物理1 楞次定律课前预习ppt课件

这是一份物理1 楞次定律课前预习ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了电磁感应，感应电流，磁通量，能量守恒定律，运动的方向，N→M，M→N，D导体框向右平动，答案BD，答案BC等内容，欢迎下载使用。
知识点一 　电磁感应现象
1.法拉第发现了磁生电现象.如图所示的电路,开关始终处于闭合状态时,B线圈中 (选填“有”或“无”)电流产生,开关闭合或断开的瞬间,B线圈中 (选填“有”或“无”)电流产生.法拉第把这种“磁生电”的现象定名为 ,产生的电流叫作 .
2.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,如图甲所示.
(1)金属棒AB静止或沿着磁感线运动时,电路中 (选填“有”或“无”)感应电流产生.
(2)金属棒AB切割磁感线时,简化示意图如图乙所示.AB切割磁感线时,闭合回路中产生了感应电流,磁场没有变化,闭合回路ABCD的面积发生了变化.与磁场相关的物理量 发生了变化.
3.产生感应电流的条件.当穿过 导体回路的 发生变化时, 导体回路中就产生感应电流.
4.磁通量的变化.(1)图甲中,导体棒向右运动;图乙中,条形磁体插入线圈;图丙中,矩形线圈绕OO'转动(小于90°).
三幅图中,穿过闭合回路的磁通量是否变化?分别是如何变化的?以图乙为例,还有什么方法可以改变穿过线圈的磁通量?
答案:图甲中,导体棒向右运动,闭合回路的面积减小,穿过闭合回路的磁通量减小;图乙中,磁体靠近线圈时,线圈所在位置的磁场增强,穿过闭合回路的磁通量增大;图丙中,线圈转动(小于90°),穿过闭合回路的磁通量减小.磁体向上移动、左右移动、前后移动均可以使穿过线圈的磁通量变化;磁体不动,线圈绕任一直径转动等也可以使穿过线圈的磁通量变化.
(2)如图所示,线圈A、电源、滑动变阻器、开关组成闭合回路;线圈C与电流表组成闭合回路.线圈A与C距离很近.若开关S一直闭合,则有无磁感线穿过线圈C?若有,则穿过线圈C的磁通量是否变化?当开关S闭合时,改变滑动变阻器接入电路的阻值,穿过线圈C的磁通量是否变化?还有哪些方式可以改变穿过线圈C的磁通量?
答案:有磁感线穿过线圈C,但是穿过线圈C的磁通量不变化.滑动变阻器接入电路的阻值变化,线圈A中的电流变化,其产生的磁场变化,穿过线圈C的磁通量变化;开关S由断开改为闭合、开关S由闭合改为断开、A远离C也可以使穿过线圈C的磁通量发生变化.
知识点二　影响感应电流方向的因素
1.阅读教材,结合下图请尝试总结探究影响感应电流方向的因素时需要哪些实验器材.
答案:条形磁体、电流表、线圈、导线、滑动变阻器、开关、干电池.
2.探究影响感应电流方向的因素时需要先查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系,你认为应该如何设计实验可以完成此项探究?请画出你的实验原理图.
答案:实验原理图如图所示.
1.内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要 引起感应电流的磁通量的变化.2.本质:感应电流沿着楞次定律所述的方向,是 的必然结果.
1.右手定则:如图所示,伸开右手,使拇指与其余四个手指 ,并且都与手掌在同一个 内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线 ,这时四指所指的方向就是 的方向.
2.如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'都处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN,MN向右运动时,导体棒MN中电流方向为 ,MN向左运动时,导体棒MN中电流方向为 .(均选填“M→N”或“N→M”)
1.穿过闭合回路的磁通量变化是产生感应电流的条件.( )2.感应电流的方向与磁通量的变化有关.( )3.楞次定律的得出运用了归纳推理.( )4.感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反.( )5.右手定则也就是右手螺旋定则.( )6.感应电流方向凡可以用右手定则判断的,均能用楞次定律判断.( )
探究一　感应电流的产生条件
1.实验装置如图所示,观察磁体在螺线管中运动或静止时回路中是否有电流产生,将观察到的现象填入表格.
2.实验装置如图所示,观察下面几种情况下线圈B中是否有电流产生,将观察到的现象填入表格.
3.请你根据实验现象总结,什么情况下闭合导体回路中产生感应电流.
答案:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中就产生感应电流.
1.产生感应电流必须同时具备两个条件:(1)导体回路闭合;(2)穿过回路的磁通量变化.2.是否产生感应电流,主要体现在“磁通量变化”上,有磁感线穿过闭合导体回路不是产生感应电流的条件,如果穿过回路的磁通量很大但不变化,那么无论磁通量多大,都不会产生感应电流.
