2019版高考物理大一轮复习《第27讲:电磁感应现象 楞次定律》讲义(含答案解析)
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1、第十章 电磁感应第 27 讲 电磁感应现象 楞次定律考纲要求 考情分析 命题趋势1.电磁感应现象2磁通量3楞次定律2017全国卷,15高考对本节内容的考查主要是以选择题的形式考查电磁感应现象、楞次定律等考点,试题难度一般不大,但命题情境形式多样,因此对本节内容的复习要注意从本质上理解把握电磁感应产生条件1磁通量(1)定义匀强磁场中,磁感应强度(B)与_垂直_于磁场方向的面积 (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_BS _.在国际单位制中,磁通量的单位是_韦伯_,符号是 ! Wb #(3)磁通密度垂直穿过单位面积的_磁感线
2、_的条数,叫做磁通密度,即 B ,磁感应强度又称S磁通密度2电磁感应现象(1)产生感应电流的条件穿过闭合电路的_磁通量_发生变化(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,线圈中就有感应电动势产生,产生感应电动势的那部分导体相当于_电源_(3)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3感应电流方向的判定(1)右手定则内容:伸开_右手_,使拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内,让磁感线从_手心垂直_进入,并使拇指指向_导体运动_的方向,这时四指所指的方向
3、就是_感应电流_的方向适用范围:适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况(2)楞次定律内容,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适用情况:所有_电磁感应_现象1判断正误(1)穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关( )(2)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生( )(3)穿过电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生 ( )(4)当导体切割磁感线运动时,导体中一定产生感应电流( )(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( )(6)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化( )(7)回路不闭
4、合,穿过回路的磁通量变化时,也会产生“阻碍 ”作用 ( )2MN、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( D )A若固定 ab,使 cd 向右滑动,则 abdc 回路有电流,电流方向由 a 到 b 到 d 到 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 到 d到 b 到 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,且两棒速度 vc d va b ,则 abdc 回路有电流,电流方向由c 到 d 到 b 到 a一
5、对电磁感应现象的理解1磁通量发生变化的三种常见情况(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2判断电磁感应现象是否发生的流程例 1(多选 )用如图所示的实验装置研究电磁感应现象,下列说法正确的是( AC )A当把磁铁 N 极向下插入线圈时,电流表指针发生偏转B当把磁铁 N 极从线圈中拔出时,电流表指针不发生偏转C保持磁铁在线圈中相对静止时,电流表指针不发生偏转D若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针发生偏转解析 当把磁铁 N 极向下插入线圈时,穿过线圈中的磁通量在变化,故线圈中会产生感应电流,电流表指针发生偏
6、转,选项 A 正确;当把磁铁 N 极从线圈中拔出时,线圈中也会产生感应电流,故选项 B 错误;保持磁铁在线圈中相对静止时,线圈中的磁通量没变化,故无感应电流产生,所以电流表指针不发生偏转,选项 C 正确;若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,线圈与磁铁没有相对运动,故穿过线圈的磁通量也不变,电路中无感应电流,电流表指针不发生偏转,选项 D 错误二 感应电流方向的判断1感应电流方向判断的两种方法方法一 用楞次定律判断方法二 用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线判断时注意掌心、四指、拇指的方向:(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2楞次定律和右手定
7、则的关系(1)从研究对象上说,楞次定律研究的是整个闭合回路,右手定则研究的是闭合电路中的一部分导体,即一段导体做切割磁感线运动的情况(2)从适用范围上说,楞次定律适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况( 包括一部分导体做切割磁感线运动的情况) ,右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况因此,右手定则是楞次定律的一种特殊情况一般来说,若导体不动,回路中磁通量变化,应该用楞次定律判断感应电流方向而不能用右手定则;若是回路中一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,用右手定则判断较为简单,用楞次定律进行判断也可以,但较为麻烦应用楞次定律判断感应电流方向的步骤例 2如图所示,一水平放置的矩
8、形线圈 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,从图中的位置经过位置到位置,位置和都很靠近.在这个过程中,线圈中感应电流( A )A沿 abcd 流动B沿 dcba 流动C由到是沿 abcd 流动,由到是沿 dcba 流动D由到是沿 dcba 流动,由到是沿 abcd 流动解析 由条形磁铁的磁场可知,线圈在位置时穿过闭合线圈的磁通量最少,为零,故线圈从位置到位置,从下向上穿过线圈的磁通量在减少,线圈从位置到位置,从上向下穿过线圈的磁通量在增加,根据楞次定律可知,感应电流的方向都是沿 abcd 流动三 楞次定律的推论应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为
