高考物理一輪復習專題十電磁感應考點一電磁感應現(xiàn)象楞次定律教學案含解析

1、專題十電磁感應考綱展示命題探究基礎點知識點1磁通量1概念：在磁感應強度為B的勻強磁場中，與磁場方向垂直的面積S和B的乘積。2公式：BS。3公式的適用條件(1)勻強磁場；(2)磁感線的方向與平面垂直，即BS。4單位：1 Wb1_T·m2。5物理意義：相當于穿過某一面積的磁感線的條數(shù)。知識點2電磁感應現(xiàn)象1“電生磁”到“磁生電”的發(fā)展里程(1)1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉，稱為電流磁效應。(2)法國物理學家安培發(fā)現(xiàn)兩根通有同向電流的平行導線相吸，通有反向電流的平行導線則相斥，并總結出安培定則(右手螺旋定則，用來判斷電流與磁場的相互關系)和左手定則(判斷

2、通電導線在磁場中受到磁場力的方向)。(3)英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律電磁感應定律。(4)俄國物理學家楞次發(fā)現(xiàn)了確定感應電流方向的定律楞次定律。2電磁感應現(xiàn)象：當閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有感應電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。3產(chǎn)生感應電流的兩種情況(1)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。(2)閉合電路的一部分導體切割磁感線運動。4電磁感應現(xiàn)象的實質：電路中產(chǎn)生感應電動勢，如果電路閉合則有感應電流產(chǎn)生。5能量轉化：發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，是機械能或其他形式的能量轉化為電能。知識點3楞次定律1楞次定律(1)內(nèi)容：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。(2)適用范圍：適用于一切回路磁

3、通量變化的情況。2右手定則(1)使用方法。讓磁感線穿入右手手心。使大拇指指向導體運動的方向。則其余四指指向感應電流的方向。(2)適用范圍：適用于部分導體切割磁感線的情況。重難點一、電磁感應現(xiàn)象的判斷1磁通量的變化磁通量是標量，但有正負之分。若規(guī)定從某一方向穿過平面的磁通量1為正，則反向穿過的磁通量2為負，求合磁通量時應注意為相反方向抵消后所剩余的凈磁通量為12。(1)磁通量的變化21。(2)幾種常見引起磁通量變化的情形。B變化，S不變，B·S。B不變，S變化，B·S。B、S兩者都變化，21，不能用B·S來計算。B和S均不變，磁感線方向與線圈平面的夾角變化。依據(jù)公式

4、中BSsin(是B與S的夾角)計算磁通量，再按21計算磁通量的變化。2電路中能否產(chǎn)生感應電流，一般可利用如下程序進行判斷3電磁感應現(xiàn)象的實質電磁感應現(xiàn)象的實質是產(chǎn)生了感應電動勢，如果回路閉合則產(chǎn)生感應電流；如果回路不閉合，則只有感應電動勢，而無感應電流。產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于電源。發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，是機械能或其他形式的能轉化為電能。特別提醒(1)公式B·S中的B應是勻強磁場的磁感應強度，S是與磁場方向垂直的平面的面積，因此可以理解為BS。如果平面與磁場方向不垂直，應把面積S投影到與磁場方向垂直的平面上，求出投影面積S，代入公式BS中計算。(2)磁通量的大小與線圈的匝數(shù)無關

5、，可從磁感線角度理解。二、感應電流方向的判斷及對楞次定律的理解1感應電流方向判斷的兩種方法(1)用楞次定律判斷(2)用右手定則判斷該方法適用于部分導體切割磁感線。判斷時注意掌心、四指、拇指的方向：掌心磁感線垂直穿入；拇指指向導體運動的方向；四指指向感應電流的方向。2楞次定律和右手定則的關系(1)從研究對象上說，楞次定律研究的是整個閉合電路，右手定則研究的是閉合電路的一部分導體，即一段導體做切割磁感線運動。(2)從適用范圍上說，楞次定律可應用于磁通量變化引起感應電流的各種情況(包括一部分導體切割磁感線運動的情況)，右手定則只適用于一段導體在磁場中做切割磁感線運動的情況。因此，右手定則是楞次定律的

6、一種特殊情況。3楞次定律中“阻礙”的含義4楞次定律與能量守恒楞次定律在本質上就是能量守恒在電磁感應現(xiàn)象中的體現(xiàn)，發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，感應電流所受安培力是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因，因此必須有外力克服安培力做功，而克服安培力做功的過程就是將其他形式的能量轉化成電能的過程。5應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟(1)明確研究對象：確定研究的是哪一個閉合回路。(2)分析原因：分析該回路中原磁通量的變化情況。(3)增反減同：根據(jù)感應電流的磁場總阻礙原磁通量的變化判定感應電流磁場的方向。(4)方向判定：根據(jù)安培定則由感應電流磁場方向判定感應電流方向。特別提醒(1)電磁感應現(xiàn)象中因果相對的關系恰好反映了自然界的