【典例1】(多选)下图中能产生感应电流的是(　　)
A.磁体靠近弯曲的导线
B.导体棒在金属导轨上沿相反方向运动
C.通入增大的电流(水平直导线在水平导体圆环的正上方)
解析:选项A中,回路没有闭合,无感应电流产生.选项B中,闭合回路面积增大,通过闭合导体回路的磁通量增大,有感应电流产生.选项C中,穿过导体环的磁感线相互抵消,磁通量恒为0,无感应电流产生.选项D中,穿过闭合导体回路的磁通量减小,有感应电流产生.综上所述,选项B、D正确.
探究二　探究影响感应电流方向的因素
探究影响感应电流方向的因素的实验中,需要进行以下操作:(1)探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系时,调节滑动变阻器,使接入电路的电阻最大,然后迅速闭合开关,发现电流表指针偏转后立即断开开关,如图甲A、B所示.(2)按图C所示连接电路,明确螺线管的绕线方向,按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向上抽出线圈的实验.
1.根据图甲中A、B所示现象,你能得出什么结论?
答案:可以得出电流方向与电流表指针偏转方向的关系:电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即“左进左偏,右进右偏”.
2.记录图甲C中磁极运动的四种情况,如图乙所示.观察图乙中a、b两图,穿过线圈的磁通量都在增大时,感应电流的方向相同吗?观察c、d两图,穿过线圈的磁通量都在减小时,感应电流的方向相同吗?以上现象说明了什么?
答案:穿过线圈的磁通量都在增大时,感应电流的方向不相同;穿过线圈的磁通量都在减小时,感应电流的方向也不相同.以上现象说明实验不能直接显示出感应电流的方向与磁通量变化的关系.
3.感应电流的方向与磁通量变化不容易建立起直接的联系,我们可以转为研究感应电流磁场的磁通量与磁体磁场的磁通量的关系.下表是穿过线圈的磁通量分别增大和减小时的情况.请将实验结果填入表1和表2.
表1　磁通量增大时的情况
表2　磁通量减小时的情况
根据实验结果得出什么结论?
答案:结论:当穿过线圈的磁通量增大时,感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反,阻碍磁通量的增加.当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场与磁体的磁场方向相同,阻碍磁通量的减小.
实验注意事项.(1)电流表选用零刻度线在中间的灵敏电流计.(2)确定电流方向与电流表指针偏转关系时,要用试触法,同时注意控制电路中的电流大小,防止电流过大损坏电流表.可以使用一节干电池.(3)实验前设计好表格,并明确线圈的绕线方向.(4)进行一种操作后,等电流计指针回零后再进行下一步操作.
【典例2】在探究电磁感应的产生条件实验中,采用如图所示的装置进行实验.
(1)请用笔画线代替导线将图连线补充完整,确保实验现象明显.(2)某小组电路连接正确后,在滑动变阻器滑片持续向右移动的过程中,发现灵敏电流计的指针持续向右偏,则某次当开关由断开到闭合时,灵敏电流计的指针将　　 .　 A.向左偏一下 B.向右偏一下C.持续向左偏 D.持续向右偏
答案: (1)如图所示. （2）A　
解析:(1)电源、开关、滑动变阻器和上面的线圈组成回路,滑动变阻器可以改变电磁铁磁性强弱;下面的线圈和灵敏电流计相连,来检验在下面的线圈中是否会产生电流.据此连接电路.(2)滑动变阻器滑片持续向右移动的过程中,接入电路中的电阻变大,电路中的电流变小,通过大线圈的磁通量变小,灵敏电流计指针向右偏,所以某次当开关由断开到闭合时,电路中的电流变大,通过大线圈的磁通量变大,灵敏电流计的指针向左偏一下,故选项A正确.
探究三 对楞次定律的理解
用绳吊起一个铝环,铝环的旁边有一条形磁体,磁体与铝环的平面垂直,如图所示.
1.把磁体的任意一极去靠近铝环,会产生什么现象?把磁极从靠近铝环处移开,会产生什么现象?解释发生的现象.
答案:现象:把磁体的任意一极去靠近铝环,铝环远离磁体向右摆动.把磁极从靠近铝环处移开,铝环靠近磁体向左摆动.解释:当磁体的任意一极去靠近铝环(把磁极从靠近铝环处移开),穿过铝环的磁通量增大(减小),在铝环中将产生感应电流,根据楞次定律知感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,所以线圈要远离(靠近)磁体以阻碍穿过铝环的磁通量的变化.
2.为什么感应电流的方向要沿着楞次定律所述的方向?结合上述实验进行解释.