9、: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”磁铁靠近线圈,B 感 与 B 原 反向阻碍相对运动“来拒去留”磁铁靠近,是斥力磁铁远离,是引力P、Q 是光滑固定导轨,a、 b 是可动金属棒,磁铁下移,面积应减小,a、b 靠近使回路面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”B减 小 ,线 圈 扩 张例 3(多选 )如图所示,光滑固定的金属导轨 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,一条形磁铁从高处下落接近回路时( AD )AP、Q 将相互靠拢 BP、Q 将相互远离C磁铁的加速度仍为 g D磁铁的加速度小于 g解析 根据楞次
10、定律的另一种表述感应电流的效果,总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,选项 A、D正确四 三定则一定律的综合应用1 “三定则一定律”的比较名称 基本现象应用的定则或定律电流的磁效应 运动电荷、电流产生磁场 安培定则洛伦兹力、 安培力磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则部分导体做切割磁感线运动 右手定则电磁感应闭合回路磁通量变化 楞次定律三定则、一定律的应用技巧(1)应用楞次定律,必然要用到安培定则(2)感应电流受到安培力,有时可以先用右手定则确定电流的方向,
11、再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定安培力的方向例 4(多选 )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 ( BC )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 中的感应电流方向为 M N L1 中感应电流的磁场方向向上 左 手 定 则 安 培 定 则 Error!.若 L2 中磁场方向向上减弱 PQ 中电流方
12、向为 Q P 且减小 向 楞 次 定 律 安 培 定 则 右 手 定 则 右减速运动;若 L2 中磁场方向向下增强 PQ 中电流方向为 P Q 且增大 向 安 培 定 则 右 手 定 则 左加速运动故选项 B、C 正确1在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动,开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为 .在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面( B )A维持不动B将向使 减小的方向转动C将向使 增大的方向转动D将转动,因不知磁场方向,不能确定 会增大还是会减小解析 磁场增强时,穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律知线圈的转动将阻碍这种增加
13、使线圈平面向使 减小的方向转动故选项 B 正确2如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻 R 和 r,导体棒 PQ 与三条导线接触良好;匀强磁场的方向垂直纸面向里导体棒的电阻可忽略,当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是( B )A流过 R 的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流 为由 b 到 aB流过 R 的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 b 到 aC流过 R 的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流为由 a 到 bD流过 R 的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 a 到 b解析 PQ 与 cd 组成一个闭合电路,PQ 与 ab 也组成一个闭合回路,当 PQ 向左滑
14、动时,由右手定则可以判断出电流由 PQ ,故 R 中的电流由 cd,r 中电流由 ba,故选项 B 正确3物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验” 如图所示,她把一个带铁芯的线圈L、开关 S 和电源用导线连起来后,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,经重复实验,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( D )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 闭合开关 S,金属套环跳起,是因为 S 闭合瞬间,穿过套环的磁通量变化,环
15、中产生感应电流的缘故产生感应电流要具备两个条件:回路闭合和穿过回路的磁通量变化只要连接电路正确,闭合 S 瞬间,就会造成穿过套环磁通量变化,与电源的交直流性质、电压高低、线圈匝数多少均无关该同学实验失败,可能是套环选用了非导电材料的缘故,故选项 D 正确4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( B )AabcdaBdcb adC先是 d
16、c bad,后是 abcdaD先是 abcda,后是 dcbad解析 金属框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到竖起位置的过程中,磁场自abcd 的右侧面穿出,穿过线框的磁通量在减少,根据楞次定律可得电流从 adcb;金属框从竖直位置摆动到左侧最高位置的过程中,根据楞次定律不难得出感应电流的方向为dcbad 例 1(2017宁夏银川检测6 分 )如图所示,接有理想电压表的三角形导线框 ABC,在匀强磁场中向右运动,则关于导线框中有无感应电流及电压表有无示数(示数不为零则称为有示数) ,下列判断正确的是 ( )A无 有 B有 无C无 无 D有 有答题送检 来自阅卷名师报告错误致错原因扣分A因为整
17、个电路中的磁通量没有发生变化,所以整个电路中没有感应电流本题容易误认为 BC、AC 边在切割磁感线,BC 的两端有电压,故电压表有示数实际上整个电路中没有感应电流,没有电流通过电压表,故6电压表没有示数解析 无论导线框在磁场中向右做匀速运动、加速运动还是做减速运动,穿过导线框的磁通量均不变,即 0,故导线框中无感应电流产生,再由电压表的工作原理可知电压表无示数故选项 C 正确答案 C1奥斯特发现了电流能在周围产生磁场,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A、B 两线圈绕在同一个铁环上,A 与直流电源连接,B 与灵敏电流表连接实验时未发现电流表指针偏转,
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