高考难点:楞次定律考点分析
2023年高考物理热点复习:电磁感应现象 楞次定律(附答案解析)
第1页(共19页)2023年高考物理热点复习:电磁感应现象
楞次定律
【2023高考课标解读】
1.知道电磁感应现象以及产生感应电流的条件。
2.理解磁通量的定义,理解磁通量的变化、变化率以及净磁通量的概念。
3.理解棱次定律的实质,能熟练运用棱次定律来分析电磁感应现象中感应电流的方向。
4.理解右手定则并能熟练运用该定则判断感应电流的的方向。
【2023高考热点解读】
一、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积S 与B 的乘积.2.公式:Φ=BS .
3.适用条件:
(1)匀强磁场.
(2)S 为垂直磁场的有效面积.
4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”).
5.物理意义:
相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图所示,矩形abcd 、abb ′a ′、a ′b ′cd 的面积分别为S 1、S 2、S 3,匀强磁场的磁感应强度B 与平面a ′b ′cd
垂直,则:
(1)通过矩形abcd 的磁通量为BS 1cos θ或BS 3.
(2)通过矩形a ′b ′cd 的磁通量为BS 3.
(3)通过矩形abb ′a ′的磁通量为0.
6.磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1.
二、电磁感应现象
1.定义: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.条件
(1)条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化.。
楞次定律难点解析
“楞次定律”教学难点的突破方法高中物理教学中楞次定律是高考的热点、重点、难点之一,其内容是:感应电流的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
该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。
要让学生学好这个定律,突破这一定律难点,除做好演示实验外,教学中还应注意让学生从以下几点着手学习。
一、分四步理解楞次定律1.明白谁阻碍谁──感应电流的磁通量阻碍产生产感应电流的磁通量。
2.弄清阻碍什么──阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。
3.熟悉如何阻碍──原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”。
4.知道阻碍的结果──阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。
二、学会楞次定律的另一种表述有人把它称为对楞次定律的深层次理解。
1.表述内容:感应电流总是反抗产生它的那个原因。
2.表现形式有三种:a.阻碍原磁通量的变化;b.阻碍物体间的相对运动,有的人把它称为“来拒去留”;c.阻碍原电流的变化(自感)。
注意:分析磁通量变化时关键在于对有关磁场、磁感线的空间分布要有足够清楚的了解,有些问题应交替利用楞次定律和右手定则分析。
三、能正确区分楞次定律与右手定则的关系导体运动切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例,所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。
用右手定则能判定的,一定也能用楞次定律判定,只是不少情况下,不如用右手定则判定来得方便简单。
反过来,用楞次定律能判定的,并不是用右手定则都能判断出来。
如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强,用右手定则就难以判定感应电流的方向;相反,用楞次定律就很容易判定出来。
四、理解楞次定律与能量守恒定律楞次定律在本质上就是能量守恒定律。
在电磁感应现象中,感应电流在闭合电路中流动时将电能转化为内能,根据能量守恒定律,能量不能无中生有,这部分能量只能从其他形式的能量转化而来。
高考物理知识点:电磁感应现象——楞次定律(解析版)
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。
高考物理重难点考点:电磁感应现象 楞次定律
课程标准内容及要求核心素养及关键能力核心素养关键能力1.通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。
知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
科学探究,基于证据得出结论探究、论证能力2.实验十四:探究影响感应电流方向的因素。
理解楞次定律。
科学探究及规律的理解应用理解能力和分析推理能力3.通过实验,理解法拉第电磁感应定律。
规律的理解和应用分析综合能力4.通过实验,了解自感现象和涡流现象。
能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。
物理概念理解能力第1讲电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个与磁场方向垂直的面积S,我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。
2.公式:Φ=BS。
3.适用条件(1)匀强磁场。
(2)S为垂直磁场的有效面积。
4.磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)。
5.物理意义图1相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
如图1所示,矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直,则:(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos__θ或BS3。
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。
6.磁通量变化:ΔΦ=Φ2-Φ1。
二、电磁感应现象1.定义: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(1)穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
3.实质产生感应电动势,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。
【自测1】(多选)下列说法正确的是()A.闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生B.穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生C.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D.当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势答案CD三、感应电流方向的判定1.楞次定律(1)内容:感应电流具有这样的方向,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
高考物理 专题十 电磁感应现象 楞次定律【高考复习课件】
B.0,Babω D.Bab,Babω
图 10-1-5
错解分析:有同学误认为 t=0 时,线圈平面与磁场方向平 行,磁通量为零,对应的磁通量的变化率也为零,选 A.
磁通量Φ=BS⊥(S⊥是线圈垂直磁场的面积),磁通量的变化 量ΔΦ=Φ2-Φ1,两者的物理意义截然不同,不能理解为磁通量 为零,磁通量的变化率也为零.
应用楞次定律时,特别要注意感应电流的磁场阻 碍的是引起感应电流的磁通量的变化,不能把“阻碍变化”简 单地理解为原磁场均匀减少.如原磁场竖直向下,均匀减小, 感应电流就是顺时针;若原磁场均匀增加,感应电流就是逆时 针.
1.(单选)(2010 年广州调研)如图 10-1-4 所示,在匀强磁 场中的矩形金属轨道上,有等长的两根金属棒 ab 和 cd,它们以 相同的速度匀速运动,则 ( B )
1.(双选)关于感应电动势和感应电流,下列说法中正确的 是 ( BC )
A.只有当电路闭合, 且穿过电路的磁通量发生变化时, 电路中才有感应电动势
B.只有当电路闭合,且穿过电路的磁通量发生变化时,电 路中才有感应电流
C.不管电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化, 电路中就有感应电动势
D.不管电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化, 电路中就有感应电流
图 10-1-3 A.流过 R 的电流由 d 到 c,流过 r 的电流由 b 到 a B.流过 R 的电流由 c 到 d,流过 r 的电流由 b 到 a C.流过 R 的电流由 d 到 c,流过 r 的电流由 a 到 b D.流过 R 的电流由 c 到 d,流过 r 的电流由 a 到 b
解析:根据右手定则,可判断 PQ 作为电源,Q 端电势高, 在 PQcd 回路中,电流为逆时针方向,即流过 R 的电流为由 c 到 d,在电阻 r 的回路中,电流为顺时针方向,即流过 r 的电流 为由 b 到 a.当然也可以用楞次定律,通过回路的磁通量的变化 判断电流方向.