7、這種對立統(tǒng)一規(guī)律。對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的“效果”總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因。(2)閉合回路中的磁通量沒有改變時，回路中不產(chǎn)生感應電流，但由于導線切割磁感線，可以產(chǎn)生感應電動勢，故應該注意到有感應電流必有感應電動勢，但有感應電動勢不一定有感應電流。導體中電勢的高低可利用右手定則進行判斷。三、楞次定律的推論及綜合應用1楞次定律的推論對楞次定律中“阻礙”的含義可推廣為感應電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因，具體概括如下：(1)當回路的磁通量發(fā)生變化時，感應電流的效果就阻礙原磁通量的變化，即“增反減同”；(2)當出現(xiàn)引起磁通量變化的相對運動時，感應電流的效果就阻礙(導體間的)

8、相對運動，即“來拒去留”；(3)當回路可以形變時，感應電流可以使線圈面積有擴大或縮小的趨勢，即“增縮減擴”；(4)當回路磁通量變化由自身電流變化引起時，感應電流的效果是阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)，即“增反減同”。2對楞次定律的列表說明內(nèi)容例證阻礙原磁通量變化“增反減同”磁鐵靠近線圈，B感與B原反向阻礙相對運動“來拒去留”磁鐵靠近，是斥力磁鐵遠離，是引力使回路面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴” P、Q是光滑固定導軌，a、b是可動金屬棒，磁鐵下移，a、b靠近阻礙原電流的變化“增反減同”合上S，B先亮3.三定則、一定律的比較基本現(xiàn)象應用的定則或定律運動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流

9、有作用力左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律4.左、右手的應用技巧(1)無論是“安培力”還是“洛倫茲力”，只要是“力”都用左手判斷。(2)“電生磁”或“磁生電”均用右手判斷。5三個定則和一個定律的因果關系(1)因電而生磁(IB)安培定則；(2)因動而生電(v、BI安)右手定則；(3)因電而受力(I、BF安)左手定則；(4)因磁而生電(、BI安)楞次定律。特別提醒(1)當只強調(diào)感應電流產(chǎn)生的效果，而不涉及感應電流方向的判定時，靈活應用楞次定律和推廣結論，可使解題更快捷。(2)利用楞次定律的推論解題的優(yōu)點是簡單迅速，但要正確區(qū)分涉及的兩個磁場(一是引起感應電流

10、的原磁場，二是感應電流的磁場)或兩個電流(產(chǎn)生原磁場的原電流及感應電流)。當涉及導體間相對運動時用“來拒去留”；涉及磁通量變化及原電流變化時用“增反減同”。 1思維辨析(1)磁通量雖然是標量，但有正、負之分。()(2)當導體切割磁感線運動時，導體中一定產(chǎn)生感應電流。()(3)穿過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關。()(4)電路中磁通量發(fā)生變化時，就一定會產(chǎn)生感應電流。()(5)感應電流的磁場總是與原磁場方向相反。()(6)由楞次定律可直接判斷出感應電流的方向。()答案(1)(2)×(3)(4)×(5)×(6)×2法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機法拉第圓盤發(fā)電機

11、。如圖所示，紫銅做的圓盤水平放置在豎直向下的勻強磁場中，圓盤圓心處固定一個搖柄，邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼，用導線將電刷與電流表連接起來形成回路。轉動搖柄，使圓盤逆時針勻速轉動，電流表的指針發(fā)生偏轉。下列說法正確的是()A回路中電流大小變化，方向不變B回路中電流大小不變，方向變化C回路中電流的大小和方向都周期性變化D回路中電流方向不變，從b導線流進電流表答案D解析圓盤在磁場中切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應電動勢，由右手定則判斷得a端為負極、b端為正極，所以只有D項正確。3長直導線與矩形線框abcd處在同一平面中靜止不動，如圖甲所示。長直導線中通以大小和方向都隨時間做周期性變化的交流電：iIms

12、int，i­t圖象如圖乙所示。規(guī)定沿長直導線向上的電流為正方向。關于最初一個周期內(nèi)矩形線框中感應電流的方向，下列說法正確的是()A由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向B由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向C由順時針方向變?yōu)槟鏁r針方向，再變?yōu)轫槙r針方向D由逆時針方向變?yōu)轫槙r針方向，再變?yōu)槟鏁r針方向答案D解析0和T過程中電流向上增加和向下減小，穿過線圈的磁通量向里增加和向外減小，由楞次定律知感應電流的磁場都是向外的。根據(jù)安培定則，產(chǎn)生的感應電流都為逆時針方向，同理過程中感應電流都為順時針方向，所以選D。考法綜述本考點是電磁感應模塊的基礎，在高考中占有非常重要的地位，單獨命題考查物理學史、楞次定律的應用，難度

