2019年高考物理一轮复习:电磁感应现象楞次定律讲义含解析
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第一讲电磁感应现象楞次定律1.磁通量(1)定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.(2)定义式:Φ=BS.说明:该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BS sin θ,θ是S与磁场方向的夹角.(3)磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:从正、反两面哪个面穿入,若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负.(4)单位:韦伯,符号:Wb.(5)磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数.(6)磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.①磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS②磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S③磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S12.电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流.(1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0.(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势.3.楞次定律(1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便.(2)右手定则①适用范围:导线切割磁感线产生感应电动势.②判定方法:伸开右手,让大拇指与四指垂直,并与手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿过掌心,大拇指指向导线运动的方向,其余四指所指方向即为感应电流的方向.(3)楞次定律的另一种表述感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种:①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感).4.如何理解楞次定律中“阻碍”一词(1)谁阻碍谁——感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量.(2)阻碍什么——阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身.(3)如何阻碍——原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”.(4)阻碍的结果——阻碍并不是阻止,结果是增加的最终还得增加,减少的最终还得减少.【例1】如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在这个过程中,线圈中感应电流()A.沿abcd方向B.沿dcba方向C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd方向,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba方向D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba方向,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd方向解析:由条形磁铁的磁场(如图所示)可知,线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少.当线圈从位置Ⅰ到Ⅱ,穿过abcd自下而上的磁通量减少,感应电流的磁场阻碍其减少,则在线圈中产生感应电流的方向为abcd;当线圈从位置Ⅱ到Ⅲ,穿过abcd自上而下的磁通量增加,由楞次定律可知感应电流的方向是abcd.故此题的答案为A.答案:A【练习1】如图所示,两条互相平行的导线M、N中通过大小相等、方向相同的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速移动,则在移动过程中线框中的感应电流的方向为( )A.先顺时针后逆时针B.先逆时针后顺时针C.一直是逆时针D.一直是顺时针解析:M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加,可以以M、N两导线之间的中心面OO′为界,在OO′右边合磁场的方向垂直纸面向外,在OO′左边,合磁场的方向垂直纸面向内.线框从右向左移动到OO′中间以前,垂直纸面向外穿过线框的磁通量减少;移动到中间时磁通量为零;越过中间向左时,垂直纸面向内穿过线框的磁通量增加.由楞次定律可以判断感应电流的方向始终为逆时针方向.答案:C【例2】如图甲所示,光滑固定导轨MN、PQ水平放置,两根导体棒a、b平行放于导轨上,形成一个闭合回路.当条形磁铁从高处下落接近回路时()A.导体棒a、b将互相靠拢B.导体棒a、b将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g解析:以N极向下为例:第一步,原磁场方向:向下(如图乙所示).第二步,原磁通量变化:增加.第三步,判断感应电流的磁场方向:感应电流的磁场与原磁场方向相反(向上).第四步,判断感应电流的方向:利用安培定则确定,俯视为逆时针.知道了导体棒a、b中的电流方向,就可根据左手定则判断受力方向:a受力向右下方,b受力向左下方,所以导体棒a、b将互相靠拢,同时对导轨的压力增加.根据牛顿第三定律,磁铁受到向上的阻力作用,则加速度小于g.