江苏专版2025版高考物理一轮复习第九章第1节电磁感应现象楞次定律讲义含解析
电磁感应现象楞次定律(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)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变更,线框中也没有感应电流产生。
(√)(4)当导体切割磁感线时,肯定产生感应电动势。
(√)(5)由楞次定律知,感应电流的磁场肯定与引起感应电流的磁场方向相反。
(×)(6)感应电流的磁场肯定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变更。
(√)(1)1831年,英国物理学家法拉第发觉了——电磁感应现象。
(2)1834年,俄国物理学家楞次总结了确定感应电流方向的定律——楞次定律。
突破点(一) 对电磁感应现象的理解和推断1.推断感应电流的流程(1)确定探讨的回路。
(2)弄清晰回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ。
(3)⎩⎨⎧ Φ不变→无感应电流。
Φ变更→⎩⎪⎨⎪⎧ 回路闭合,有感应电流;回路不闭合,无感应电流,但有感应电动势。
2.磁通量Φ发生变更的三种常见状况(1)磁场强弱不变,回路面积变更。
(2)回路面积不变,磁场强弱变更。
(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生变更。
[题点全练]1.(2024·徐州模拟)下列各图所描述的物理情境中,没有感应电流的是( ) A.开关S 闭合稳定后,线圈N 中 B.磁铁向铝环A 靠近,铝环A 中 C.金属框从A 向B 运动,金属框中 D.铜盘在磁场中按图示方向转动,电阻R 中解析:选A 开关S 闭合稳定后,穿过线圈的磁通量保持不变,线圈不产生感应电流,故A 符合题意;磁铁向铝环A 靠近,穿过铝环A 的磁通量在增大,铝环A 产生感应电流,故B 不符合题意;金属框从A 向B 运动,穿过线框的磁通量时刻在变更,线框产生感应电流,故C 不符合题意;铜盘在磁场中按图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,产生感应电流,故D 不符合题意。
2.(2024·上海模拟)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流计及开关如图连接。
高考热点:楞次定律的三种推广
a b cp楞次定律的推广在电磁感应这一章中,楞次定律是一个重点,与之相关的题目较多,综合应用较强,学生大部分是先分析电流的方向,再分析导体受到的安培力,最后判断物体的运动,这不仅费时费力,而且还容易出错。
但若能对定律中“阻碍”的实质有一个通透的了解,求解将是事半工倍,下面我们探究楞次定律物理本源,寻求最佳解题捷径。
1.阻碍磁通量的变化,表现为磁场中有效面积的变化。
楞次定律中“阻碍”的实质是“迟滞”、“延缓”,这种效果往往表现在物体的运动会引起回路有效面积的变化,从而阻碍磁通量变化,其具体情形又有下面两种情形。
(1)只有单一方向的磁感线例1.在水平面上有光滑固定导轨m 、n 水平放置,两根相同的导体棒P 、Q 平行放置在导轨上,形成闭合回路,当一条形磁铁从高处由静止开始下落到接近回路的过程中有(设P 、Q 间作用力可忽略) ( ) A .P 、Q 将相互靠拢 B .P 、Q 将相互远离 C .P 、Q 都静止不动 D .磁铁做自由落体运动解析:本题回路中只有单一方向的磁感线,在磁铁从高处下落的过程中,回路中的磁通量增大,此时“阻碍”表现为回路的面积要减小,故P 、Q 将相互靠拢,选择A ,因回路与磁铁减有相互作用力,磁铁不可能做自由落体运动。
正确答案A 。
(2)有正反两方向的磁感线例2.如图所示,a 是一水平放置的通电的螺线管,b 是套在螺线管外的一金属弹簧圈,两者同轴放置,弹簧圈比螺线管很粗,当螺线管中有变大的电流时会引起弹簧圈的一些变化,以下说法正确的有: A . 弹簧圈会变粗B . 弹簧圈会变细C . 需要根据a 中电流的方向才能确定D . 当a 中电流的大小不变时,弹簧圈的粗细不会发生变化解析:本题中是螺线管a 产生的磁感线穿过弹簧圈b ,但有两个相反方向的磁感线穿过弹簧圈b ,其左侧视图如下,当a 中电流变大时,弹簧圈的磁通量增大,此时“阻碍”表现为弹簧圈的面积要增大,故本题选择AD 。
高三第一轮复习-电磁感应现象 楞次定律
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。
电磁感应现象 楞次定律(学生版)--2025届高考物理
电磁感应现象楞次定律1.高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题楞次定律2024年江苏卷、广东卷实验题探究影响感应电流方向的因素2024年北京卷2.命题规律及备考策略【命题规律】高考对楞次定律和右手定则的考查形式多以选择题的形式,题目较为简单,同时,这两部分内容会在某些有关电磁感应的综合性的计算题中会有应用。
【备考策略】1.理解和掌握楞次定律、右手定则。
2.能够利用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。
【命题预测】重点关注楞次定律和右手定则的应用。
一、磁通量1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的平面,其面积S与B的乘积叫作穿过这个面积的磁通量。
2.公式:Φ=BS,单位是韦伯,符号是Wb。
3.适用条件(1)匀强磁场。
(2)S为垂直于磁场的有效面积。
4.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。
5.磁通量的变化量:ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1。
二、电磁感应现象1.定义: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作电磁感应。
2.感应电流的产生条件(1)表述一:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
(2)表述二:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
3.实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势,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。
三、感应电流方向的判定1.楞次定律(1)内容:感应电流具有这样的方向,即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: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。
(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。
考点一电磁感应现象考向1磁通量及磁通量的变化1.磁通量的计算(1)公式:Φ=BS。
适用条件:①匀强磁场;②磁场与平面垂直。
高考物理考点详析 电磁感应现象 楞次定律
一、电磁感应现象1.概念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(1)闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动;(2)穿过闭合回路的磁通量发生变化;①磁场强弱不变,回路面积改变;②回路面积不变,磁场强弱改变;③回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变。
注意:当回路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源。
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电能。
