第26讲电磁感应现象、楞次定律

第十单元电磁感应第26讲电磁感应现象、楞次定律教材知识梳理│考点互动探究│教师备用习题乘积BS标量Φ2-Φ1磁通量的变化量二、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,电路中有产生的现象

2产生感应电流的条件:1闭合电路;2发生变化

感应电流磁通量三、感应电流的方向1楞次定律:感应电流的磁场总要引起感应电流的的变化

2右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向的方向,这时四指所指方向就是感应电流的方向

阻碍磁通量导线运动【辨别明理】1线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生2当导体切割磁感线时,一定会产生感应电动势 3由楞次定律知,感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反√×√4如图26-1所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的极插入线圈的过程中,通过电阻的感应电流的方向为,线圈与磁铁相互

图26-1由b到a排斥当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,原磁场方向向上,所以感应电流的磁场方向向下,根据安培定则可知,通过电阻的电流方向为由b到a根据楞次定律“来拒去留”的推论可判断出磁铁与线圈相互排斥考点一电磁感应现象的理解与判断例1如图26-2所示的各图所描述的物理情境中,没有产生感应电流的是 A图26-2开关S闭合稳定后,穿过线圈N的磁通量保持不变,线圈N中不会产生感应电流,故A正确;磁铁向铝环A靠近,穿过铝环的磁通量增大,铝环中会产生感应电流,故B错误;金属框中从A位置向B位置运动,穿过金属框的磁通量发生变化,金属框中会产生感应电流,故C错误;铜盘在磁场中按图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,回路中会产生感应电流,故D错误图26-2变式题如图26-3所示,闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中,线圈平面与磁场平行,当磁感应强度逐渐增大时,以下说法正确的是A线圈中产生顺时针方向的感应电流B线圈中产生逆时针方向的感应电流C线圈中不会产生感应电流D线圈面积有缩小的倾向C图26-3由于线圈平面与磁场平行,所以穿过线圈的磁通量为零,当磁感应强度增大时,穿过线圈的磁通量仍然为零,线圈中不会产生感应电流,故C正确考点二楞次定律的理解与应用考向一应用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”例2如图26-4所示,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向D图26-4金属杆PQ突然向右运动,则其速度v方向向右,由右手定则可得,金属杆PQ中的感应电流方向由Q到P,中感应电流产生垂直纸面向外的磁场,故圆环形金属线框T为阻碍此变化,会产生垂直纸面向里的磁场,则T中感应电流方向为顺时针方向,D正确图26-4变式题如图26-5所示是某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落的应急安全装置,在电梯轿厢上安装永久磁铁,并在电梯的井壁上铺设线圈,这样可以在电梯突然坠落时减小对人员的伤害关于该装置,下列说法正确的是 A当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中B当电梯坠落至图示位置时,闭合线圈A、B中的电流方向相反C当电梯坠落至图示位置时,只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D当电梯坠落至图示位置时,只有闭合线圈B在阻碍电梯下落图26-5B若电梯突然坠落,线圈内的磁感应强度发生变化,线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用,但不能阻止磁铁的运动,故A错误;当电梯坠落至图示位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,闭合线圈B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知闭合线圈A、B中感应电流方向相反,故B正确;当电梯坠落至图示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故C、D错误图26-5◉要点总结楞次定律中“阻碍”的含义考向二利用楞次定律的推论速解电磁感应问题电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律,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原因,可由以下四种方式呈现:1阻碍磁通量的变化,即“增反减同”2阻碍相对运动,即“来拒去留”3使线圈有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”4阻碍原电流的变化自感现象,即“增反减同”例3如图26-6所示,光滑固定金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时重力加速度为gAP、Q将互相靠拢BP、Q将互相远离A图26-6楞次定律的另一表述为感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因,本题中“原因”是磁铁靠近回路使穿过回路的磁通量增加,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g,选项A正确变式题如图26-7所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中,线圈ab将A静止不动B顺时针转动C逆时针转动D发生转动,但电源的极性不明,故无法确定转动方向图26-7B图中的两个通电的电磁铁之间的磁场方向总是水平的,在滑动变阻器R的滑片P从左向右滑动的过程中,电路中电流增大,两个电磁铁之间的磁场增强,穿过线圈的磁通量增大,线圈只有顺时针转动才能阻碍磁通量增大考点三左手定则、右手定则、楞次定律、安培定则1规律比较名称基本现象因果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动因磁生电右手定则闭合回路磁通量发生变化因磁生电楞次定律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4多选如图26-8所示,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态下列说法正确的是A开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动图26-8AD开关闭合瞬间,根据楞次定律可知,左侧线圈产生的感应电流从南向北流过直导线,根据安培定则可知,直导线在小磁针位置产生的磁场方向垂直纸面向里,所以小磁针N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;同理,断开开关瞬间,小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确;开关闭合一段时间之后,感应电流消失,直导线中没有电流流过,小磁针保持图中的方向,B、C错误图26-8变式题多选如图26-9所示装置中,金属杆cd原来静向右运动,可以使金属杆abA向右匀速运动B向右加速运动C向左加速运动D向左减速运动BD图26-9ab匀速运动时,ab中感应电流恒定,穿过L1的磁通量不变,穿过L2的磁通量不变,L2中无感应电流产生,cd保持静止,A错误;ab向右加速运动时,L2中的磁通量向下增大,根据楞次定律可知,通过cd的电流方向由c到d,cd受到向右的安培力,向右运动,B正确;同理可得C错误,D正确◉要点总结左、右手定则巧区分抓住“因果关系”才能无误,“因动而电”——用右手;“因电而动”——用左手1在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中能观察到感应电流的是A将绕在条形磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间内的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化D只形成闭合回路,回路中的磁通量不变化,不会产生感应电流,A、B错误;给线圈通电或断电瞬间,通过闭合回路的磁通量变化,会产生感应电流,能观察到感应电流,将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁的过程中有感应电流产生,但是之后,再到相邻房间去观察时,回路中已经没有磁通量的变化,此时观察到的电流表没有变化,故C错误,D正确2楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现A电阻定律B库仑定律C欧姆定律D能量守恒定律D

