故D项不可行。本题选不可行的,故选D。
2.(2018·鄂尔多斯模拟)如图所示为感应式发电机,a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点,O1、O2是铜盘轴线导线的接线端,M、N是电流表的接线端,现在将铜盘转动,能观察到感应电流的是(　　)
A.将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置B.将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置C.将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置D.将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置
【解析】选B。将铜盘看成无数个辐射状铜条组成,铜盘在外力作用下切割磁感线,产生感应电动势,形成闭合回路即可产生感应电流。将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置时电流表和铜盘构成闭合回路,故B项正确;A、C、D项均不能构成闭合回路,故A、C、D项错误。
3.如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO′是它的对称轴,通电直导线AB与OO′平行,且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直。如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流,可行的做法是(　　)
A.AB中电流I逐渐增大B.AB中电流I先增大后减小C.AB中电流I正对OO′靠近线圈D.线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视)
【解析】选D。OO′是线圈的对称轴,由图示可知,AB中电流产生的磁场穿过线圈的磁通量为零。AB中电流I逐渐增大,穿过线圈的磁通量为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故A项错误;AB中电流I先增大后减小,穿过线圈的磁通量为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故B项错误;AB中电流I正对OO′靠近线圈,穿过线
圈的磁通量为零,保持不变,线圈中没有感应电流产生,故C项错误;线圈绕OO′轴逆时针转动90°(俯视),穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流方向为abcda,故D项正确。
【加固训练】(多选)如图所示, 光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中,磁场方向与轨道所在平面垂直,导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动,当ab由图示位置释放,　
直到滑到右侧虚线位置的过程中,关于ab棒中的感应电流情况,正确的是(　　)A.因ab切割磁感线,故ab棒上有感应电流B.尽管ab切割磁感线,但ab棒上无感应电流C.磁场穿过圆环与ab构成的回路的磁通量没有变化D.磁场穿过圆环与ab构成的回路的磁通量发生了变化
【解析】选B、C。由题意可知,导体棒在运动过程中与圆环构成的回路的磁通量没有发生变化,根据电磁感应产生的条件可判知回路中没有产生感应电流,故本题A、D错误,B、C正确。
考点2　楞次定律的理解及应用 【典题探究】【典例2】(2016·海南高考)如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若(　　)
世纪金榜导学号04450218A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向
C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向
【题眼直击】(1)环的圆心与两导线距离相等。(2)两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流→____________________。
【解析】选D。金属环向上或向下运动时穿过金属环的磁通量不变,由产生感应电流的条件可知选项A、B错误;金属环向左侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向外并且增强,根据楞次定律可知,环上的感应电流方向为顺时针方向,选项C错误;金属环向右侧直导线靠近,穿过金属环的合磁通量向里并且增强,则环上的感应电流方向为逆时针方向,选项D正确。
迁移1:楞次定律的推广应用(一):增反减同(2018·内江模拟)L形的光滑金属轨道AOC,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是如图所示的放在导轨上的一根金属直杆,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上。空间存在着垂
直于纸面向外的匀强磁场,则在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是(　　)A.感应电流的方向始终是由P→QB.感应电流的方向先是由P→Q,后是由Q→PC.感应电流的方向始终是由Q→PD.感应电流的方向先是由Q→P,后是由P→Q
【解析】选B。在PQ杆滑动的过程中,杆与导轨所围成的△POQ的面积先增大后减小,穿过△POQ的磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知感应电流的磁场方向先垂直纸面向里后垂直纸面向外,根据安培定则可知感应电流的方向先是由P→Q,后是由Q→P,故B项正确,A、C、D项错误。
迁移2:楞次定律的推广应用(二):来拒去留(2018·绵阳模拟)两个闭合的金属环,穿在一根光滑的绝缘杆上,如图所示,当条形磁铁的S极自右向左插向圆环时,环的运动情况是(　　)A.两环同时向左移动,间距增大B.两环同时向左移动,间距变小C.两环同时向右移动,间距变小D.两环同时向左移动,间距不变
【解析】选B。当磁铁的S极靠近时,穿过两圆环的磁通量变大,由楞次定律可得两圆环的感应电流方向都是顺时针方向(从右向左看),根据左手定则可知两圆环受到磁铁向左的安培力,远离磁铁,即向左移。由于两圆环的电流方向相同,所以两圆环相互吸引,即相互合拢,间距变小,故B项正确,A、C、D项错误。
迁移3:楞次定律的推广应用(三):增缩减扩(2018·宣城模拟)如图为一种早期发电机原理示意图,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称,在磁极绕转轴匀速转动过程中,磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY运动,(O是线圈中心)。则(　　)
A.从X到O,电流由E经G流向F,线圈的面积有收缩的趋势B.从X到O,电流由F经G流向E,线圈的面积有扩张的趋势C.从O到Y,电流由F经G流向E,线圈的面积有收缩的趋势D.从O到Y,电流由E经G流向F,线圈的面积有扩张的趋势
【解析】选D。在磁极绕转轴从X到O匀速转动中,穿过线圈平面的磁通量向上增大,根据楞次定律可知线圈中产生顺时针方向的感应电流,电流由F经G流向E;线圈的每部分受到指向圆心的安培力,线圈的面积有缩小的趋势,故A、B项错误;在磁极绕转轴从O到Y匀速转动中,穿过线圈平面的磁通量向上减小,根据楞次定律可知线圈