二、感应电流方向的判定1.右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从掌心进入,大拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向,就是感应电流的方向。
适用范围:适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。
2.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)理解楞次定律中“阻碍”的含义:(3)运用楞次定律判定感应电流方向的步骤:a.明确穿过闭合电路的原磁场方向;b.明确穿过闭合电路的原磁通量是如何变化的;c.根据楞次定律确定感应电流的磁场方向;d.利用安培定则判定感应电流的方向。
注意:导体切割磁感线产生感应电流的方向用右手定则较简便;变化的磁场产生感应电流只能用楞次定律判断。
具体流程如图:三、楞次定律应用的推广楞次定律描述的是感应电流与磁通量变化之间的关系,常用于判断感应电流的方向或其所受安培力的方向,一般有以下四种呈现方式: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”。
四、“三个定则、一个定律”的综合应用技巧1.应用现象及规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的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2.应用技巧多定则应用的关键是抓住因果关系:无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断。
楞次定律高考知识点
楞次定律高考知识点楞次定律(也称为法拉第电磁感应定律)是电磁学中的重要定律之一。
它描述了磁感应强度和电动势的关系,是理解电磁感应现象的基础。
楞次定律在高考物理考试中常常被问到,掌握好这个知识点对考试取得好成绩非常重要。
楞次定律由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出,他发现通过变化的磁场中的导体回路会感应出电动势。
法拉第通过一系列实验验证了这一观点,并总结出了楞次定律,即当导体回路内的磁通量发生变化时,回路中就会感应出电动势。
楞次定律可以用以下数学形式表示:\(\mathcal{E}=-\frac{{\Delta \Phi_B}}{{\Delta t}}\)其中,\(\mathcal{E}\)表示感应电动势,\(\Delta \Phi_B\)表示磁通量的变化量,\(\Delta t\)表示时间的变化量。
楞次定律的负号表示感应电动势的方向和磁通量的变化方向相反。
楞次定律的应用非常广泛。
在电磁感应中,我们常常使用楞次定律来计算感应电流的大小和方向。
当磁场和导体运动相对运动时,如通过导线的磁通量发生变化,就会在导线中感应出电流。
根据楞次定律,我们可以判断感应电流的方向,从而理解各种电磁感应现象。
楞次定律还可以解释许多实际应用中的现象。
例如,变压器时常被用来改变交流电的电压。
当交流电通过一个线圈产生变化的磁场时,由于磁通量的变化,会在另一个线圈中感应出电动势,从而改变电压。
这个现象正是楞次定律的应用。
另一个实际应用是电磁感应发电机的工作原理。
当导体通过磁场运动时,如风力发电机中的转子旋转,通过磁场的磁通量发生变化,就会感应出电动势,从而产生电流。
这个过程也是楞次定律的应用。
楞次定律的理解对于解题非常重要。
在一些高考物理题目中,我们需要根据题目中的条件,利用楞次定律来计算感应电流的大小和方向。
比如,当导体通过磁场的速度发生变化时,我们可以通过楞次定律计算电动势、电流等。
掌握好楞次定律可以帮助我们解决这类问题。
楞次定律的应用知识点
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作一、考查楞次定律的应用楞次定律的应用主要考查的内容主标题:楞次定律的应用副标题:剖析考点规律,明确高考考查重点,为学生备考提供简洁有效的备考策略。
关键词:楞次定律难度:3重要程度:5内容:考点剖析:楞次定律是高中物理的基本定律,从近几年的高考可以看出,对楞次定律的考查几乎每年都有,高考主要考查考生熟练运用楞次定律判断感应电流的方向,由感应电流的方向判断引起感应电流的原磁场方向及磁通量变化,出题以选择题为主。
楞次定律的文字表述简明扼要,初学时常常不能完全理解它的含义。
要正确理解楞次定律需要注意以下两点。
1.定律中有两个磁场——引起感应电流的磁场(原磁场)和感应电流的磁场。
原磁场的变化产生感应电流,感应电流的磁场阻碍原磁场的变化。
2.理解定律的关键在于理解“阻碍”的含义:“阻碍”不是“阻止”,不是使原磁场的变化停止,阻碍作用只是“延缓”原磁场的变化,没有原磁场的变化就不会有感应电流的产生;“阻碍”的对象是原磁场的变化而不是原磁场,不能把“阻碍”简单理解为“相反”;阻碍不仅有“反抗”原磁场增加的含义,还有“补偿”原磁场减弱的含义。
楞次定理可推广为:感应电流的效果总是“反抗”引起感应电流的原因。
常有以下几种表现:1.阻碍原磁通量的变化——“增反减同”。
如果原磁场的磁通量是增加的,感应电流就产生一个反向的磁场“反抗”原磁场的增加;如果原磁场的磁通量是减小的,感应电流就产生一个同向磁场对原磁场进行“补偿”。
2.阻碍导体的相对运动——“来拒去留”。
从运动效果上看,也可形象地表述为“敌进我退”、“敌逃我追”。
典型例题例1.(2014·全国卷)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】C.本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律。
楞次定律(解析版)
楞次定律感应电动势产生的条件:(1)有效切割磁感线;(2)闭合电路磁通量发生变化楞次定律1、楞次定律的内容感应电流总具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(楞次定律解决的是感应电流的方向问题)2、对“阻碍”意义的理解:(1)阻碍原磁场的变化。
“阻碍”不是阻止,而是“延缓” ,感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化,只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了,原磁场的变化趋势不会改变,不会发生逆转.(2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流.(3)阻碍不是相反.当原磁通减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动.(4)由于“阻碍” ,为了维持原磁场的变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,从而导致其它形式的能转化为电能.因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现.3、楞次定律的应用步骤楞次定律的应用应该严格按以下四步进行:①确定原磁场方向;②判定原磁场如何变化(增大还是减小);③确定感应电流的磁场方向(增反减同);④根据安培定则判定感应电流的方向。
4、解法指导:(1)常规法:据原磁场(B 原方向及ΔΦ情况)楞次定律确定感应磁场( B 感方向)安培定则由楞次定律可知, 感应电流的 “效果”总是阻碍引起感应电流的 “原因”,深刻理解 “阻 碍”的含义 .据"阻碍 "原则,可直接对运动趋势作出判断,更简捷、迅速 .例 1】 如图所示, a 、 b 、 c 三个闭合线圈放在同一平面内,当 a 线圈中有电流 I 通过 时,它们的磁通量分别为 Φa 、 Φb 、 Φc ,下列判断正确的是( A . Φa <Φb < Φc B . Φa > Φb > Φc C . Φa < Φc < Φb D .Φa >Φc > Φb 解析 当 a 中有电流通过时,穿过 a 、 b 、c 三个闭合线圈垂直纸面向里的磁感线条数一 样多,向外的磁感线条数 c 最多,其次是 b ,a 中没有向外的磁感线,因此穿过闭合线圈的 净磁感线条数 a 最多, b 次之, c 最少,即 Φa > Φb > Φc ,故选项 B 正确。
