【精品推荐】2012优化方案高考物理总复习(粤教版)课件第9章第一节

第一节电磁感应现象楞次定律

课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练第一节电磁感应现象楞次定律基础学问梳理一、磁通量、磁通量的变更量、磁通量的变更率1．磁通量Φ(1)定义：磁感应强度B与______于磁场方向的面积S的_____叫做穿过这个面积的磁通量．(2)定义式：Φ＝____，式中的面积S指的是垂直于匀强磁场方向的面积；若面积S与磁感应强度B的夹角为θ，则Φ＝_________.垂直乘积BS基础知识梳理BScosθ(3)国际单位：____，符号____.(4)物理意义：磁通量反映穿过某一面积的磁感线条数的______2．磁通量的变更量ΔΦ磁通量的变更量ΔΦ＝_________，与感应电动势的大小无必定联系．3．磁通量的变更率ΔΦ/Δt磁通量的变更率为_____时间内磁通量的变更量，表示磁通量变更的_______韦伯Wb多少．|Φ2－Φ1|单位快慢．思索感悟1．穿过一个平面的磁通量大，是否磁通量的变更量和变更率也确定大？反之，穿过一个平面的磁通量的变更率大，磁通量和磁通量的变更量是否也确定大？【思索·提示】1.穿过一个平面的磁通量大，磁通量的变更量不确定大，磁通量的变更率也不确定大；穿过一个平面的磁通量的变更率大，磁通量和磁通量的变更量都不确定大．以上三个量的区分类似于速度、速度变更量和速度的变更率三者的区分．二、电磁感应1．利用磁场产生电流的现象叫做__________，产生的电流叫做___________2．要产生感应电流必需满足两个条件：(1)回路____；(2)磁通量_________当存在多个回路时，只要_____闭合回路中的磁通量发生变更，都会产生感应电流．3．感应电流与感应电动势的关系：在电磁感应现象中产生的是感应电动势，若回路是_____的，则有感应电流产生；若回路_______，则只产生感应电动势，而无感应电流产生．在闭合回路中，产生感应电动势的部分是_____，其余部分则为外电路．电磁感应感应电流．闭合发生变更．任一闭合不闭合电源三、右手定则、楞次定律1．右手定则：伸开右手，让大拇指跟其余四个手指_____，并且都跟手掌在同一个_____内，让磁感线_____穿过手心，拇指指向导体_____的方向，其余四指所指的方向就是___________的方向，如图9－1－1所示．垂直平面垂直运动感应电流图9－1－12．楞次定律(1)楞次定律的内容：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_________的变更．(2)楞次定律的适用范围：适用于全部电磁感应的情形．阻碍磁通量思索感悟2．在推断感应电流的方向时，右手定则和楞次定律一样吗？【思索·提示】2.楞次定律与右手定则：一般与特殊的关系，可交叉运用，互为检验，灵敏应用．当闭合电路中磁通量的变更量是由导体切割磁感线而引起的，感应电流的方向优先用右手定则判定，而变更的磁场产生感应电流的方向用楞次定律判定较简便．课堂互动讲练物理量单位物理意义磁通量ΦWb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少磁通量的变化量ΔΦWb表示在某一过程中穿过某一面积磁通量变化的多少磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢A．穿过AOB面的磁通量为0B．穿过ABC面和BOC面的磁通量相等C．穿过AOC面的磁通量为0D．穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量图9－1－2解析：选D.因磁场是沿Ox方向，则有效面积为四面体的OBC面的面积；依题意，此题中ABC的说法都是正确的．二、楞次定律的理解及应用1．楞次定律中“阻碍”的含义2．楞次定律的运用步骤3．楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的缘由：(1)阻碍原磁通量的变更——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变更(自感现象)——“增反减同”；4．楞次定律与右手定则的比较楞次定律右手定则研究对象整个闭合回路闭合电路中切割磁感线运动的部分导体适用范围适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动特殊提示：(1)“阻碍”并不等于“相反”在理解楞次定律时，有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流产生的磁场和原磁场的方向相反．事实上，它们可能同向，也可能反向，要依据磁通量的变更状况作出推断．(2)“阻碍”不等于“阻挡”感应电流产生的磁场阻碍原磁场的磁通量的变更，但不能阻挡，最终该增加的仍增加，该削减的仍削减，只不过增加或削减变慢了，阻碍只是延缓其变更．(3)楞次定律的实质是能量的转化和守恒，感应电流的磁场阻碍磁通量变更的过程，是其他形式的能转化为电能的过程．即时应用(即时突破，小试牛刀)2.(单选)(2009年高考浙江卷)如图9－1－3所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摇摆．金属线框从右侧某一位置静止起先释放，在摇摆到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是()图9－1－3A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d解析：选B.金属线框从右侧某一位置静止起先释放，在摇摆到竖直位置的过程中：磁场自abcd的右侧面穿出，摇摆过程中磁通量在削减，依据右手定则得电流a→d→c→b；金属线框竖直位置在摇摆到左侧最高点的过程中，依据右手定则不难得出感应电流的方向为d→c→b→a→d.三、楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用1．规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则穿过闭合回路的磁通量变化楞次定律2.应用区分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安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则．3．相互联系(1)应用楞次定律时，必定要用到安培定则．(2)感应电流受到的安培力，有时可以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，有时可以干脆应用楞次定律的推论确定．即时应用(即时突破，小试牛刀)3.(双选)(2011年佛山六校联考)如图9－1－4所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处在垂直于纸面对外的匀强磁场中．下列说法中正确的是()图9－1－4A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点解析：选BD.当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则推断电流方向由a→b.依据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以推断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流．当ab向右做加速运动时，由右手定则可推断φb>φa，电流沿逆时针方向，又由E＝BLv可知ab导体两端的E不断增大，那么左边电路中的感应电流也不断增大，由安培定则可推断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的，并且场强不断增加，所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加．由楞次定律可推断右边电路的感应电流方向应沿逆时针，而在右线圈形成的电路中，感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上．把这个线圈看做电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点．经典题型探究题型一电磁感应现象的认识 (单选)如图9－1－5所示，起先时矩形线框平面与磁场方向垂直，且一半在匀强磁场内，另一半在磁场外，若要使线框产生感应电流，下列方法不行行的是()例1图9－1－5A．将线框向左拉出磁场B．以ad为轴转动C．以ab边为轴转动(转过角度小于60°)D．以cd边为轴转动(转过角度小于60°)【思路点拨】解答此题关键是看线框内磁通量是否发生变更，若变则有，不变则无．【解析】将线框向左拉出磁场的过程中，线框cd部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减小，所以线框中产生感应电流，故A正确；当线框以ad边为轴转动时，线框的bc边的右半段在做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变更，所以线框中产生感应电流，故B正确；当线框以ab边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框中会产生感应电流，故C正确，假如转过的角度超过60°(60°～300°)，cd边将进入无磁场区，那么线框中不产生感应电流；当线框以cd边为轴转动时，假如转动的角度小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变，故D是不行行的．【答案】D【规律总结】是否产生感应电流关键是看闭合回路中的磁通量是否发生变更．关于磁通量的变更主要有以下几种状况：闭合电路的部分导线做切割磁感线运动，导致磁通量变更；线圈在磁场中转动导致磁通量变更；磁感应强度变更(随时间变更或随位置变更)导致磁通量变更．变式训练1

