(江苏专用)2017高考物理一轮复习 第9章 电磁感应 基础课时24 电磁感应现象 楞次定律课件

图1
应电流吗？
(3)要使线圈abcd中产生感应电流，可行的做法有哪些(至少答出两
种方法)?
[诊断自测]
1.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( )
解析 根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量发生变 化才能产生感应电流，只有选项B正确。 答案 B
2.(多选)如图2所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一 铜质圆环。以下判断中正确的是( )
方法提炼 电磁感应现象能否发生的判断流程
(1)确定研究的闭合回路。 (2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定其磁通量Φ。
Φ不变→无感应电流 (3)Φ变化→回 不路 闭闭 合合 ，， 无有 感感 应应 电电 流流 ，但有感应电动势
【变式训练】 1.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及
【变式训练】 3.[“来拒去留”]很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一
很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下 端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁 铁在圆筒中的运动速率( ) A.均匀增大 B.先增大，后减小 C.逐渐增大，趋于不变 D.先增大，再减小，最后不变
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 ―左―手―定―则→ MN 中 的 感 应 电 流 由 M→N ―安―培―定―则→ L1 中 感 应 电 流 的 磁 场 方 向 向 上 ―楞―次―定―律→ LL22中中磁磁场场方方向向向向上下减增弱强；若 L2 中磁场方向向上减弱―安―培―定―则→PQ 中电流为 Q→P 且减小―右―手―定―则→向右减速运动；若 L2 中磁场方 向向下增强―安―培―定―则→PQ 中电流为 P→Q 且增大―右―手―定―则→向左 加速运动。 答案 BC
考点二 楞次定律的理解及应用 楞次定律中“阻碍”的含义
【例 2】 (2016·湖北武汉名校联考)如图 6 甲所示，长直导线与闭 合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流 i 随时间 t 的变 化关系如图乙所示。在 0～T2时间内，直导线中电流向上，则在 T2～T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向 分别是( )
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( )
A.总是顺时针 C.先顺时针后逆时针
图7 B.总是逆时针 D.先逆时针后顺时针
解析 由条形磁铁的磁场分布可知，磁铁下落的过程，闭合 圆环中的磁通量始终向上，并且先增加后减少，由楞次定律 可判断出，从上向下看时，闭合圆环中的感应电流方向先顺 时针后逆时针，C正确。 答案 C
Ⅱ 磁场方向、运动
T9 4分
T13 15分 感应现象；
方向垂直的情况 T13 15分
(4)电磁感应与力学、电
路、能量相结合的综合考
Ⅰ
T7 4分 T11 10分 查
基础课时24 磁通量 1.概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向_垂__直__的面
开关按如图5所示连接。下列说法中正确的是( )
图5
A.开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B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，会使电流计 指针静止在中央零刻度 D.开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计 指针才能偏转
考点三 楞次定律推论的应用 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 碍引起感应电流的原因，列表说明如下：
内容
例证
阻碍原磁通量变化—— “增反减同”
阻碍相对运动——“来 拒去留”
使回路面积有扩大或缩小的趋 势——“增缩减扩”
阻碍原电流的变化——“增反 减同”(见基础课时25)
合上S，B先亮
图6
A.顺时针，向左 C.顺时针，向右
B.逆时针，向右 D.逆时针，向左
解析 在 0～T2时间内，直导线中电流向上，由题图乙知，在T2～T 时
间内，直导线电流方向也向上，根据安培定则知，导线右侧磁场的
方向垂直纸面向里，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定
律，金属线框中产生逆时针方向的感应电流。根据左手定则，金属
考点一 电磁感应现象的判断 常见的产生感应电流的三种情况
【例1】 (2014·新课标全国卷Ⅰ，14)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
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考点内容 要求
说明
高考命题实况 2014江苏卷 2015江苏卷
命题热点
电磁感应现象 感应电流的产 生条件 法拉第电磁感 应定律 楞次定律
自感和涡流
Ⅰ
(1)楞次定律、右手定则
判断感应电流的方向；
Ⅱ
(2)感应电动势方向的判
断和大小的计算；
限于导线方向与 T1 3分
T4 3分 (3)与图象结合考查电磁
线圈的磁通量为( )
BL2
NBL2
图3
A. 2
B. 2
C.BL2
D.NBL2
解析 穿过线圈的磁通量 Φ＝BS＝B·12L2＝B2L2，选项 A 正确。
答案 A
4.如图4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点做切线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2 A.释放圆环，环下落时产生感应电流 B.释放圆环，环下落时无感应电流 C.释放圆环，环下落时环的机械能守恒 D.释放圆环，环下落时环的机械能不守恒 答案 BC
3.如图3所示，正方形线圈abcd位于纸面内，
边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的
连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁
场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过