13、較低，交匯命題以法拉第電磁感應定律、能量守恒等知識為載體考查楞次定律，難度較高，因此復習本考點知識時仍以夯實基礎為主，通過復習應掌握：1個條件產(chǎn)生感應電流的兩個必備條件1個定律楞次定律1個定則右手定則1個區(qū)別左手定則、右手定則、安培定則、楞次定律的區(qū)別及應用3個推論楞次定律的推論：即“增反減同”“來拒去留”“增縮減擴”的含義及應用命題法1電磁感應現(xiàn)象典例1下列圖中能產(chǎn)生感應電流的是()答案B解析根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件：A中，電路沒閉合，無感應電流；B中，電路閉合，且垂直磁感線的平面的面積增大，即閉合電路的磁通量增大，有感應電流；C中，穿過閉合線圈的磁感線相互抵消，磁通量恒為零，無感應電流；D中

14、，閉合回路中的磁通量不發(fā)生變化，無感應電流?！窘忸}法】感應電流產(chǎn)生條件的判斷方法確定所研究回路；看能否變化；回路是否閉合；同時滿足可產(chǎn)生感應電流。命題法2感應電流的方向典例2(多選)如圖所示，磁場垂直于紙面，磁感應強度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點，將圓環(huán)拉至位置a后無初速釋放，在圓環(huán)從a擺向b的過程中()A感應電流方向先逆時針后順時針再逆時針B感應電流方向一直是逆時針C安培力方向始終與速度方向相反D安培力方向始終沿水平方向答案AD解析從磁場分布可看出：左側向里的磁場從左向右越來越強，右側向外的磁場從左向右越來越弱。所以，圓環(huán)從位置a運動到磁場分界線前，磁通

15、量向里增大，由楞次定律知，感應電流的磁場與原磁場方向相反即向外，由安培定則知，感應電流沿逆時針方向；同理，跨越分界線過程中，磁通量由向里最大變?yōu)橄蛲庾畲?，感應電流沿順時針方向；繼續(xù)擺到b的過程中，磁通量向外減小，感應電流沿逆時針方向，A正確；由于圓環(huán)所在的磁場上下對稱，圓環(huán)等效水平部分所受安培力使圓環(huán)在豎直方向平衡，所以總的安培力沿水平方向，故D正確?！窘忸}法】判斷感應電流方向的“四步法”命題法3“三個定則與一個定律”的綜合應用典例3(多選)如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動，則PQ所做的運動可能是

16、()A向右加速運動B向左加速運動C向右減速運動 D向左減速運動答案BC解析MN向右運動，說明MN受到向右的安培力，因為ab中的電流在MN處的磁場垂直紙面向里MN中的感應電流由MNL1中感應電流的磁場方向向上；若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流為QP且減小向右減速運動；若L2中磁場方向向下增強PQ中電流為PQ且增大向左加速運動，故選項B、C正確?！窘忸}法】右手定則與左手定則的比較比較項目右手定則左手定則作用判斷感應電流方向判斷通電導體所受磁場力的方向已知條件已知切割運動方向和磁場方向已知電流方向和磁場方向圖例因果關系運動電流電流運動應用發(fā)電機電動機記憶規(guī)律左“力”右“電”1(多選)如圖，一均勻金

17、屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉動?，F(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場，圓盤開始減速。在圓盤減速過程中，以下說法正確的是()A處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高B所加磁場越強越易使圓盤停止轉動C若所加磁場反向，圓盤將加速轉動D若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉動答案ABD解析把圓盤看成沿半徑方向緊密排列的“輻條”，由右手定則知，圓心處電勢高，選項A正確；所加磁場越強，感應電流越強，安培力越大，對圓盤轉動的阻礙越大，選項B正確；如果磁場反向，由楞次定律可知，仍阻礙圓盤轉動，選項C錯誤；若將整個圓盤置于磁場中，則圓盤中無感應電流，圓盤將勻速轉動，選項D正確。2在法拉第時代，下列

18、驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是()A將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化答案D解析閉合回路中沒有磁通量變化，不可能產(chǎn)生感應電流，A、B兩項錯誤；往閉合線圈中插入條形磁鐵會產(chǎn)生感應電流，但只是瞬時電流，等到相鄰房間觀察時，感應電流已經(jīng)消失，C項錯誤；接電源的線圈在通電或斷電時，會使接電流表的線圈中的

19、磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，D項正確。3如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()A在P和Q中都做自由落體運動B在兩個下落過程中的機械能都守恒C在P中的下落時間比在Q中的長D落至底部時在P中的速度比在Q中的大答案C解析小磁塊在銅管P中下落時，銅管中產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律可知，感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙小磁塊的下落，小磁塊的機械能不守恒，A、B兩項錯誤；小磁塊在塑料管Q中下落時不會產(chǎn)生感應電流，小磁塊的機械能守恒，不難分析知，小磁塊在Q中的運動時間短，落至底部時的速度大，C項正確，D項錯誤。4如圖所示的勻強磁場中有一個矩形閉合導線框。在下列四種情況下，線框中會產(chǎn)生感應電流的是()A如圖甲所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中左右運動B如圖乙所示，保持線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場中上下運動C如圖丙所示，線框繞位