(单选)如图9－1－6所示，闭合圆导线圈平行地放置在匀强磁场中，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的直径．试分析线圈做以下运动时，能产生感应电流的是(

)图9－1－6A．使线圈在纸面内平动或转动B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C．使线圈以ac为轴转动D．使线圈以bd为轴转动解析：选D.线圈以bd为轴转动时磁通量发生变更，有感应电流产生，故D对，其它选项中磁通量均不发生变更，没有感应电流产生．题型二感应电流方向的判断 (单选)(2011年广东江门模拟)如图9－1－7所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面对里．导体棒的电阻可忽视．当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是()例2图9－1－7A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b【思路点拨】本题推断感应电流方向即可依据切割方式应用右手定则，又可依据磁通量的变更应用楞次定律．【解析】法一：依据右手定则，可推断PQ作为电源，Q端电势高，在PQcd回路中，电流为逆时针方向，即流过R的电流为由c到d，在电阻r的回路中，电流为顺时针方向，即流过r的电流为由b到a.当然也可以用楞次定律，通过回路的磁通量的变更推断电流方向．法二：依据楞次定律由题图可知，导体棒PQ与三条导线连结成了两个闭合回路，一个是R所在回路(PQcd)，另一个是r所在回路(Qab)．当导体棒向左滑动时，穿过PQcd回路中垂直纸面对里的磁通量增加(面积增大)，由楞次定律可以推断知，在该回路中会产生逆时针方向的感应电流，即流过R的电流为由c到d.同时，穿过Qab回路中垂直纸面对里的磁通量削减(面积减小)，由楞次定律可以推断知，在该回路中会产生顺时针方向的感应电流，即流过r的电流为由b到a，故B选项正确．【答案】B【规律总结】运用楞次定律推断感应电流的方向可归结为：“一原，二感，三电流”．即：①明确原磁场；②确定感应电流的磁场；③判定感应电流的方向．变式训练2

(单选)(2011年福建莆田质检)如图9－1－8所示，光滑金属导轨框架MON竖直放置，水平方向的匀强磁场垂直MON平面．金属棒ab从∠abO＝60°位置由静止释放．在重力的作用下，棒ab的两端沿框架滑动．在棒ab由图示位置滑动到水平位置的过程中，棒ab中感应电流的方向是(

)图9－1－8A．始终由a到bB．始终由b到aC．先由a到b，再由b到aD．先由b到a，再由a到b解析：选D.由题意知当棒ab与ON夹角为45°时，三角形Oab面积最大，此时闭合回路的磁通量最大，故穿过闭合回路的磁通量应是先增大后减小，由楞次定律可知电流方向为先由b到a，再由a到b，故D项正确．题型三利用楞次定律判断导体的运动情况 (单选)(2009年高考海南卷)一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动．M连接在如图9－1－9所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E1和E2为直流电源，S为单刀双掷开关．下列状况中，可观测到N向左运动的是()例3图9－1－9A．在S断开的状况下，S向a闭合的瞬间B．在S断开的状况下，S向b闭合的瞬间C．在S已向a闭合的状况下，将R的滑动头向c端移动时D．在S已向a闭合的状况下，将R的滑动头向d端移动时【思路点拨】解决此题思索以下两点：(1)N向左运动的缘由是什么？(2)怎样才能引起N环中磁通量的增大