高中物理楞次定律知识点总结
高中物理楞次定律知识点总结楞次定律(Lenz's law)是一条电磁学的定律,可以用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向。
下面是小编给大家带来的高中物理楞次定律知识点,希望对你有帮助。
高中物理楞次定律知识点总结1、1834年德国物理学家楞次通过实验总结出:感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
即磁通量变化感应电流感应电流磁场磁通量变化。
2、当闭合电路中的磁通量发生变化引起感应电流时,用楞次定律判断感应电流的方向。
楞次定律的内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流为磁通量变化。
楞次定律是判断感应电动势方向的定律,但它是通过感应电流方向来表述的。
按照这个定律,感应电流只能采取这样一个方向,在这个方向下的感应电流所产生的磁场一定是阻碍引起这个感应电流的那个变化的磁通量的变化。
我们把“引起感应电流的那个变化的磁通量”叫做“原磁道”。
因此楞次定律可以简单表达为:感应电流的磁场总是阻碍原磁通的变化。
所谓阻碍原磁通的变化是指:当原磁通增加时,感应电流的磁场(或磁通)与原磁通方向相反,阻碍它的增加;当原磁通减少时,感应电流的磁场与原磁通方向相同,阻碍它的减少。
从这里可以看出,正确理解感应电流的磁场和原磁通的关系是理解楞次定律的关键。
要注意理解“阻碍”和“变化”这四个字,不能把“阻碍”理解为“阻止”,原磁通如果增加,感应电流的磁场只能阻碍它的增加,而不能阻止它的增加,而原磁通还是要增加的。
更不能感应电流的“磁场”阻碍“原磁通”,尤其不能把阻碍理解为感应电流的磁场和原磁道方向相反。
正确的理解应该是:通过感应电流的磁场方向和原磁通的方向的相同或相反,来达到“阻碍”原磁通的“变化”即减或增。
楞次定律所反映提这样一个物理过程:原磁通变化时( 原变),产生感应电流(I感),这是属于电磁感应的条件问题;感应电流一经产生就在其周围空间激发磁场( 感),这就是电流的磁效应问题;而且I感的方向就决定了感的方向(用安培右手螺旋定则判定); 感阻碍原的变化——这正是楞次定律所解决的问题。
高中物理重难点(细说楞次定律)
高中物理重难点(细说楞次定律)
楞次定律是高中物理电磁感应中重要的内容,楞次定律在高中既是一个重点,也是一个难点。
首先来看看楞次定律的定义:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。
对于高中生来说,这个定义读起来都比较别扭,理解起来就更难了。
于是我们用更简单的方法去判断感应电流的方向(增反减同)。
所谓增反减同就是指当磁通量增加时,感应电流产生的磁场和原磁场方向相反,磁通量减少时,方向相同。
具体的步骤有四步:
一、判断原磁场方向。
所谓原磁场就是指引起感应电流的磁场,常见的有磁铁,或者通电的导线产生的磁场。
二、判断磁通量的变化。
磁通量的变化由磁感应强度和线圈横截面积相乘决定,判断磁通量的变化时,注意磁通量是一个标量,他只与原磁场磁感应强度在线圈中的大小有关,和方向是无关的,所以不要被原磁场方向干扰了。
这一步要判断磁通量是增加还是减少。
三、判断感应电流产生的感应磁场方向。
由于磁通量发生变化,闭合线圈中就会产生感应电流,感应电流就会产生一个磁场。
如果第二步中的磁通量增加,感应磁场方向就和原磁场相反,如果磁通量减少,感应磁场方向就和原磁场相同。
四、判断感应电流方向。
判断出感应电流产生的磁场方向过后,用右手定则判断感应电流方向,大拇指指向感应磁场方向,四指就是感应电流的方向。
具体规律可以看下面的表格,以便加深理解:。
2022-2023年高考物理一轮复习 楞次定律法拉第电磁感应定律课件(重点难点易错点核心热点考点)
解析:线圈贴着模具上下移动的过程中,由于穿过线圈的磁 通量不变,可知不会产生感应电流,选项A、C错误,B正 确;若线圈平面放置不水平,则移动过程中由于穿过线圈的 磁通量不变,也不会产生感应电流,选项D错误。 答案:B
解析:(1)感应电动势的平均值E=ΔΔΦt 磁通量的变化ΔΦ=BΔS 解得E=BΔΔtS 代入数据得E=0.12 V。 (2)平均电流I=RE 代入数据得I=0.2 A 根据楞次定律知,感应电流的方向为顺时针,如图所示。 (3)电荷量q=IΔt 代入数据得q=0.1 C。 答案:(1)0.12 V (2)0.2 A 电流方向见解析图 (3)0.1 C
i=
E R
可知,第1
s内图线斜率大,对应的电流大,可知选项B
正确,C错误。 答案:B
解析:(1)环形金属工件电阻为R=2πrR0+9×2πrR0=20πrR0 =6.28×10-3 Ω 在0~23T时间内的感应电动势为 E=ΔΔBt ·πr2=6.28 V 电流为I=ER=1.0×103 A 由楞次定律得到电流沿逆时针方向,i-t关系图像如图所示。
考点二 电磁感应中的图像问题 本考点是高考命题的热点,图像的种类较多,有随时 间t变化的图像,如B -t、Φ -t、E -t、F -t、i -t等图像;有 随位移x变化的图像,如E-x、i -x等图像。此类问题综合性 较强,应用知识较多,如左手定则、右手定则、安培定 则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运 动定律等。建议对本考点重点攻坚。
ΔB Δt
·S,其中S为线圈内磁场区的面积,不一定
等于线圈的面积。
3.在比较电势高低时要区分电源的内电路和外电路。 如诊断卷第4题,在第1 s内,AB边切割磁感线为电源,电流 方向由低电势指向高电势,A点电势高,CD边为外电路部 分,电流方向由高电势指向低电势,D点电势高。
2025高考物理备考教案含答案解析 第1讲 电磁感应现象 楞次定律
第十二章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.知道磁通量.通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件.知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响.2.探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律.电磁感应现象及感应电流方向的判断2023:山东T12;2020:全国ⅡT14,天津T6;2019:浙江4月T21 1.物理观念:理解电磁感应现象;用能量的观点解释楞次定律.2.科学思维:运用电磁感应现象及“三定则、一定律”分析相关问题.3.科学探究:观察、分析电磁感应现象,探究、论证产生感应电流的条件.4.科学态度与责任:通过了解电磁感应的实际应用,体会科技进步对人类生活和社会发展的重要影响,增强社会责任感.楞次定律推论的应用2022:上海T15;2020:全国ⅢT14,江苏T3;2019:全国ⅢT14,上海T10“三定则、一定律”的应用2022:江苏T3命题分析预测高考主要考查电磁感应现象的分析与判断、楞次定律推论的应用以及“三定则、一定律”的应用,多以选择题的形式呈现,难度较小.预计2025年高考将继续考查应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向.电磁感应现象在生产生活中有着广泛的应用,一些相关的生活化的素材将是高考命题的热点素材.考点1电磁感应现象及感应电流方向的判断1.电磁感应现象2.楞次定律与右手定则定律或定则内容适用范围楞次定律感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要[8]阻碍引起感应电流的[9]磁通量的变化一切电磁感应现象右手定则如图,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[10]磁感线从掌心进入,并使拇指指向[11]导线运动的方向,这时四指所指的方向就是[12]感应电流的方向导线[13]切割磁感线产生感应电流3.