高考物理总复习10.1电磁感应现象、楞次定律课件PPT

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第1节　电磁感应现象　楞次定律
一、磁通量1.概念: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与B的乘积。 2.公式:Φ= BS　。 适用条件: 匀强　磁场。 3.S为 垂直　磁场的有效面积。 4.磁通量是 标量　(选填“标量”或“矢量”)。 5.磁通量的意义:(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。(2)同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量 最大　;当它跟磁场方向平行时,磁通量为 零　;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的磁感线条数一样多时,磁通量为 零　。 
二、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,电路中产生 感应电流　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。 3.能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为 电能　。 
三、感应电流方向的判定
1.如图所示,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(　　)
2.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是(　　)
3.(多选)下列各图是验证楞次定律实验的示意图,各图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,其中与事实相符的是 (　　)
4.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO',OO'与线圈在同一平面上。在线圈以OO'为轴翻转180°的过程中,线圈中电流流向(　　)A.始终为A→B→C→AB.始终为A→C→B→AC.先A→C→B→A再A→B→C→AD.先A→B→C→A再A→C→B→A
电磁感应现象的理解及判断常见的产生感应电流的三种情况
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 (　　)
思维点拨装置的原理是利用电磁阻尼,关键是看回路的磁通量是否发生了变化。
判断能否产生电磁感应现象,关键是看回路的磁通量是否发生了变化。磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1主要有下列四种形式:1.S、θ不变,B改变,则ΔΦ=ΔB·Ssin θ。2.B、θ不变,S改变,则ΔΦ=ΔS·Bsin θ。3.B、S不变,θ改变,则ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1)。4.B、S、θ中的两个或三个量同时变化引起的磁通量变化。
即学即练1.(多选)(2016·江苏卷)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有(　　)A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
2.(2017·福建质检)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是(　　)
A.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转B.线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转C.线圈A和电池连接瞬间,小磁针会偏转D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不偏转
楞次定律的理解及应用楞次定律中“阻碍”的含义
例2(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,一圆环形金属线框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(　　)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
思维点拨解题关键是掌握右手定则、楞次定律判断感应电流的方向,还要理解PQRS中感应电流产生的磁场会使T中的磁通量变化,又会使T中产生感应电流。
1.判断感应电流方向的方法(1)楞次定律。(2)右手定则。2.判断感应电流方向“四步”
3.楞次定律中“阻碍”的推广含义楞次定律可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因,列表说明如下:
即学即练3.(2016·上海卷)磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图方向的感应电流,则磁铁(　　)A.向上运动B.向下运动C.向左运动D.向右运动
4.(2016·海南卷)如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,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。下列说法正确的是(　　)A.若金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向B.若金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向C.若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.若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
5.(多选)(2016·上海卷)如图甲,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时(　　)A.在t1~t2时间内,L有收缩趋势B.在t2~t3时间内,L有扩张趋势C.在t2~t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流D.在t3~t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流
“三个定则、一个定律”的综合应用1.规律比较
2.相互联系(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电流方向,再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。
例3从置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上,如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在竖直向上的匀强磁场中。下列说法正确的是(　　)A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向右运动B.圆盘顺时针匀速转动时,ab棒将向右运动C.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动D.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向左运动
思维点拨(1)圆盘匀速转动时,线圈B是否有感应电流?
(2)圆盘加速转动时,线圈B的感应电流的磁场方向如何?
提示:线圈B无感应电流。
提示:线圈B感应电流的磁场与原磁场方向相反。
(3)圆盘减速转动时,线圈B的感应电流的磁场方向如何?
提示:线圈B感应电流的磁场与原磁场方向相同。
多定则应用的区别多定则应用的关键是抓住因果关系:(1)因电而生磁(I→B)→安培定则。(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则。(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则。
即学即练6.(多选)(2017·广东佛山模拟)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法正确的是(　　)A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→CB.导体棒CD内有电流通过,方向是C→DC.磁场对导体棒CD的作用力向左D.磁场对导体棒AB的作用力向左
7.(2017·河南焦作定位测试)如图所示,在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,虚线为有界磁场的左边界,导轨跟圆形线圈M相接,图中线圈N与线圈M共面、彼此绝缘,且两线圈的圆心重合,半径rM解析:导体棒ab加速向左运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出ab中电流方向由b→a,根据安培定则可知M产生的磁场方向垂直纸面向外,穿过N的磁通量增大,线圈面积越大抵消的磁感线越多,所以线圈N要通过增大面积以阻碍磁通量的增大,故A错误;导体棒ab加速向右运动时,导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出来ab电流方向由a→b,根据安培定则判断可知M产生的磁场方向垂直纸面向里,穿过N的磁通量增大,同理可知B错误;
导体棒ab减速向左运动时,导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流减小,由右手定则判断出来ab中电流方向由b→a,根据安培定则判断可知M产生的磁场方向垂直纸面向外,穿过N的磁通量减小,线圈面积越大抵消的磁感线越多,所以线圈N要通过减小面积以阻碍磁通量的减小,故C正确;导体棒ab匀速向左运动时,导体棒ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变,线圈M产生的磁场恒定不变,穿过线圈N中的磁通量不变,没有感应电流产生,则线圈N不受磁场力,没有收缩的趋势,故D错误。