2022届高考物理一轮复习-第1课时-电磁感应现象-楞次定律课件-人教大纲版2

第十二章电磁感应第1课时电磁感应现象楞次定律考纲要求三年考情热点考向考点要求2007年2008年2009年电磁感应现象、磁通量、楞次定律、右手定则Ⅱ全国理综(T21·选择)宁夏理综(T20·选择)重庆理综(T18·选择)四川理综(T17·选择)宁夏理综(T16·选择)安徽卷(T20·选择)浙江卷(T17·选择)重庆卷(T20·选择)海南卷(T4·选择)从近几年的高考题中可看出，高考对用楞次定律、右手定则判定感应电流的方向的考查频率较高，在高考中也往往与Φ－t图象、I－t图象及电路问题综合考查，题型多是选择题第一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第一页，编辑于星期四：二十点三十二分。1．磁通量的计算(1)公式：Φ＝

.(2)适用条件：①

磁场；②S是

磁场的有效面积．(3)单位：

，1Wb＝1T·m2.BS匀强垂直韦伯第二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二页，编辑于星期四：二十点三十二分。2．磁通量的物理意义(1)可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的

．(2)同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量

，当它跟磁场方向

时，磁通量为零．磁感线的条数最大平行第三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三页，编辑于星期四：二十点三十二分。1．对磁通量的理解及计算(1)Φ＝B·S的含义：Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况．当S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，则有Φ＝BScosθ.可理解为

Φ＝B(Scosθ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上投影面积的乘积．也可理解为Φ＝(Bcosθ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图12－1－1(a)所示．第四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第四页，编辑于星期四：二十点三十二分。(2)面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积．如图12－1－1(b)所示，S应为线圈面积的一半．(3)多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小．第五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第五页，编辑于星期四：二十点三十二分。2．磁通量变化的计算 (1)磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS. (2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则穿过回路中的磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S. (3)磁感应强度B和回路面积S同时变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1. (4)由于磁通量与线圈的匝数无关，同理，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线圈匝数的影响．第六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第六页，编辑于星期四：二十点三十二分。1．如图12－1－2所示，一矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线位于同一平面内，而且处在两导线的中央，则()A．两电流同向时，穿过线圈的磁通量为零B．两电流反向时，穿过线圈的磁通量为零C．两电流同向或反向，穿过线圈的磁通量都相等D．因两电流产生的磁场是不均匀的，因此不能判定穿过线圈的磁通量是否为零第七页，编辑于星期一：十三点五十七分。第七页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：根据安培定则和通电直导线周围的磁场分布情况，可知当两电流同向时，正向和反向穿过线圈平面的磁感线条数相同，其磁通量为零，故选项A正确，B、C、D三项错误．答案：A第八页，编辑于星期一：十三点五十七分。第八页，编辑于星期四：二十点三十二分。1．电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量

时，电路中有

产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．2．产生感应电流的条件(1)

回路．(2)

变化．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

．发生变化电流闭合磁通量电能第九页，编辑于星期一：十三点五十七分。第九页，编辑于星期四：二十点三十二分。引起磁通量变化的两种方式1．面积变化：由Φ＝BS，S为闭合线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向的有效面积，有两种情况： (1)导体切割磁感线运动． 如图12－1－3，闭合线圈的部分导体切割磁感线运动(位置1)，导体中有感应电流．整个线圈在磁场中运动(位置2)，导体中无感应电流．

第十页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十页，编辑于星期四：二十点三十二分。 (2)闭合线圈在磁场中转动． 如图12－1－4，闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴转动，线圈中有感应电流，闭合线圈绕平行于磁感线方向的轴转动，线圈中无感应电流．2．磁场变化：由于空间分布的磁场发生变化，引起回路磁通量变化．有两种情况： ①永磁体靠近或远离闭合线圈． ②电磁铁(通电螺线管)通过的电流发生变化．第十一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十一页，编辑于星期四：二十点三十二分。2．如图12－1－5所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是()A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C．圆盘在磁场中向右匀速平移D．匀强磁场均匀增加第十二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十二页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移，都不会使其磁通量发生变化，故不会有电磁感应现象，A、C两项错误；圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加，都会使圆盘中的磁通量发生变化，故有感应电流产生，B、D两项正确．答案：BD第十三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十三页，编辑于星期四：二十点三十二分。1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总是要