答案:是能量守恒定律的必然结果.由于电阻的存在,感应电流在闭合回路中流动时将产生热量.根据能量守恒定律,能量不可能无中生有,这部分热量只可能从其他形式的能量转化而来.在上述实验中,把磁极靠近铝环或从靠近铝环处移开时,移动磁体的力都必须做功,做功过程中消耗的机械能转化成感应电流的电能.
1.楞次定律中的因果关系.闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因,而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果,即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现.
2.楞次定律中“阻碍”的含义.
3.“阻碍”的表现形式.(1)从磁通量变化的角度看,感应电流的效果是阻碍磁通量的变化,表现为“增反减同”.(2)从相对运动的角度看,感应电流的效果是阻碍相对运动,表现为“来拒去留”.(3)从闭合回路面积变化的角度看,感应电流的效果是阻碍磁通量的变化,表现为“增缩减扩”.
【典例3】(2022·广东茂名)(多选)如图所示,在绝缘光滑水平面(图中未画出)上有P、Q两个轻质线圈,两线圈均固定.现将开关S闭合,待电路稳定后撤去对线圈Q的固定,使线圈Q可自由滑动,向左移动滑动变阻器的滑片,该过程中(　　)
A.线圈Q向左滑动B.线圈Q向右滑动C.灵敏电流表G中有从a到b的电流D.灵敏电流表G中有从b到a的电流
解析:当滑片向左滑动时,导致接入电路中的电阻减小,则流过线圈P的电流增大,线圈P产生的磁场增大,所以穿过线圈Q的磁通量增大,根据楞次定律的推广可知,为阻碍磁通量增大,线圈Q将向右运动,选项A错误,选项B正确;根据安培定则,线圈P产生的磁场的方向向右,当滑片向左滑动时,向右穿过线圈Q的磁通量增大,根据楞次定律可得灵敏电流表G中有从a到b的电流,选项C正确,选项D错误.
【典例4】(多选)如图所示,足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈ABCD,则(　　)
A.若线圈向右平动,则其中感应电流方向是A→B→C→D→AB.若线圈竖直向下平动,则无感应电流产生C.当线圈以AD边为轴转动时(转动角度小于90°),其中感应电流方向是A→B→C→D→AD.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是A→B→C→D→A
解析:根据安培定则知,线圈所在处的磁场垂直于纸面向里,当线圈向右平动、以AD边为轴转动时,穿过线圈的磁通量减少,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向同向,感应电流方向为A→D→C→B→A,选项A、C错误.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生,选项B正确.当线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量增加,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向反向,垂直于纸面向外,感应电流方向为A→B→C→D→A,选项D正确.
【典例5】如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路.当一条形磁体从闭合回路上方的某一高处下落接近回路时,P、Q将互相靠拢还是远离?
答案:条形磁体从高处下落接近回路时,穿过闭合回路的磁通量增加,根据“增缩减扩”可知P、Q将互相靠拢.
如图所示,磁场垂直于纸面向里,导轨各处接触良好,假定导体棒CD向右运动.
答案:我们研究的是CDEF闭合回路.当导体棒CD向右运动时,CDEF闭合回路的面积变大,穿过这个闭合导体回路的磁通量增加.
1.我们研究的是哪个闭合导体回路?当导体棒CD向右运动时,穿过这个闭合导体回路的磁通量是增大还是减小?
2.感应电流的磁场应该是沿哪个方向的?导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的?
答案:根据“增反减同”,感应电流的磁场垂直于纸面向外.根据楞次定律和安培定则知导体棒CD中的感应电流从C指向D.
3.感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系?
1.楞次定律与右手定则的区别及联系.
2.右手定则与左手定则的比较.
3.区分右手定则和安培定则:右手定则判断感应电流的方向;安培定则判断电流产生磁场的方向.4.在磁场中做切割磁感线运动的导体相当于电源,所以右手定则判断的是电源内部电流的方向,即电势升高的方向.
【典例6】如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与线圈M相连接,要使线圈M中产生顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的金属棒ab的运动情况是(　　)
A.向右运动 B.向左运动C.静止 D.以上情况都可以
解析:若让M中产生顺时针方向的电流,金属棒内电流的流向为a→b,由右手定则知,金属棒向右运动.故选项A正确.
1.某磁场磁感线如图所示,有一铜线圈自A处落至B处,在下落过程中,从上往下看,线圈中感应电流的方向是(　　)
A.始终顺时针　　　B.始终逆时针C.先顺时针再逆时针　D.先逆时针再顺时针
解析:铜线圈自A处落至图示位置时,穿过线圈的磁通量增加,磁场方向向上,则感应电流的磁场方向与之相反,即向下,故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为顺时针(从上往下看);自图示位置落至B处时,穿过线圈的磁通量减少,磁场方向向上,则感应电流的磁场方向与之相同,即向上,故可由安培定则判断出线圈中感应电流的方向为逆时针(从上往下看),故选项C正确.