3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BA中穿过线框的磁通量没有变化,因此没有感应电流,但有感应电动势,可以理解为左、右两边切割磁感线产生的感应电动势方向相反,A错误;B中线框转动,穿过线框的磁通量变化,这就是发电机模型,有感应电流产生,B正确;C、D中线圈平面和磁感应强度B的方向平行,穿过线框的磁通量始终为零,没有感应电流产生,C、D错误4北半球地磁场的竖直分量向下,如图所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向下列说法中正确的是A若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势高B若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为a→b→c→d→a边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为a→d→c→b→aC线圈向东平动时,ab和cd两边切割磁感线,且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等,a点电势比b点电势低,选项A错误;同理,线圈向北平动,则a、b两点的电势相等,且高于c、d两点的电势,选项B错误;以ab边为轴将线圈向上翻转,向下的磁通量减小,感应电流的磁场方向应该向下,再由安培定则知,感应电流的方向为a→b→c→d→a,选项C正确,选项D错误5多选如图所示,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,点,将圆环拉至位置a后无初速度释放,在圆环从a摆向b的过程中 A感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B感应电流的方向一直是逆时针C安培力方向始终与速度方向相反D安培力方向始终沿水平方向AD圆环从位置a无初速度释放,在到达磁场分界线前,穿过圆环向里的磁通量增加,根据楞次定律可知,圆环内感应电流的方向为逆时针,圆环经过磁场分界线时,穿过圆环向里的磁通量减少,根据楞次定律可知,圆环内感应电流的方向为顺时针,圆环通过磁场分界线后,穿过圆环向外的磁通量减