所以选项A、D正确.答案:AD【练习2】如图所示,一水平放置的圆形通电线圈1固定,从上向下看电流方向为逆时针方向,另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落.在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴,则线圈2从线圈1的正上方下落至线圈1的正下方过程中,从上往下看线圈2( )A.有顺时针方向的感应电流B.先是顺时针方向,后是逆时针方向的感应电流C.先是逆时针方向,后是顺时针方向的感应电流D.在线圈1的上、下两边的加速度都小于g解析:线圈1中电流(恒定)建立的磁场方向如图所示.线圈2下落过程中经过线圈1正上方时,磁场向上,且磁通量正在增大,由楞次定律可知,线圈2中产生的感应电流建立的磁场方向应向下,由安培定则可知线圈2中的电流应沿顺时针方向(俯视);当线圈2在线圈1正下方下落时,穿过线圈2中的磁场方向向上,且磁通量正在减小,由楞次定律可知,此时,线圈2中产生的感应电流的磁场应与原磁场同向,即向上,再根据安培定则可知,线圈2中的感应电流应沿逆时针方向(俯视),如图所示.当线圈中有感应电流时就会受到力的作用,此作用力向上,要“阻碍”线圈的下降,但不能“阻止”,也就是说磁场力始终小于重力(两线圈位于同一水平面时等于重力),所以线圈2在线圈1的上、下两边时都向下加速,但加速度都小于g,所以选项B、D正确.答案:BD【例3】如图所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO′与磁场边界重合,线圈按图示方向匀速转动(ab 向纸外,cd 向纸内).若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a →b →c →d →a 为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象是( )解析:在第一个14周期内,由图可看出磁场的方向,容易得到感应电流方向与规定的正方向相反;在第二个14周期内,虽然磁场方向不变,但线圈平面已经转动,ab 离开磁场,cd 进入磁场,与第一个14周期相比,磁感线是从线圈的不同“面”进入线圈平面,由楞次定律可判断电流方向仍与正方向相反;同理,可判断后半个周期电流的方向与正方向相同.所以选项A 正确.答案:A【练习3】如图所示,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.向左减速运动解析:要使金属棒MN 在磁场中运动,必须使其中有电流流过,这只能是线圈L 1产生感应电流.根据题意,引起线圈L 1产生感应电源的磁场应是线圈L 2产生的磁场,这个磁场应由线圈L 2中的电流产生.当PQ 向右运动时,用右手定则可判断出PQ 中感应电流的方向是由Q →P ,由安培定则可判断出穿过L 2、L 1的磁场方向是自下而上的;若PQ 向右加速运动,则穿过L 2、L 1的磁通量增加,用楞次定律可判断出流过MN 的感应电流从M →N ,用左手定则可判断出MN 受到向左的安培力,将向左运动,可见选项A 不正确.若PQ 向右减速运动,流过MN 的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向,MN 向右运动,所以选项C 是正确的.同理可判断出选项B 是正确的,而D 不正确.答案:BC【例4】如图,CDEF 为闭合线圈,AB 为电阻丝.当滑动变阻器的滑动头向下滑动时,线圈CDEF 中的感应电流在G 处产生的磁感应强度的方向是“·”时,电源的哪一端是正极?解析:当线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“·”时,它在线圈内部产生磁感应强度方向应是“×”,AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感强度方向是“·”,所以,AB中电流的方向是由B流向A,故电源的下端为正极.【练习4】(多选)如图所示的电路中,若放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动,这可能发生在()A.闭合开关S的瞬间B.断开开关S的瞬间C.闭合开关S后,减小滑动变阻器R的阻值时D.闭合开关S后,增大滑动变阻器R的阻值时解析:闭合S瞬间,通过L2的磁感线向下,磁通量增大,由楞次定律知,感应电流方向为a→b。
易错点22 电磁感应现象楞次定律易错总结一、磁通量的变化磁通量的变化大致可分为以下几种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S发生变化.如图(a)所示.(2)有效面积S不变,磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.二、感应电流的产生条件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.三、对楞次定律的理解1.楞次定律中的因果关系楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.2.对“阻碍”的理解问题结论谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化为何阻碍(原)磁场的磁通量发生了变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响3.“阻碍”的表现形式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.从相对运动的角度看:感应电流的效果是阻碍相对运动.解题方法楞次定律的应用应用楞次定律判断感应电流方向的步骤(1)明确所研究的闭合回路,判断原磁场方向.(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化.(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向.(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向.【易错跟踪训练】易错类型1:对物理概念理解不透彻1.(2020·江苏姜堰中学)学习物理除了知识的学习外,还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法。