2.下列图中表示闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景,导体ab上的感应电流方向为a→b的是(　　)
解析:题中四图都属于闭合回路的一部分导体切割磁感线产生感应电流的情景,应用右手定则判断可得A中电流方向为a→b,B中电流方向为b→a,C中电流方向沿a→d→c→b→a,D中电流方向为b→a.故选A.
3.如图所示,一质量为m的条形磁体用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,经过磁体到达位置Ⅱ.设环经过磁体上端和下端附近时细线的拉力分别为F1和F2,自由落体加速度大小为g,则(　　)
A.F1>mg,F2>mgB.F1mg.选项A正确.
4.(多选)如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ'处于同一水平面内,P和Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力F拉动导体棒MN,下列关于导体棒MN中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(　)
A.感应电流的方向是N→MB.感应电流的方向是M→NC.安培力水平向左D.安培力水平向右
解析:以MN为研究对象,MN所处位置磁场的方向向下,运动方向向右,根据右手定则可知,MN中感应电流的方向是N→M.再根据左手定则可知,MN所受安培力的方向水平向左.选项A、C正确.
5.在探究影响感应电流方向的因素实验中:(1)下图给出了可供使用的实验器材,某同学选择了电源,开关和带铁芯的线圈A、B,还需选择的器材有　　　. 
(2)从能量转化的角度来看,闭合电路的部分导体切割磁感线而产生感应电流的过程是　　　　能转化为　　　　　能;若闭合电路中的感应电流是因磁感应强度发生变化而产生的,则是　　　　能转化为　　　　能. 
(3)下面四幅图中,“+”和“-”分别表示灵敏电流计的正、负接线柱.已知电流从正接线柱流入灵敏电流计时,指针向正接线柱一侧偏转,电流从负接线柱流入时,指针向负接线柱一侧偏转.图中给出了条形磁体运动的方向、指针偏转方向或螺线管的绕线方向,下列判断正确的是　　. 
A.甲图中灵敏电流计的指针偏转方向向右B.乙图中螺线管内部的磁场方向向下C.丙图中条形磁体向下运动D.丁图中螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向
解析: (1)实验器材已经有带铁芯的线圈A、B,电源和开关,还需选择的器材有滑动变阻器、灵敏电流计.(2)从能量转化的角度来看,闭合电路的部分导体切割磁感线时,机械能做功,产生电能,是机械能转化为电能的过程;若闭合电路中的感应电流是因磁感应强度发生变化而产生的,则是磁场能转化为电能.(3)由图甲可知,原磁场方向向下,穿过线圈的磁通量变大,由楞次定律和安培定则可知,感应电流从灵敏电流计正接线柱流入,灵敏电流计指针向右偏转,故选项A正确.由图乙可知,感应电流从灵敏电流计的负接线柱流入,由安培定则可知,感应电流的磁场方向向
下,磁体远离线圈,穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律可知,原磁场方向向下,故选项B正确.由图丙可知,感应电流从灵敏电流计正接线柱流入,由安培定则可知,感应电流的磁场向上,而原磁场方向向上,由楞次定律可知,穿过线圈的原磁通量减小,磁体向上运动,故选项C错误.由图丁可知,原磁场方向向下,穿过线圈的磁通量减小,感应电流从灵敏电流计正接线柱流入,由安培定则可知,从上向下看,感应电流沿顺时针方向,即螺线管的绕向沿顺时针方向,故选项D正确.
答案: (1)滑动变阻器、灵敏电流计　(2)机械　电　磁场　电　(3)ABD
情境　某创意物理实验设计作品的原理图如图所示.两根彼此靠近且相互绝缘的金属棒C、D固定在铁架台上(未画出),与两个铜线圈P、Q组成一闭合回路,两个磁性很强的条形磁体如图放置,当用手左右摆动线圈P时,线圈Q也会跟着摆动,Q上的小熊(未画出)就能“荡秋千”了.
问题　(多选)下列说法正确的是(　　)A.P向右摆动的过程中,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看)B.P向右摆动的过程中,Q也会向右摆动C.P向右摆动的过程中,Q会向左摆动D.若用手左右摆动Q,则P会始终保持静止
解析: P向右摆动的过程中,穿过线圈P的磁通量减少,根据楞次定律和安培定则,P中的电流方向为顺时针方向(从右向左看),Q中的电流方向也为顺时针方向(从右向左看),根据左手定则,Q线圈下侧将受到向右的安培力作用,所以Q也会向右摆动,选项A、B正确,选项C错误.若用手左右摆动Q,则Q切割磁感线产生感应电流,P线圈中也有电流,P受到安培力作用,由左手定则可判断出P将摆动,不会保持静止,选项D错误.