【例4】 (多选)如图10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 C.向右减速运动
图10 B.向左加速运动 D.向左减速运动
由 MN 的运动情况―→确定 MN 所受的安培力方向(―安―培―定―则→) MN 处的磁场方向(―左―手―定―则→)MN 中的感应电流方向(―安―培―定―则→)L1 中感应电流的磁场方向 (―楞―次―定―律→)L2 中磁场方向及变化情况 (―安―培―定―则→)PQ 中电流方向及大小变化(―右―手―定―则→)确定 PQ 所做的 运动。
A、B错误，C、D正确。
答案 CD
考点四 “三个定则、一个定律”的综合应用
名称
基本现象
电流的磁效 运动电荷、电流产生磁场
应
洛伦兹力、 磁场对运动电荷、电流有
安培力 作用力
部分导体做切割磁感线运
电磁感应 动
闭合回路磁通量变化
应用的定则或定律 安培定则(因电而生磁) 左手定则(因电而受力) 右手定则(因动而生电) 楞次定律(因磁而生电)
解析 竖直圆筒相当于闭合电路，磁铁穿过闭合电路，产生 感应电流，根据楞次定律“来拒去留”的规律，磁铁受到向 上的阻碍磁铁运动的安培力，开始时磁铁的速度小，产生的 感应电流也小，安培力也小，磁铁加速运动，随着速度的增 大，产生的感应电流增大，安培力也增大，直到安培力等于 重力，磁铁匀速运动，选项C正确。 答案 C
解析 产生感应电流的条件是：穿过闭合回路中的磁通量发生 变化，引起磁通量变化的原因有①闭合回路中的磁场变化；② 在磁场不变的条件下，闭合回路中的有效面积变化；③闭合回 路的面积、磁场均变化。选项A、B、C中的闭合回路的面积及 回路中的磁场均不变，故选项A、B、C均错误；在选项D中线 圈通电或断电的瞬间改变了电流的大小，使另一个闭合回路中 的磁场发生变化，故有感应电流产生，选项D正确。 答案 D
4.[“增缩减扩”](多选)如图9所示匀强磁场
垂直于软导线回路平面，由于磁场发生
变化，回路变为圆形。则该磁场( )
A.逐渐增强，方向向外
B.逐渐增强，方向向里
图9
C.逐渐减弱，方向向外
D.逐渐减弱，方向向里
解析 软导线回路变为圆形，线圈的面积变大，根据楞次定
律可知，穿过回路平面向里或向外的磁感应强度在逐渐减弱，
积S与B的乘积。 2.公式：Φ＝_B__S。 3.单位：1 Wb＝_1__T__·m__2__。 4.公式的适用条件
(1)匀强磁场； (2)磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。 5.磁通量的意义 磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
知识点二、电磁感应现象 感应电流的产生条件 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. 感应电流的产生条件 (1)条件：穿过闭合电路的磁通量_发__生__变__化__。 (2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做_切__割__磁__感__线___运动。 3.产生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，那么只有__感__应__电__动__势_，而 无___感__应__电__流_。
知识点三、楞次定律 阻碍
磁通量
运动方向 切割
[思考]
如图1所示，矩形闭合线圈abcd竖直放置，
OO′是它的对称轴，通电直导线AB与OO′
平行，且AB、OO′所在平面与线圈平面垂
直，AB中通有如图所示的电流I，请回答：
(1)穿过线圈abcd中的磁通量为多少？
(2)AB中电流I逐渐增大，线圈abcd中有感
图4 A.始终由A→B→C→A B.始终由A→C→B→A C.先由A→C→B→A再由A→B→C→A D.先由A→B→C→A再由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，则感应电流产生的磁场垂直桌面下， 由 右 手 螺 旋 定 则 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，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，由右手螺旋 定则可知感应电流方向仍然为A→B→C→A，A正确。 答案 A
线框左边受到的安培力方向向右，右边受到的安培力向左，离导线
越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所
以金属线框所受安培力的合力方向向右，故 B 正确，A、C、D 错误。
答案 B
方法提炼 1.判断感应电流的方法 (1)楞次定律 (2)右手定则 2.判断感应电流方向的“四步法”
【变式训练】 2.(2014·海南单科，1)如图7，在一水平、固定的闭合导体圆环上
【例3】 如图8所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形 线圈。当一竖直放置的通有恒定电流的螺线管沿线圈中线AB正 上方水平快速通过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支 持力FN及在水平方向的运动趋势，下列说法中正确的是( )
图8
A.FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左 B.FN先大于mg后小于mg，运动趋势先向右后向左 C.FN先小于mg后大于mg，运动趋势先向左后向右 D.FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右 解析 通电螺线管从线圈正上方快速通过时，通过线圈的磁通量 先增大后减小。当通过线圈磁通量增大时，为阻碍其增大，在竖 直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其 重力，在水平方向上线圈有向右运动的趋势；当通过线圈的磁通 量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势， 所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上线圈有向右运 动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重 力，运动趋势总是向右，D正确。 答案 D
解析 开关闭合后，线圈A插入或拔出线圈B都会引起穿过线 圈B的磁通量的变化，从而使电流计指针偏转，选项A正确； 线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通 量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；开关闭合后， 滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线 圈A的电流变化，使线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发 生偏转，选项C、D错误。 答案 A