感应电流方向的判断(1)用楞次定律判断①楞次定律中“阻碍”的含义②应用楞次定律的思路(2)用右手定则判断该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流,注意三个要点:①掌心——磁感线穿入;②拇指——指向导体运动的方向;③四指——指向感应电流的方向.每当高考考生入场时,监考老师要用金属探测器对考生进行安检,当探测器靠近金属物体时,探测器就会发出警报.判断下列说法的正误.(1)探测器靠近非金属物体时不发生报警现象.(√)(2)探测器靠近金属物体报警时利用了静电感应现象.(✕)(3)探测器靠近金属物体和远离金属物体时产生的感应电流方向不同.(√)如图所示,在光滑水平面上,通有电流I的长直导线附近有一个矩形线圈ABCD,线圈与导线始终在同一个平面内.线圈在导线的一侧,垂直于导线左右平移时,其中产生了A→B→C→D→A方向的电流.已知距离载流直导线较近的位置磁场较强.则线圈在向左(选填“左”或“右”)移动.如果通电导线电流减小,线圈将向左(选填“左”或“右”)运动.如果矩形线圈周长不变,由矩形突然变成圆形,在此过程中,线圈中有(选填“有”或“无”)感应电流.解析选择矩形线圈为研究对象,画出通电直导线一侧的磁感线分布如图所示,磁感线方向垂直于纸面向里,用“×”表示.已知矩形线圈中感应电流的方向为A→B→C→D→A,根据安培定则,感应电流的磁场方向是垂直于纸面向外的,用矩形中心的圆点“·”表示.根据楞次定律,感应电流的磁场应该是阻碍穿过线圈的磁通量变化的.现在已经判明感应电流的磁场垂直于纸面向外,跟原来磁场的方向相反.因此,线圈移动时通过它的磁通量一定在增加,这说明线圈在向左移动.如果通电导线电流减小,穿过线圈的磁通量将减少,根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少,线圈将向左运动.由矩形突然变成圆形,穿过线圈的磁通量发生变化,在此过程中,线圈中有感应电流.如图,假定导体棒CD不动,磁感应强度B减小但方向不变.(1)我们研究的是哪个闭合导体回路?(2)磁感应强度减小时,穿过这个闭合导体回路的磁通量是增加还是减少?(3)感应电流的磁场应该是沿哪个方向的?(4)导体棒CD中的感应电流是沿哪个方向的?答案(1)CDEF(2)减少(3)与原磁感应强度方向相同(4)从D到C命题点1感应电流有无的判断1.下列各图所描述的物理情境中,没有感应电流的是(A)A BC D解析开关S闭合稳定后,穿过线圈N的磁通量保持不变,线圈N中不产生感应电流;磁铁向铝环A靠近,穿过铝环A的磁通量在增大,铝环A中产生感应电流;金属框从A向B 运动,穿过金属框的磁通量时刻在变化,金属框中产生感应电流;铜盘在磁场中按题图所示方向转动,铜盘的无数辐条切割磁感线,与外电路构成闭合回路,产生感应电流.故选A.方法点拨判断感应电流有无的方法命题点2感应电流方向的判断2.[2023海南]汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向的电流,当汽车经过线圈时(C)A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B.汽车进入线圈1过程产生的感应电流方向为abcdC.汽车离开线圈1过程产生的感应电流方向为abcdD.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同解析由安培定则可知,线圈1、2产生的磁场方向都是竖直向下的,A错误;汽车进入线圈1时,线圈abcd中向下的磁通量增加,由楞次定律可判断,线圈abcd中的感应电流方向与线圈1中的电流方向相反,是逆时针,即感应电流方向为adcb,同理,汽车离开线圈1时,线圈abcd中向下的磁通量减少,线圈abcd中的感应电流方向是顺时针,即感应电流方向为abcd,故B错误,C正确;由楞次定律可知,安培力为阻力,与速度方向相反,D 错误.3.[右手定则/2023广东佛山模拟]如图所示,光滑平行金属导轨PP'和QQ',都处于同一水平面内,P 和Q 之间连接一电阻R ,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现在垂直于导轨放置一根导体棒MN ,用一水平向右的力F 拉动导体棒MN ,以下关于导体棒MN 中的感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是(A)A.感应电流方向是N →M ,安培力水平向左B.感应电流方向是M →N ,安培力水平向左C.感应电流方向是N →M ,安培力水平向右D.感应电流方向是M →N ,安培力水平向右解析根据右手定则判断可知导体棒MN 中的感应电流方向是N →M ,根据左手定则判断可知MN 所受安培力的方向水平向左,故A 正确,B 、C 、D 错误.方法点拨楞次定律的本质是能量守恒,右手定则是楞次定律的特例,楞次定律适用于所有的电磁感应现象,而右手定则适用于一段导体在磁场中切割磁感线运动的情况.考点2楞次定律推论的应用楞次定律的推论增反减同磁体靠近线圈,B 感与B 原方向相反当I 1增大时,环B 中的感应电流方向与I 1相反;当I 1减小时,环B 中的感应电流方向与I 1相同来拒去留磁体靠近,是斥力;磁体远离,是引力.阻碍磁体与圆环的相对运动增缩减扩(适用于单向磁场)P 、Q 是光滑固定导轨,a 、b 是可动金属棒,磁体下移(上移),a 、b 靠近(远离),使回路面积有缩小(扩大)的趋势增离减靠当开关S 闭合时,左环向左摆动、右环向右摆动,远离通电线圈.当开关断开时,情况相反.通过远离和靠近阻碍磁通量的变化说明以上情况“殊途同归”,实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化如图所示,一轻质绝缘横杆两侧各固定一铝环,横杆可绕中心点自由转动,拿一条形磁铁插向A 环,后又取出插向B 环.判断下列说法的正误.(1)磁铁插向A 环,横杆发生转动.(√)(2)磁铁插向B 环,横杆发生转动.(✕)(3)磁铁插向A 环,A 环中产生感应电动势和感应电流.(√)(4)磁铁插向B 环,B 环中不产生感应电动势和感应电流.(✕)引起感应电流的原因感应电流产生的效果如何“阻碍”口诀闭合回路中的磁通量变化在闭合回路中产生磁场感应电流在闭合回路中产生的磁场在磁通量增加时与原磁场方向相反,反之相同增反减同导体相对运动产生安培力产生的安培力总是阻碍导体的相对运动,而不是阻碍导体的运动来拒去留线圈中磁通量变化产生安培力使线圈面积变化线圈面积在磁通量增加时有收缩趋势,反之则扩大增缩减扩命题点1阻碍原磁通量的变化——“增反减同”4.[楞次定律]如图所示,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环.圆环初始时静止.将图中开关S 由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到(B)A.拨至M端或N端,圆环都向左运动B.拨至M端或N端,圆环都向右运动C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动解析将开关S由断开状态拨至M端或N端,都会使线圈中的电流突然增大,穿过右边圆环的磁通量突然增大,由楞次定律可知,圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大,B正确,A、C、D均错误.命题点2阻碍相对运动——“来拒去留”5.[2023河北邢台模拟]如图所示,当条形磁铁突然向闭合铜环运动时,铜环的运动情况是(A)A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.竖直向上运动解析由于条形磁铁相对铜环向右运动,铜环中产生感应电流,由楞次定律可知,铜环中的感应电流的磁场将阻碍由于磁铁的靠近而引起的磁通量的增大,铜环将向右运动以阻碍这种相对运动,A正确.命题拓展命题情境变化若用弹簧悬挂条形磁铁,磁铁下端的水平桌面上放一个固定的闭合铜环,并使磁铁上下振动,如图所示.