引起感应电流的

的变化． (2)适用情况：所有电磁感应现象．阻碍磁通量2．右手定则(1)内容：伸开右手，让大拇指跟其余四指

，并且都跟手掌在同一

，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向

的方向，其余四指所指的方向，就是感应电流的方向． (2)适用情况：

产生感应电流．垂直平面内导体运动部分导体运动切割磁感线第十四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十四页，编辑于星期四：二十点三十二分。楞次定律的理解和应用1．因果关系：应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系．磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果又反过来影响原因．第十五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十五页，编辑于星期四：二十点三十二分。2．楞次定律中“阻碍”的含义第十六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十六页，编辑于星期四：二十点三十二分。3．楞次定律的推广含义的应用 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”． (2)阻碍(导体的)相对运动——“来拒去留”． (3)磁通量增加，线圈面积“缩小”，磁通量减小，线圈面积“扩张”． (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象)．第十七页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十七页，编辑于星期四：二十点三十二分。3．(2009·浙江卷，17)如图12－1－6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点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动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()A.a→b→c→d→a

B.d→c→b→a→d

C.先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a

D.先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d

第十八页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十八页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：线框从右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d，从最低点到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d，所以选B项.

答案：

B第十九页，编辑于星期一：十三点五十七分。第十九页，编辑于星期四：二十点三十二分。4．如图12－1－7所示，在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是() A．一起向左运动 B．一起向右运动 C．ab和cd相向运动，相互靠近 D．ab和cd相背运动，相互远离第二十页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：电流增强时，电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强，回路磁通量增大，根据运动阻变法，可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加，因此，两导体要相向运动，相互靠拢．答案：C第二十一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十一页，编辑于星期四：二十点三十二分。【例1】如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．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，其中表示正确的是()第二十二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十二页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥．综合以上分析知，选项C、D正确．答案：CD第二十三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十三页，编辑于星期四：二十点三十二分。感应电流方向的判断方法：方法一：右手定则(适用于部分导体切割磁感线)方法二：楞次定律楞次定律的应用步骤第二十四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十四页，编辑于星期四：二十点三十二分。1－1如图12－1－8所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二 者电流大小和方向都相同．一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行，线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间，则下面的说法 中正确的是()第二十五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十五页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：由右手螺旋定则知A正确，此时穿过线圈的磁通量的变化率最大；从位置1到位置3的整个过程中，穿过线圈的磁通量是先向外逐渐减小到零，然后向里逐渐增大，由楞次定律知C错，D对．答案：AD第二十六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十六页，编辑于星期四：二十点三十二分。【例2】如图12－1－9所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是()A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动第二十七页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十七页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：由于左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动．故A、D两项都错误；由楞次定律知道，感应电流导致的结果总是阻碍引起感应电流的原因，磁体与线圈之间发生相对运动时，感应电流施加的磁场力总是阻碍磁极相对运动的．右环闭合，相当于一线圈，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动．故C项错误，只有B项正确．第二十八页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十八页，编辑于星期四：二十点三十二分。感应电流在原磁场中必然受安培力，因此楞次定律可以有多种表述，记住这些表述，分析问题更简便．(1)阻碍原磁通量变化——“增反减同”(2)阻碍导体与磁体间相对运动——“来拒去留”(3)使回路的面积发生变化或变化趋势(4)阻碍原电流的变化——“自感”第二十九页，编辑于星期一：十三点五十七分。第二十九页，编辑于星期四：二十点三十二分。2－1如图12－1－10所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I

减小时() A．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小 B．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大12－1－10解析：由于电流I减小，闭合金属环的磁通量变小，故环通过减小面积来阻碍磁通量减小，即环有缩小的趋势，A项正确．答案：A第三十页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十页，编辑于星期四：二十点三十二分。【例3】如图12－1－11所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是() A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动第三十一页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十一页，编辑于星期四：二十点三十二分。(2)执因索果法：将上面的箭头倒过来即可，下面采用该法求解．

第三十二页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十二页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：由右手定则，PQ向右加速运动，穿过L1的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定则可判断MN向左运动，故A项错．若PQ向左加速运动，情况正好和A项相反，故B项对．若PQ向右减速运动，由右手定则，穿过L1的磁通量向上且减小，由楞次定律和左手定则可判知MN向右运动，故C项对．若PQ向左减速运动，情况恰好和C项相反，故D项错，故选B、C.第三十三页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十三页，编辑于星期四：二十点三十二分。安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用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闭合回路磁通量变化楞次定律第三十四页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十四页，编辑于星期四：二十点三十二分。2．应用区别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.第三十五页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十五页，编辑于星期四：二十点三十二分。3－1如图12－1－12所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相 连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒ab的运动情况是(两导线圈共面放置)() A．向右匀速运动B．向左加速运动 C．向右减速运动D．向右加速运动第三十六页，编辑于星期一：十三点五十七分。第三十六页，编辑于星期四：二十点三十二分。解析：欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电