中产生逆时针方向的感应电流,电流由E经G流向F;线圈的每部分受到背离圆心的安培力,所以线圈的面积有扩大的趋势,故C项错误,D项正确。
【通关秘籍】1.楞次定律中“阻碍”的理解:
2.应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤:(1)确定原磁场方向。(2)明确闭合回路中磁通量变化的情况。(3)应用楞次定律,确定感应电流的磁场的方向。(4)应用安培定则,确定感应电流的方向。应用楞次定律的步骤可概括为:一原二变三感四螺旋。
3.楞次定律的推广应用:(1)增反减同:从感应电流的磁场阻碍磁通量的变化的角度来讲,当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,当原磁场的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场方向相同,简称“增反减同”。
(2)来拒去留:从感应电流使圆环受到的安培力阻碍相对运动的角度来讲,无论磁铁靠近还是远离,金属圆环中产生的感应电流使它受到与相对运动方向相反的安培力,使圆环远离或靠近磁铁,以阻碍磁通量的变化,简称“来拒去留”,如迁移2。
(3)增缩减扩:从感应电流的磁场阻碍磁通量的变化的角度来讲,当原磁场的磁通量增加时,闭合回路的面积有缩小的趋势,以阻碍磁通量的增大;当原磁场的磁通量减小时,闭合回路的面积有扩大的趋势,以阻碍磁通量的减小,简称“增缩减扩”。
【加固训练】一闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2,框上垂直放置一金属棒,棒与框接触良好,整个装置放在如图所示的匀强磁场中,当用外力使ab棒右移时(　　)
A.其穿过线框的磁通量不变,框内没有感应电流B.框内有感应电流,电流方向沿顺时针方向绕行C.框内有感应电流,电流方向沿逆时针方向绕行D.框内有感应电流,左半边逆时针方向绕行,右半边顺时针方向绕行
【解析】选D。abcd组成的线框中的磁通量垂直纸面向里增大,abfe组成的线框中的磁通量垂直纸面向里减小,故根据楞次定律可得左半边的感应电流逆时针方向绕行,右半边的感应电流顺时针方向绕行,故D正确。
考点3　三定则一定律的综合应用　　　 【典题探究】【典例3】(2017·全国卷Ⅲ)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,下列说法正确的是世纪金榜导学号04450219(　　)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
【解析】选D。因为PQ突然向右运动,由右手定则可知,PQRS中的感应电流方向为逆时针,穿过T中的磁通量减小,由楞次定律可知,T中的感应电流方向为顺时针,故A、B、C错误,D正确。
【通关秘籍】1.“三个定则、一个定律”的应用对比:
2.三个定则一个定律的应用技巧:(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感应电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接用楞次定律的推广应用确定。
【考点冲关】1.(2018·大庆模拟)如图甲为磁感应强度B随时间t的变化规律,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正,在磁场中有一细金属圆环,平面位于纸面内,如图乙所示。令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示金属环上很小一段导体受到的安培力。下列说法不正确的是(　　)
A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向B.I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心D.F2方向背离圆心向外,F3方向指向圆心
【解析】选C。由图甲所示可知,在Oa段,磁场垂直于纸面向里,穿过圆环的磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I1沿逆时针方向,由左手定则可知,感应电流受到的安培力F1指向圆心;在ab段,磁场向里,穿过圆环的磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流I2沿顺时针方向,由左手定则可知,感应电流受到的安培力F2背离圆心向
外;在bc段,磁场垂直纸面向外,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I3沿顺时针方向,由左手定则可知,感应电流受到的安培力F3方向指向圆心,故A、B、D项正确,C项错误。本题选错误的,故选C。
2.(2018·拉萨模拟)如图所示,两个线圈绕在同一根软铁棒上,当导体棒A运动时,发现有感应电流从a向b流过灯,则下列关于A的运动情况的判断正确的是(　　) 世纪金榜导学号04450220A.向左匀速运动　　　　　B.向右匀速运动C.向左加速运动D.向右加速运动
【解析】选C。导体棒切割磁感线产生感应电动势: E=BLv,当导体棒做匀速运动时,产生的感应电动势不变,感应电流不变,电流产生的磁感应强度不变,穿过线圈的磁通量不变,下面线圈中没有感应电流,故A、B错误;如果导体棒向左加速运动,由右手定则可知,A中感应电流方向沿棒向下,由安培定则可知,穿过线圈的
磁场方向向下,由于棒做加速运动,感应电动势E=BLv变大,感应电流变大,产生的磁场增强,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律与安培定则可知,通过灯泡的电流从a向b,故C正确;如果导体棒向右加速运动,由右手定则可知,A中感应电流方向沿棒向上,由安培定则可知,穿过线圈的磁场方向向上,由于棒做加速运动,感应电动势
E=BLv变大,感应电流变大,产生的磁场增强,穿过线圈的磁通量增大,由楞次定律与安培定则可知,通过灯泡的电流从b向a,故D错误。
【加固训练】(2018·福州模拟)如图甲所示,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴,Q中通有变化电流i,电流随时间变化的规律如图乙所示,P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则(　　)
A.t1时刻N>G,P有扩张的趋势B.t2时刻N=G,P有收缩的趋势C.t3时刻N=G,此时P中有感应电流D.t4时刻N【解析】选C。当螺线管中电流增大时,其形成的磁场不断增强,因此线圈P中的磁通量增大,根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大,故线圈有远离和面积收缩的趋势,即N>G,P有缩小的趋势,故A项错误;当螺线管中电流不变时,其形成的磁场不变,线圈P中的磁通量不变,因此磁铁线圈中无感应电流产生,故t2时刻N=G,
此时P没有收缩的趋势,故B项错误;t3时刻螺线管中电流为零,但是线圈P中磁通量是变化的,因此此时线圈中有感应电流;由于t3时刻螺线管中电流为零,所以P与线圈之间没有作用力,即N=G,故C项正确;当螺线管中电流不变时,其形成的磁场不变,线圈P中的磁通量不变,因此磁铁线圈中无感应电流产生,故t4时刻N=G,此时穿过P的磁通量最大,故D项错误。