磁铁在向下运动的过程中,判断铜环给磁铁的磁场力方向.答案向上解析根据楞次定律的“来拒去留”,磁铁向闭合铜环靠近,受到阻力作用,即铜环给磁铁的磁场力向上.命题点3使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”6.如图所示,水平桌面上放有一个闭合铝环,在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断正确的是(A)A.铝环有收缩的趋势,对桌面的压力增大B.铝环有收缩的趋势,对桌面的压力减小C.铝环有扩张的趋势,对桌面的压力减小D.铝环有扩张的趋势,对桌面的压力增大解析根据楞次定律可知,当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,穿过闭合铝环的磁通量增大,因此铝环有收缩的趋势,同时有远离磁铁的趋势,从而阻碍磁通量的增大,故增大了和桌面的挤压程度,从而使铝环对桌面的压力增大,A正确,B、C、D错误.考点3“三定则、一定律”的应用“三定则、一定律”的比较定则或定律适用的现象因果关系安培定则电流的磁效应——电流、运动电荷产生的磁场因电生磁(1)安培力——磁场对通电导线的作用力;左手定则因电受力(2)洛伦兹力——磁场对运动电荷的作用力右手定则导体做切割磁感线运动产生的电磁感应现象因动生电楞次定律穿过闭合回路的磁通量变化产生的电磁感应现象因磁生电(1)如图,已知导线运动方向与感应电流的方向,可根据右手定则画出磁场方向,请在图上画出.(2)如图,已知电流方向与磁场方向,可根据左手定则画出导线在磁场中的受力方向,请在图上画出.7.如图所示,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场方向垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆形金属线框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(D)A.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,则其速度v方向向右,由右手定则可知,金属杆PQ中的感应电流方向由Q指向P,则PQRS中感应电流沿逆时针方向.PQRS中感应电流产生的磁场垂直纸面向外,穿过T的总磁通量减少,根据楞次定律和安培定则可知,T中的感应电流沿顺时针方向,D正确.命题拓展命题条件拓展(1)若金属杆PQ不动,让线圈T突然向右运动,在运动开始的瞬间,判断T中感应电流的情况.(2)若金属杆PQ与线圈T都不动,增大匀强磁场的磁感应强度,判断T中感应电流的情况.答案(1)金属杆PQ不动,让线圈T突然向右运动,在运动开始的瞬间,T内的磁通量不发生变化,所以T中没有感应电流.(2)若金属杆PQ与线圈T都不动,增大匀强磁场的磁感应强度,则T内的磁通量增大,根据楞次定律和安培定则可知,T中的感应电流沿逆时针方向.方法点拨二次感应问题的程序分析法电磁感应现象在生活实际中的应用电磁感应现象在生产、生活中有着广泛的应用,如测量列车速度和加速度的装置、电梯坠落的应急安全装置、安检门、电磁炉、磁悬浮列车等,这些生活化的素材将是未来高考命题的热点素材之一.1.[测量列车速度和加速度的装置]为了测量列车运行的速度和加速度的大小,可采用如图甲所示的装置,它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出).当列车经过线圈上方时,线圈中产生的电流被记录下来,P、Q为接测量仪器的端口,若俯视轨道平面,磁场垂直于地面向下(如图乙所示),则在列车经过测量线圈的过程中,流经线圈的电流方向为(B)A.始终沿逆时针方向B.先沿逆时针方向,再沿顺时针方向C.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向D.始终沿顺时针方向解析列车经过线圈上方时,穿过线圈的磁通量先增大后减小,根据楞次定律和安培定则可知线圈中产生的电流方向为先沿逆时针方向,再沿顺时针方向,B正确.2.[无线充电]随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的日常生活.小到手表、手机,大到电脑、电动汽车的无线充电,都已经实现了从理论研发到实际应用的转化.如图是某无线充电手机的充电图及原理图,下列说法正确的是(C)A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电解析无线充电是互感现象的一种应用,可类比为常见的变压器,接收线圈部分的工作原理是变化的磁场产生感应电流,属于电磁感应,充电底座接交流电源时发射线圈能产生变化的磁场,可以对手机充电,线圈互感时不改变交变电流的频率,故两线圈中交变电流频率相同,A、B错误,C正确;只有具备合适的接收线圈的手机才可以进行无线充电,D错误.3.[安检门]如图所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈.工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向(从左向右看)均匀增大的电流,则(D )A.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针方向B.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大C.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针方向D.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化解析当通电线圈中有不断增大的顺时针方向的电流时,知穿过接收线圈的磁通量向右,且增大,根据楞次定律,接收线圈中产生逆时针方向的电流,即使有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针方向,故A 、C 错误;通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则通电线圈产生的磁感应强度均匀增大,所以穿过接收线圈的磁通量均匀增大,则磁通量的变化率为定值,由法拉第电磁感应定律可知,接收线圈中的感应电流大小不变,故B 错误;有金属片通过时,则穿过金属片的磁通量发生变化,金属片中会产生感应电流,感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同,所以会将该空间中的磁场的变化削弱一些,使接收线圈中的感应电流大小发生变化,故D 正确.4.[电磁驱动原理/多选]航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示.当固定线圈上突然通过直流电时,线圈左侧的金属环被弹射出去.现在线圈左侧同一位置,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,已知电阻率ρ铜<ρ铝,则合上开关S 的瞬间(BCD )A.从右侧看,环中产生沿逆时针方向的感应电流B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C.电池正、负极调换后,金属环仍将向左弹射D.若将金属环置于线圈右侧,环将向右弹射解析闭合开关S 的瞬间,金属环中的磁通量向右增大,根据楞次定律可知,从右侧看,环中产生沿顺时针方向的感应电流,A 错误;由于电阻率ρ铜<ρ铝,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流,由安培力公式可知,铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力,B 正确;电池正、负极调换后,闭合开关S 的瞬间,穿过金属环的磁通量向左增大,根据楞次定律可知,金属环仍将向左弹射,C 正确;若将金属环置于线圈右侧,则闭合开关S 的瞬间,环将向右弹射,D 正确.5.