高考物理《电磁感应现象楞次定律》专题复习名师导学案.docx
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高考物理《电磁感应现象楞次定律》专题复习名师导学案
第9章电磁感应
第1课时 电磁感应现象 楞次定律
考纲解读
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=____.
适用条件:
①匀强磁场.
②S为垂直磁场的____.面积.
(3)磁通量是____.
(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____;当它跟磁场方向平行时,磁通量为____;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____.
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____时,闭合导体回路中有____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:
穿过闭合回路的____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____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____,该过程遵循能量守恒定律.
例1
如图1所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( )
图1
A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba方向电流出现
B.ΔΦ1=ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda方向电流出现
C.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba
方向电流出现
D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda
方向电流出现
递进题组
1.[磁通量的计算]如图2所示,一水平放置的N匝矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,则此过程中磁通量的改变量的大小是( )
图2
A.
BSB.
NBS
C.
BSD.
NBS
2.[电磁感应现象的判断]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3所示连接.下列说法中正确的是( )
图3
A.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,
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
3.[电磁感应现象的判断]如图4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,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )
图4
A.ab向右运动,同时使θ减小
B.使磁感应强度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B
D.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角
(0°<θ<90°)
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,并确定该回路的磁通量Φ.
(3)
考点二 楞次定律的应用
1.楞次定律
(1)内容:
感应电流的磁场总要____引起感应电流的____的变化.
(2)适用情况:
所有的电磁感应现象.
2.楞次定律中“阻碍”的含义
3.楞次定律的使用步骤
图5
例2
北半球地磁场的竖直分量向下.如图5所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向.下列说法中正确的是( )
A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势高
B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低
C.若以ab边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为a→b→c→d→a
D.若以ab边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为a→d→c→b→a
变式题组
4.[楞次定律的应用]如图6所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是( )
图6
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
5.[楞次定律的应用]如图7所示,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a( )
图7
A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转
C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转
楞次定律中“阻碍”的主要表现形式
(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”.
考点三 三定则一定律的综合应用
1.三定则一定律的比较
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
2.应用技巧
无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手判断.
“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.
例3
如图8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的左边有一如图所示的闭合电路,当PQ在一外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是( )
图8
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
递进题组
6.[多定则的综合应用]两根相互平行的金属导轨水平放置于图9所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法中正确的是( )
图9
A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→C
B.导体棒CD内有电流通过,方向是C→D
C.磁场对导体棒CD的作用力向左
D.磁场对导体棒AB的作用力向左
7.[三定则一定律的综合应用]如图10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( )
图10
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
8.[三定则一定律的综合应用]如图11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( )
图11
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
多定则应用的区别
多定则应用的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)→右手定则;
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.
【高考模拟 明确考向】
1.(2014·新课标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
2.(2013·新课标Ⅱ·19)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史实的是( )
A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系
B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说
C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流
D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,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
3.(2014·广东·15)如图12所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( )
图12
A.在P和Q中都做自由落体运动
B.在两个下落过程中的机械能都守恒
C.在P中的下落时间比在Q中的长
D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大
4.线圈在长直导线电流的磁场中,做如图所示的运动:
A向右平动,B向下平动,C绕轴转动(ad边向外转动角度θ≤90°),D向上平动(D线圈有个缺口),判断线圈中有感应电流的是( )
5.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图13所示.线圈上端与电源正极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起.则下列说法中正确的是( )
图13
A.若保持开关闭合,则铝环不断升高
B.若保持开关闭合,则铝环停留在某一高度
C.若保持开关闭合,则铝环跳起到某一高度后将回落
D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变
6.如图14所示,金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下降,在下落过程中,下列判断中正确的是( )
图14
A.金属环在下落过程中机械能守恒
B.金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量
C.金属环的机械能先减小后增大
D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力
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