2020版创新设计教科版高考总复习高中物理配套课件选修3-2第十章第1讲

[高考导航]第1讲电磁感应现象楞次定律知识排查磁通量1.磁通量(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积。

(2)公式:Φ＝BS(B⊥S)；单位:韦伯(Wb)。

(3)矢标性:磁通量是标量,但有正负。

2.磁通量的变化量:ΔΦ＝Φ2－Φ1。

3.磁通量的变化率(磁通量变化的快慢):磁通量的变化量与所用时间的比值,即ΔΦΔt,与线圈的匝数无关。

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的现象。

2.产生感应电流的条件(1)闭合导体回路；(2)磁通量发生变化。

感应电流的方向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)适用范围:一切电磁感应现象。

2.右手定则(1)内容:如图1,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,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

图1(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。

小题速练1.思考判断(1)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生。

()(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。

()(3)电路中磁通量发生变化时,就一定会产生感应电流。

()(4)当导体切割磁感线时,一定产生感应电流。

()(5)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。

() 【参考答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.如图2所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上。

在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流流向()图2A.始终为A→B→C→AB.始终为A→C→B→AC.先为A→C→B→A,再为A→B→C→AD.先为A→B→C→A,再为A→C→B→A解析在线圈以OO′为轴翻转0～90°的过程中,穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小,由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A；线圈以OO′为轴翻转90°～180°的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A,A正确。

【参考答案】A3.[教科版选修3－2·P18·T1改编](多选)如图3所示,一轻质绝缘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,同学们看到的现象及现象分析正确的是()图3A.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.磁铁插向左环,左环中不产生感应电动势和感应电流D.磁铁插向右环,右环中产生感应电动势和感应电流【参考答案】BD电磁感应现象的理解和判断1.常见的产生感应电流的三种情况2.判断磁通量是否变化的方法(1)根据公式Φ＝BS(B⊥S)判断。

(2)根据穿过平面的磁感线的条数是否变化判断。

【例1】如图4所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流,下列方法可行的是()图4A.使匀强磁场的磁感应强度均匀增大B.使圆环绕水平轴ab如图转动30°C.使圆环绕水平轴cd如图转动30°D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动解析原磁场的方向向上,圆环中感应电流产生的磁场方向竖直向下,与原磁场的方向相反,根据楞次定律,说明圆环磁通量在增大。

使匀强磁场的磁感应强度均匀增大,穿过圆环的磁通量增大,A项正确；使圆环绕水平轴ab或cd转动30°,圆环在中性面上的投影面积减小,磁通量减小,只会产生与图示方向反向的感应电流,B、C项错误；保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动,圆环仍与磁场垂直,磁通量不变,不会产生感应电流,D项错误。

【参考答案】A1.(2017·江苏单科,1)如图5所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。

圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()图5A.1∶1B.1∶2C.1∶4D.4∶1解析两个线圈的半径虽然不同,但是磁场穿过两个线圈的有效面积一样,则穿过两线圈的磁通量相同,故选项A正确。

【参考答案】A2.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如图6所示连接。

下列说法正确的是()图6A.开关闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间,电流计指针均不会偏转C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,电流计指针不会偏转D.开关断开后,滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针发生偏转解析线圈A插入或拔出,都将造成线圈B处磁场的变化,因此线圈B处的磁通量变化,产生感应电流,故选项A正确；开关闭合和断开均能引起线圈B中磁通量的变化而产生感应电流,故选项B错误；开关闭合后,只要移动滑片P,线圈B中磁通量变化而产生感应电流,故选项C错误；开关断开后,线圈B无磁通量变化,故无感应电流,选项D错误。

【参考答案】A楞次定律的理解及应用1.楞次定律中“阻碍”的含义2.判断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律判断(“四步法”)方法二用右手定则判断该方法适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生的感应电流。

判断时注意掌心、拇指、四指的方向:(1)掌心——磁感线垂直穿入；(2)拇指——指向导体运动的方向；(3)四指——指向感应电流的方向。

【例2】(多选)(2018·全国卷Ⅰ,19)如图7,两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()图7A.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解析由电路可知,开关闭合瞬间,右侧线圈正面环绕部分的电流向下,由安培定则可知,直导线在铁芯中产生向右的磁场,由楞次定律可知,左侧线圈正面环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确；开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场,则小磁针静止不动,B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律可知,左侧线圈正面环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确。

【参考答案】AD三定则一定律的应用技巧(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方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。

1.(2017·全国卷Ⅲ,15)如图8,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直,金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。

现让金属杆PQ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()图8A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向解析金属杆PQ突然向右运动,由右手定则可知,PQRS中有沿逆时针方向的感应电流,由于感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,则穿过圆环形金属线框T中的磁通量减小,由楞次定律可知,T中有沿顺时针方向的感应电流,故选项D正确,A、B、C错误。

【参考答案】D2.(2019·广元市一诊)法拉第发明了世界上第一台发电机。

如图9所示,圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间,两电刷M、N分别与盘的边缘和中心处接触良好,且与灵敏电流计相连。

金属盘绕中心轴沿图示方向转动。

则()图9A.电刷M的电势高于电刷N的电势B.若只将电刷M移近N,电流计的示数变大C.若只提高金属盘转速,电流计的示数变大D.若只将滑动变阻器滑片向左滑动,电流计的示数变大解析根据安培定则可知,电磁铁产生的磁场方向在金属盘处方向向右,由右手定则判断可知,金属盘产生的感应电流方向从M到N,则电刷M的电势低于电刷N的电势,故选项A 错误；若只将电刷M 移近N ,则电刷M 、N 之间距离减小,切割磁感线的有效长度减小,产生的感应电动势减小,感应电流减小,则电流计的示数变小,故选项B 错误；若只提高金属盘转速,感应电动势增大,故电流计的示数变大,故选项C 正确；若只将滑动变阻器滑片向左滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路中电流减小,磁场减弱,电流计的示数变小,故选项D 错误。

【参考答案】C楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的推广含义可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因,列表说明如下:磁铁靠近线圈，B 感与B 原反向B 减小，线圈扩张合上S ，B 先亮导轨MN和PQ,在两导轨之间竖直放置通电螺线管,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左、右两侧,保持开关闭合,最初两金属棒处于静止状态。

当滑动变阻器的滑片向左滑动时,两根金属棒与导轨构成的回路中感应电流方向(俯视图)及ab、cd两棒的运动情况是()图10A.感应电流为顺时针方向,两棒相互靠近B.感应电流为顺时针方向,两棒相互远离C.感应电流为逆时针方向,两棒相互靠近D.感应电流为逆时针方向,两棒相互远离解析当变阻器滑片向左滑动时,电路中的电流变大,螺线管的磁场增强,根据安培定则,由电流方向可确定螺线管内的磁场方向垂直导轨向下,由于螺线管处于两棒中间,所以穿过两棒与导轨所围成的回路磁通量变大,由楞次定律的“增反减同”可得,回路产生逆时针方向的感应电流,根据左手定则可判断安培力的方向,故ab棒所受安培力方向向左,cd棒所受安培力方向向右,两棒相互远离,故D正确,A、B、C 错误。

【参考答案】D1.[增反减同]如图11所示,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N 极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是()图11A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针解析磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,则导体环中,先是向上的磁通量增加,磁铁中点到达圆环所在平面后,向上的磁通量减少,根据楞次定律可知,产生的感应电流方向先顺时针后逆时针,选项C正确。