[电梯坠落的应急安全装置]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如图所示,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(B )A.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中B.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中的电流方向相反C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈A在阻碍电梯下落D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,只有闭合线圈B在阻碍电梯下落解析若电梯突然坠落,线圈闭合时,线圈内的磁通量发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍永久磁铁的运动,可起到应急避险作用,但不能阻止永久磁铁的运动,故A错误;当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A中向上的磁通量减少,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,闭合线圈B中向上的磁通量增加,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与B中感应电流方向相反,故B正确;结合A的分析可知,当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故C、D错误.1.[电磁感应现象/2020天津/多选]手机无线充电是比较新颖的充电方式.如图所示,电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量.当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后,就会在邻近的受电线圈中感应出电流,最终实现为手机电池充电.在充电过程中(AC)A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接,这样传递能量没有损失解析由题意可知送电线圈中通入正弦式交变电流,可知电流产生的磁场也呈周期性变化,A正确;由变压器的工作原理可知,受电线圈输出的电流也是正弦式交变电流,受电线圈中感应电流产生的磁场随电流的变化而变化,B错误;送电线圈和受电线圈的能量传递是通过互感现象实现的,C正确;由于送电线圈产生的磁场并没有全部穿过受电线圈,即有磁通的损失,因此该充电过程存在能量的损失,D错误.2.[利用楞次定律判断感应电流的方向/2020江苏]如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(B)A.同时增大B1减小B2B.同时减小B1增大B2C.同时以相同的变化率增大B1和B2D.同时以相同的变化率减小B1和B2解析当同时增大B1减小B2时,通过金属圆环的总磁通量增加,且方向垂直纸面向里,根据楞次定律知,感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,根据安培定则知,此时金属圆环中的感应电流沿逆时针方向,A错误;同理当同时减小B1增大B2时,金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,B正确;当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时,金属圆环中的总磁通量没有变化,仍然为0,金属圆环中无感应电流产生,C、D均错误.3.[利用左手定则判断感应电流的方向/2023山东/多选]足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上,宽为1m,电阻不计.质量为1kg、长为1m、电阻为1Ω的导体棒MN放置在导轨上,与导轨形成矩形回路并始终接触良好,Ⅰ和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场,磁感应强度分别为B1和B2,其中B1=2T,方向向下.用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为0.1kg的重物相连,绳与CD垂直且平行于桌面.如图所示,某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域Ⅰ和Ⅱ并做匀速直线运动,MN、CD与磁场边界平行.MN的速度v1=2m/s,CD的速度为v2且v2>v1,MN和导轨间的动摩擦因数为0.2.重力加速度大小取10m/s2,下列说法正确的是(BD)A.B2的方向向上B.B2的方向向下C.v2=5m/sD.v2=3m/s解析导轨的速度v2>v1,对导体棒受力分析可知导体棒受到向右的摩擦力以及向左的安培力,摩擦力大小为F f=μmg=2N,导体棒受到的安培力大小为F A1=F f=2N,由F A1=ILB1得I=1A,由左手定则可知回路中的电流方向为N→M→D→C→N.由于F f>m0g,故导轨受到的安培力水平向右,安培力大小为F A2=F f-m0g=1N,由F A2=ILB2得B2=1T,由左手定则可知B2的方向向下,A错误,B正确;电路中的电流为I=1B1−2B2,代入数据解得v2=3m/s,C错误,D正确.1.如图所示,闭合线圈abcd水平放置,其面积为S,匝数为n,线圈与磁感应。
19.1楞次定律(原卷版)
19.1 楞次定律判断感应电流方向的两种方式:要点一.楞次定律1.楞次定律1.内容:感应电流具有这样的方向,即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.适用范围楞次定律适用于一切电磁感应现象通常用来判断闭合回路中磁通量发生变化时,感应电流方向.2.实质阻碍是能量守恒的反映,在克服阻碍的过程中,其他形式的能转化为电能。
2.楞次定律的理解1.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,原因产生结果,结果反过来影响原因.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“增反减同”原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,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.3.楞次定律的推广(推论)感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。
1.“增反减同”感应电流的磁场,阻碍原磁通量的变化.例如:磁体靠近(远离)线圈,B感与B原方向相反(相同).2.“来拒去留”阻碍磁场与回路间的相对运动.靠近时,体现斥力;远离时,体现引力。
3.“增缩减扩”使回路面积有扩大或缩小的趋势.磁体向下运动,磁通量增加,回路有缩小的趋势,来阻碍磁通量的变化。
4. “增离减靠”使闭合线圈远离或靠近磁体.当开关S闭合时,左环向左摆动、右环向右摆动,远离通电线圈5.自感电动势阻碍原电流的变化——“增反减同”感应电流阻碍回路中,原电流的变化,电流增加(减小)时阻碍电流增加(减小).如图:合上S,B先亮提醒:以上五种情况的本质“殊途同归”,实质上都是,采取一切手段,以不同的方式阻碍磁通量的变化.4.楞次定律的应用判断感应电流方向的“四步法”要点二.右手定则1.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,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.2.适用情况:该方法适用于切割磁感线产生的感应电流。
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楞次定律考点分析
楞次定律与力和运动的综合命题,多次以选择、填空的题型出现在高考卷面尤其是上海试卷中,充分考查考生的综合分析能力.