下列关于物理学中的思想方法叙述正确的是()A.伽利略在研究自由落体运动时采用了微元法B.法拉第在研究电磁感应现象时利用了理想实验法C.在探究求合力方法的实验中使用了等效替代的思想D.在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了理想化模型的思想方法【答案】C【详解】A.伽利略在研究自由落体运动时采用了实验和逻辑推理的方法。
考点精讲1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用情况:所有的电磁感应现象.(3)楞次定律中“阻碍”的含义2.右手定则(1)内容: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,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.考点精练题组1楞次定律1.如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁当磁铁向下运动但未插入线圈内部时,线圈中A.没有感应电流B.感应电流的方向与图中箭头方向相反C.感应电流的方向与图中箭头方向相同D.感应电流的方向不能确定【答案】C【解析】当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量向下,且增大,根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍磁通量的增加,方向向上,则线圈中的电流方向与箭头方向相同。
故C正确,A、B、D错误。
2.下列各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,其中正确的是( )【答案】:CD3.如图所示,导线AB与CD平行。
当开关 S闭合与断开时,关于导线CD 中感应电流的方向,下列判断正确的是A. S闭合时方向向左,S断开时方向向左B. S闭合时方向向右,S断开时方向向左C. S闭合时方向向左,S断开时方向向右D. S闭合时方向向右,S断开时方向向右【答案】C【解析】当S闭合时,穿过回路CD的磁通量垂直纸面向外增大,由楞次定律得知感应电流的磁场方向应是垂直纸面向里,由安培定则判知感应电流方向是由D到C;当S断开时,穿过回路CD的磁通量垂直纸面向外减小,由楞次定律得知感应电流的磁场方向应是垂直纸面向外,由安培定则判知感应电流方向是由C 到D;故选:C4.如图所示,闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,将它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说法中正确的是( )A.向左和向右拉出时,环中感应电流方向相反B.向左和向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时针方向C.向左和向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时针方向D.将圆环拉出磁场的过程中,当环全部处在磁场中运动时,也有感应电流产生【答案】B5.如图,铁芯上绕有两组线圈,一组与电源相连,另一组与灵敏电流计相接。
电磁感应现象楞次定律1.知道电磁感应现象产生的条件2.理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算.3.掌握楞次定律和右手定则的应用,并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向.考点一电磁感应现象的判断1.磁通量(1)定义:在匀强磁场中,磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积的乘积.(2)公式:Φ=BS.适用条件:①匀强磁场.②S为垂直磁场的有效面积.(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).(4)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一样多时,磁通量为零.2.电磁感应现象(1)电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,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:穿过闭合回路的磁通量发生变化.产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生.(3)电磁感应现象中的能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能,该过程遵循能量守恒定律.[例题1](2024•房山区一模)某同学用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素。
将磁体从线圈中向上匀速抽出时,观察到灵敏电流计指针向右偏转。
关于该实验,下列说法正确的是()A.图中线圈中感应电流的磁场方向向下B.若将磁体向上加速抽出,灵敏电流计指针将向左偏转C.磁体放置在线圈中静止不动,灵敏电流计指针仍向右偏转D.若将磁体的N、S极对调,并将其向下插入线圈,灵敏电流计指针仍向右偏转[例题2](多选)(2024•丰台区二模)“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示:灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”、“拔出”条形磁铁,使线圈中产生感应电流。
记录实验过程中的相关信息,分析得出楞次定律。
下列说法正确的是()A.实验时必须保持磁铁运动的速率不变B.该实验需要知道线圈的绕向C.该实验需要记录磁铁的运动方向D.该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系[例题3](2023秋•通州区期末)如图甲所示,某同学在研究电磁感应现象时,将一线圈两端与电流传感器相连,强磁铁从长玻璃管上端由静止下落,电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像,t2时刻电流为0,如图乙所示。
高考物理一轮复习讲义第1讲电磁感应现象楞次定律第1讲电磁感应现象楞次定律第1讲电磁感应现象楞次定律一、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,电路中有感应电流产生的现象、2、产生感应电流的条件及情形(1)条件①电路闭合、②磁通量发生变化,即ΔΦ≠0、(2)情形①闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动、②穿过闭合电路的磁通量发生变化、3、产生电磁感应现象的实质穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势、如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流、二、楞次定律1、关于产生感应电流的条件,以下说法中正确的是()A、闭合电路在磁场中运动,闭合电路中就一定会有感应电流B、闭合电路在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中一定会有感应电流C、穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间,闭合电路中一定不会产生感应电流D、无论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生了变化,闭合电路中一定会有感应电流解析:产生感应电流的条件:回路闭合,穿过闭合回路的磁通量发生变化,D正确、答案:D2、下图中能产生感应电流的是()解析:A中线圈没闭合,无感应电流;B中闭合电路中的磁通量增大,有感应电流;C中的导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线都相互抵消,磁通量恒为零,也无电流;D中回路磁通量恒定,无感应电流、答案: B3、如图所示的金属圆环放在匀强磁场中,将它从磁场中匀速拉出来,下列说法正确的是()A、向左拉出和向右拉出,其感应电流方向相反B、不管从什么方向拉出,金属圆环中的感应电流方向总是顺时针C、不管从什么方向拉出,环中的感应电流方向总是逆时针D、在此过程中感应电流大小不变解析:金属圆环不管是从什么方向拉出磁场,金属圆环中的磁通量方向不变,且不断减小,根据楞次定律知,感应电流的方向相同,感应电流的磁场方向和原磁场的方向相同,则由右手螺旋定则知感应电流的方向是顺时针方向,B正确、金属圆环匀速出磁场过程中,磁通量的变化率在发生变化,D错误、答案: B4、如图所示,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→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: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,从最低点摆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、答案: B5、在一根较长的铁钉上,用漆包线绕上两个线圈A、B,将线圈B的两端接在一起,并把CD段直漆包线沿南北方向放置在静止的小磁针的上方,如图所示、下列判断正确的是( )A、开关闭合时,小磁针不发生转动B、开关闭合时,小磁针的N极垂直纸面向里转动C、开关断开时,小磁针的N极垂直纸面向里转动D、开关断开时,小磁针的N极垂直纸面向外转动解析:开关保持接通时,A内电流的磁场向右;开关断开时,穿过B的磁感线的条数向右减少,因此感应电流的磁场方向向右,感应电流的方向由C到D,CD下方磁感线的方向垂直纸面向里,小磁针N极向里转动、答案: C1、发生电磁感应现象的条件穿过电路的磁通量发生变化、2、磁通量变化的常见情况变化情形举例磁通量变化量磁场变化永磁铁靠近或远离线圈、电磁铁(螺线管)内电流发生变化ΔΦ=ΔBS有效面积变化回路面积变化闭合线圈的部分导线做切割磁感线运动,如图ΔΦ=BΔS回路平面与磁场夹角变化线圈在磁场中转动,如图如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ、在下列各过程中,一定能在轨道回路中产生感应电流的是()A、ab向右运动,同时使θ减小B、磁感应强度B减小,θ角同时也减小C、ab向左运动,同时增大磁感应强度BD、ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0<0<90)解析:设此时回路面积为S ,据题意,磁通量Φ=BScos θ,A选项中,S增大,θ减小,即cos θ增大,则Φ增大,所以A对;B选项中,磁感应强度B减小,θ减小即cos θ增大,则Φ可能不变,B错;C选项中,S减小,磁感应强度B增大,则Φ可能不变,C错;D选项中,S增大,磁感应强度B增大,θ增大,cos θ减小,则Φ可能不变,D错、答案:A感应电流能否产生的判断思路1-1:如图所示为当年法拉第实验装置示意图,两个线圈分别绕在一个铁环上,线圈A接直流电源,线圈B接灵敏电流表,下列哪种情况能使线圈B中产生感应电流()A、将开关S接通或断开的瞬间B、开关S接通一段时间之后C、开关S接通后,改变滑动变阻器滑动头的位置时D、拿走铁环,再做这个实验,开关S接通或断开的瞬间解析:根据法拉第对产生感应电流的五类概括,A、C、D选项符合变化的电流(变化的磁场)产生感应电流的条件、而开关S接通一段时间之后,A线圈中电流恒定,不能使B线圈中产生感应电流、B项错、答案:ACD楞次定律中“阻碍”的含义(xx广州模拟)某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流表的感应电流方向是()A、a→G→bB、先a→G→b,后b→G→aC、b→G→aD、先b→G→a,后a→G→b解析:(1)条形磁铁在穿入线圈的过程中,原磁场方向向下、(2)穿过线圈向下的磁通量增加、(3)由楞次定律可知:感应电流的磁场方向向上、(4)应用安培定则可判断:感应电流的方向为逆时针(俯视),即由b→G→a、同理可以判断:条形磁铁穿出线圈的过程中,向下的磁通量减小,感应电流产生的磁场方向向下,感应电流的方向为顺时针(俯视),即由a→G→b、答案: D1、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(“程序法”)可以用下面的方框图加以概括:2、程序法解题的一般思路及注意事项在使用“程序法”处理问题时,需注意以下两点:①根据题目类型制定一个严谨、简洁的解题程序、②在分析和解决问题时,要严格按照解题程序进行,这样可以规范解题过程、减少失误、节约解题时间、2-1:(xx盐城模拟)如图所示,MN、GH为光滑的水平平行金属导轨,ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆,匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面,如图所示,则()A、若固定ab,使cd向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向由a→b→d→cB、若ab、cd以相同的速度一起向右滑动,则abdc回路有电流,电流方向由c→d→b→aC、若ab向左、cd向右同时运动,则abdc回路电流为零D、若ab、cd都向右运动,且两杆速度vcd>vab,则abdc回路有电流,电流方向由c→d→b→a解析:由右手定则可判断出A项做法使回路产生顺时针方向的电流,故A项错、若ab、cd同向且速度大小相同,ab、cd所围的线圈面积不变,磁通量不变,故不产生感应电流,故B错、若ab向左,cd向右,则abdc中有顺时针方向的电流,故C项错、若ab、cd都向右运动,但vcd>vab,则abdc所围面积发生变化,磁通量也发生变化,由楞次定律可判断出,回路中产生顺时针方向的电流,故D项正确、答案:D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原因:(1)阻碍原磁通量的变化“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)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”、(xx海南单科)如图,一质量为m的条形磁铁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,环经过磁铁到达位置Ⅱ、设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则( )A、FT1>mg,FT2>mgB、FT1<mg,FT2<mgC、FT1>mg,FT2<mgD、FT1<mg,FT2>mg解析:金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中,由楞次定律知,金属圆环在磁铁上端时受力向上,在磁铁下端时受力也向上,则金属圆环对磁铁的作用力始终向下,对磁铁受力分析可知FT1>mg,FT2>mg,A项正确、答案:A3-1: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()A、P、Q将互相靠拢B、P、Q将互相远离C、磁铁的加速度仍为gD、磁铁的加速度小于g解析:根据楞次定律的拓展应用可知:感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因、本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近、所以,P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g,应选A、D、答案:AD1、“三定则一规律”应用区别2、右手定则和左手定则的应用技巧(1)“因动而电”,即运动生电用右手,记住“电”字的最后一笔“”向右甩、(2)“因电而动”,即通电受力用左手,记住“力”字的最后一笔“丿”向左撇、如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN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、向左减速运动解析:MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上;若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动、答案:BC如图所示,在水平平行金属导轨之间存在一匀强磁场,导轨电阻不计,导轨上放两根导线ab和cd,导轨跟大线圈A相连,A内有一小闭合线圈B,磁感线垂直导轨所在的平面向上(俯视)、小线圈B中能产生感应电流,且使得ab和cd之间的距离减小,下列叙述正确的是()A、导线ab加速向右运动,B中产生逆时针方向的电流,cd 所受安培力水平向右B、导线ab匀速向左运动,B中产生顺时针方向的电流,cd 所受安培力水平向左C、导线cd匀速向右运动,B中不产生感应电流,ab不受安培力D、导线cd加速向左运动,B中产生顺时针方向的电流,ab 所受安培力水平向左解析:在ab和cd只有一个运动且ab向右运动或cd向左运动时,ab和cd间的距离才会减小;导线ab向右运动时,由楞次定律(或右手定则)可知,回路abdca中感应电流的方向是逆时针的,即cd中的感应电流由d→c,由左手定则可知,cd所受安培力水平向右,而ab和大线圈A构成的回路中的感应电流则是顺时针方向的,若ab加速运动,则感应电流穿过小线圈的向下磁通量增加、由楞次定律可知,小线圈B中的感应电流为逆时针方向;同理可得,当导线cd向左加速运动时,B中产生顺时针方向的感应电流,ab所受安培力水平向左,所以叙述正确的是A、D、答案:AD1、如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中不能使线框产生感应电流的是()A、导线中电流强度变大B、线框向右平动C、线框向下平动B、线框以ab边为轴转动解析:产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化、A、B、D的做法均会使穿过线框的磁通量发生变化,C选项中的做法,穿过线框的磁通量无变化,无感应电流产生、答案: C2、(xx合肥市八校联考)两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置,通过它们的电流方向如图所示,线圈L的平面跟纸面平行,现将线圈从位置A沿M、N连线的中垂线迅速平移到位置B,则在平移过程中,线圈中的感应电流()A、沿顺时针方向,且越来越小B、沿逆时针方向,且越来越大C、始终为零D、先顺时针,后逆时针解析:由于线圈平面与纸面平行,故线圈的磁通量始终为零,线圈中的感应电流始终为零,C正确、答案: C3、如图所示,光滑绝缘水平面上有一个静止的小导体环,现在将一个条形磁铁从导体环的右上方较高处向下移动,则在此过程中,关于导体环的运动方向以及导体环中的电流方向,下列说法中正确的是()A、导体环向左运动;从上向下看,电流方向是顺时针方向B、导体环向右运动;从上向下看,电流方向是顺时针方向C、导体环向右运动;从上向下看,电流方向是逆时针方向D、导体环向左运动;从上向下看,电流方向是逆时针方向解析:当条形磁铁从导体环的右上方较高处向下移动过程中,穿过导体环中的磁通量向下增加,由楞次定律知导体环将出现“阻碍”其增加的感应电流磁场,方向向上,由安培定则可判定电流方向为从上向下看是逆时针方向,又由左手定则可知导体环所受合力向左,导体环向左运动,D对、答案: D4、如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()A、向右做匀速运动B、向左做减速运动C、向右做减速运动D、向右做加速运动解析:当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,A错;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b→a 的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱,由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引,B对;同理可判定C对、D错、答案:BC5、(xx北京理综)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”、如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后、将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环、闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起、某同学另找来器材再探究此实验、他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动、对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是( )A、线圈接在了直流电源上B、电源电压过高C、所选线圈的匝数过多D、所用套环的材料与老师的不同解析:金属套环跳起的原因是开关S闭合时,套环上产生感应电流与通电螺线管上的电流相互作用而引起的、线圈接在直流电源上,S闭合时,金属套环也会跳起、电压越高,线圈匝数越多,S闭合时,金属套环跳起越剧烈、若套环是非导体材料,则套环不会跳起、故选项A、B、C错误,选项D正确、答案: D。
第1讲 电磁感应现象 楞次定律
板块一 主干梳理·夯实基础
【知识点1】 磁通量 Ⅰ
1.磁通量
(1)定义:匀强磁场中,磁感应强度(B )与垂直磁场方向的面积(S )的乘积叫做穿过这个面积的磁通量,简称磁通,我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。
(2)公式:Φ=BS 。
(3)适用条件:①匀强磁场;②S 是垂直磁场方向的有效面积。
(4)单位:韦伯(Wb),1 Wb =1_T·m 2。
(5)标量性:磁通量是标量,但有正负之分。
磁通量的正负是这样规定的,即任何一个平面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿入时磁通量为正,则磁感线从反面穿入时磁通量为负。
2.磁通量的变化量
在某个过程中,穿过某个平面的磁通量的变化量等于末磁通量Φ2与初磁通量Φ1的差值,即ΔΦ=Φ2-Φ1。
3.磁通量的变化率(磁通量的变化快慢) 磁通量的变化量与发生此变化所用时间的比值,即ΔΦΔt。
【知识点2】 电磁感应现象 Ⅰ
1.电磁感应现象:当闭合电路的磁通量发生改变时,电路中有感应电流产生的现象。
2.产生感应电流的条件
(1)电路闭合。
(2)磁通量变化。
3.电磁感应现象的两种情况
(1)闭合电路中部分导体做切割磁感线运动。
(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化。
4.电磁感应现象的实质 电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合则产生感应电流;如果回路不闭合,则只产生感应电动势,而不产生感应电流。
5.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。
【知识点3】 楞次定律 Ⅱ
1.楞次定律
(1)内容:感应电流产生的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)适用范围:适用于一切回路磁通量变化的情况。
2.右手定则
(1)内容:①磁感线穿入右手手心。
(从掌心入,手背穿出) ②大拇指指向导体运动的方向。
③其余四指指向感应电流的方向。
(2)适用范围:适用于部分导体切割磁感线。
板块二考点细研·悟法培优
考点1电磁感应现象的判断[解题技巧]
1.磁通量变化的常见情况。