●难点磁场
1.(★★★★)如图16-1(a),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q、P和Q共轴.Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图16-1(b)所示.P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则
A.t1时刻N>G
B.t2时刻N>G
C.t3时刻N<G
D.t4时刻N
=G
图16—1 图16—2
2.(★★★★)如图16-2所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时,从纸外向纸内看,线框ab将
A.保持静止不动
B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动,但电源极性不明,无法确定转动方向
●案例探究
[例1](★★★)(1996年全国,3)一平面线圈
用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,释放后
让它在如图16-3所示的匀强磁场中运动,已知线圈平
面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置
Ⅱ时,顺着磁场的方向看去,线圈中的感应电流的方向分别为
位置Ⅰ位置Ⅱ
(A)逆时针方向逆时针方向
(B)逆时针方向顺时针方向
图16-3
(C)顺时针方向顺时针方向
(D)顺时针方向逆时针方向
命题意图:考查对楞次定律的理解应用能力及逻辑推理能力.B级要求.
错解分析:由于空间想象能力所限,部分考生无法判定线圈经位置Ⅰ、Ⅱ时刻磁通量的变化趋势,从而无法依据楞次定律和右手螺旋定则推理出正确选项.
解题方法与技巧:线圈第一次经过位置Ⅰ时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律,线圈中感应电流的磁场方向向左,根据右手定则,顺着磁场看去,感应电流的方向为逆时针方向.当线圈第一
次通过位置Ⅱ时,穿过线圈的磁通量减
小,可判断出感应电流为顺时针方向,
故选项B正确.
图16-4
[例2](★★★★)如图16-4甲
所示,通电螺线管与电源相连,与螺线管同一轴线上套有三个轻质闭合铝环,b 在螺线管中央,a在螺线管左端,c在螺线管右端.当开关S闭合时,若忽略三个环中感应电流的相互作用,则
A.a向左运动,c向右运动,b不动
B.a向右运动,c向左运动,b不动
C.a、b、c都向左运动
D.a、b、c都向右运动
命题意图:考查楞次定律、安培定则、左手定则的综合应用能力及逻辑推理能力.B级要求.
错解分析:找不到该题中现象间的因果关系,即感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍关系;感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系;寻找不到先行现象和后继现象间的关联点,从而无法顺利地推理判断出正确选项.
解题方法与技巧:首先应弄清楚,当开关S闭合时,由通电螺线管所产生的磁场在铝环a、b、c中的磁通量变化情况.电学知识告诉我们,通电后,该螺线管的磁场等效为一个N极在左、S极在右的条形磁铁的磁场(如图16-4乙所示),当开关S闭合时,向左通过各铝环的磁通量突然增大.
然后,由于向左通过各铝环的磁通量突然增大,根据楞次定律可知,各铝环
的感应磁场方向必然与螺线管的磁场方向相反而向右.
接着,运用安培定则可确定,各铝环的感应电流方向如图16-4乙所示,从右向左看均为逆时针方向.
最后,根据图16-4丙所提供的感应电流和原磁场的分布情况,运用左手定则可判定a、b、c三个铝环所受的安培力分别如图16-4丙所示,于是a受安培力F a作用,向左运动,c环受安培力F c作用,向右运动,而由b环受力的对称性可知,b环所受的安培力F b合力为零,b环仍然静止.因此正确答案为选项A.
●锦囊妙计
一、楞次定律中的因果关联
楞次定律所揭示的电磁感应过程中有两个最基本的因果联系,一是感应磁场与原磁场磁通量变化之间的阻碍与被阻碍的关系,二是感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系.抓住“阻碍”和“产生”这两个因果关联点是应用楞次定律解决物理问题的关键.
二、运用楞次定律处理问题的思路
1.判断感应电流方向类问题的思路
运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,即为:
(1)明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.
(2)确定感应磁场:即根据楞次定律中的"阻碍"原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向.
(3)判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向.(见例1)
2.判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略
在电磁感应问题中,有一类综合性较强的分析判断类问题,主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流,而此电流又处于磁场中,受到安培力作用,从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.(如例2)对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法:
(1)常规法:
据原磁场(B
原方向及ΔΦ情况)−
−
−
−→
−
楞次定律确定感应磁场(B
感
方向)
−−−−→−安培定则判断感应电流(I 感方向)−−−−→−左手定则导体受力及运动趋势.(见例2)
(2)效果法
由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义.据"阻碍"原则,可直接对运动趋势作出判断,更简捷、迅速.
●歼灭难点训练
1.(★★★)如图16-5所示,一闭合矩形金属线框,一半在匀强磁场中,一半在磁场外,要使线框中的感应电流为顺时针,线框应
A.沿x 轴正方向平动
B.沿y 轴正方向平动
C.沿x 轴负方向平动
D.沿y 轴负方向平动
图16—5 图16—6
2.(★★★★)如图16-6所示,匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里,abcd 为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点,将线圈拉成正方形,设线圈导线不可伸长,且线圈仍处于原先所在的平面内,则在线圈发生形变的过程中:
A.线圈中将产生abcd 方向的感应电流
B.线圈中将产生adcb 方向的感应电流
3.(★★★★★)如图16-7所示,螺线管CD 的导线绕法
不明确,当磁铁AB 插入螺线管时,电路中有图示方向的感应电
流产生,下列关于螺线管极性的判断正确的是
A.C 端一定是N 极
B.C 端一定是S 极
C.C 端的极性一定与磁铁B 端的极性相同 图16-7
D.无法判断极性的关系,因螺线的绕法不明确
4.(★★★★)如图16-8所示,A、B为两个相同的导线圈,共轴并靠近放置,若在线圈A中通有如图16-9所示的交流电,则
A.在t1~t2时间内,A、B相互吸引
B.在t2~t3时间内,A、B相互吸引
C.t1时刻两线圈间作用力为零
D.t2时刻两线圈间吸引力最大
图16—8 图16—9 图16—10
5.(★★★★)如图16-10所示,A、B为大小形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球,同时从A、B 管上端管口无初速释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是
A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的
B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的
C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的
D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的
6.(★★★★)如图16-11所示,光滑平行的两导轨水平放置,两根导体棒ab和cd平行地跨放在导轨上形成一个闭合回路,当一条形磁铁从回路正上方迅速插入回路时,导体ab和cd的运动情况
A.互相远离
B.相互靠拢
C.都不动
D.都向右运动
图16—11 图16—12
7.(★★★★)(2001年科研,7)2000年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的车速已达到每小时500千米,可载5人.如图16-12所示就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环.将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中
A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流消失
B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流仍存在
C.如A的N极朝上,B中感应电流的方向如图中所示
D.如A的N极朝上,B中感应电流的方向与图中所示的相反
参考答案:
[难点磁场]
1.AD
2.C
[歼灭难点训练]
1A 2.A 3.C 4.AC 5.AD 6.B 7.BD。