電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律

第十章電磁感應(yīng)考綱解讀考點(diǎn)內(nèi)容要求考情分析磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ1.考查方式電磁感應(yīng)是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容.近幾年高考對本章考查命題頻率較高.大部分以選擇題的形式出題.以電磁感應(yīng)內(nèi)容為主,結(jié)合電磁場及力學(xué)知識的綜合計(jì)算題.考查較多的知識點(diǎn)有:感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計(jì)算.同時(shí)也會與力學(xué)、磁場、能量等知識綜合考查及圖像問題的考查.2.命題趨勢從近年來高考命題趨勢看,結(jié)合圖像綜合考查楞次定律和電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用為選擇題的命題熱點(diǎn);以導(dǎo)軌+導(dǎo)體棒模型為載體.以近代科技、生活實(shí)際為背景,考查電磁感應(yīng)規(guī)律與力學(xué)、電路知識的綜合應(yīng)用,是計(jì)算題(或選擇題)的命題熱點(diǎn).磁通量Ⅰ楞次定律Ⅱ法拉第電磁感應(yīng)定律Ⅱ自感、渦流Ⅰ第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律考點(diǎn)突破培優(yōu)精練考點(diǎn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷1.磁通量(1)概念:在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,與磁場方向

的面積S與B的乘積.(2)公式:Φ=

.(3)單位:1Wb=

.

(4)磁通量是

量,但磁通量有正、負(fù)之分.(5)磁通量的變化量:ΔΦ=Φ2-Φ1.垂直考點(diǎn)突破夯基固本·講練提升BS1T·m2標(biāo)發(fā)生變化2.電磁感應(yīng)(1)現(xiàn)象:“磁生電”的現(xiàn)象.(2)條件:當(dāng)穿過閉合電路的磁通量

時(shí),電路中有

產(chǎn)生的現(xiàn)象.(3)兩種情況①穿過閉合電路的磁通量

.②閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割

.(4)實(shí)質(zhì)變化的磁場或?qū)w在磁場中切割磁感線運(yùn)動,使回路中產(chǎn)生

,如果回路閉合則產(chǎn)生

;如果回路不閉合,則只有

,而無

.感應(yīng)電流發(fā)生變化磁感線運(yùn)動感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流自主探究把一條大約10m長電線的兩端連在一個(gè)靈敏電流表的兩個(gè)接線柱上,形成閉合電路.(1)兩個(gè)同學(xué)迅速搖動這條電線,可以發(fā)電嗎?簡述你的理由.(2)你認(rèn)為兩個(gè)同學(xué)沿哪個(gè)方向站立時(shí),發(fā)電的可能性比較大?答案:(1)可以,由于地球的周圍存在磁場,當(dāng)兩個(gè)同學(xué)迅速搖動電線時(shí),電線若做切割磁感線運(yùn)動,則電路中就產(chǎn)生了感應(yīng)電流,電流表的指針偏轉(zhuǎn).(2)由于磁感線的方向是從地理的南極指向地理的北極,所以當(dāng)兩個(gè)同學(xué)朝東西方向站立并搖動電線時(shí),電線切割磁感線,發(fā)電的可能性較大.【典例1】

如圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形是(

)B解析:根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:A中磁鐵靠近時(shí)穿過電路的磁通量變化,但電路沒閉合,無感應(yīng)電流;B中磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,面積增大,閉合電路的磁通量增大,有感應(yīng)電流;C中穿過線圈的磁通量恒為零,無感應(yīng)電流;D中磁通量不發(fā)生變化,無感應(yīng)電流.【跟蹤訓(xùn)練】

現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流表及開關(guān)按如圖所示連接.下列說法中正確的是(

)A.開關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出都會引起電流表指針偏轉(zhuǎn)B.線圈A插入線圈B中后,開關(guān)閉合和斷開的瞬間電流表指針均不會偏轉(zhuǎn)C.開關(guān)閉合后,滑動變阻器的滑片P勻速滑動,會使電流表指針靜止在中央零刻度D.開關(guān)閉合后,只有滑動變阻器的滑片P加速滑動,電流表指針才能偏轉(zhuǎn)A解析:只要閉合回路磁通量發(fā)生變化就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A正確,B錯(cuò)誤;開關(guān)閉合后,只要滑片P滑動就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C,D錯(cuò)誤.考點(diǎn)二楞次定律的理解與應(yīng)用角度1“磁變類”感應(yīng)電流方向的判斷A【典例2】(2019·上海崇明二模)如圖,A,B兩個(gè)同軸線圈在同一平面,A線圈通有順時(shí)針方向逐漸增加的電流I1,則穿過B線圈引起感應(yīng)電流的磁通量Φ的方向和B線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流I2的方向分別為()A.Φ垂直紙面向內(nèi),I2逆時(shí)針方向B.Φ垂直紙面向內(nèi),I2順時(shí)針方向C.Φ垂直紙面向外,I2逆時(shí)針方向D.Φ垂直紙面向外,I2順時(shí)針方向?思路探究?

(1)如何確定因I1的變化引起的穿過B線圈的磁通量變化情況?答案:A線圈產(chǎn)生的磁場的磁感線全部穿過其內(nèi)部,而在外部無限大范圍返回,在B線圈范圍內(nèi)返回的少.(2)感應(yīng)電流的磁場方向總與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反嗎?答案:不一定,只有引起感應(yīng)電流的磁場增強(qiáng)時(shí)二者方向相反.解析:根據(jù)安培定則可知,線圈A在線圈B內(nèi)部產(chǎn)生磁場包括內(nèi)部向里的磁場和外部向外的磁場,由于內(nèi)部產(chǎn)生的磁通量大于外部的磁通量,故合磁通量向里;當(dāng)線圈A的順時(shí)針方向電流增大,導(dǎo)致線圈B垂直向里的磁通量增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場與它相反,由安培定則可知,線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流.解析:當(dāng)A順時(shí)針電流增大時(shí),B線圈中的磁通量向內(nèi)且增加,則根據(jù)楞次定律可知,B中感應(yīng)電流的磁場要阻礙其增加,因此,B線圈的橫截面積增加,使返回的磁通量增加.答案:橫截面積增加【例題拓展】

若典例2中B線圈為彈性線圈,當(dāng)A中順時(shí)針電流增強(qiáng)時(shí),B線圈的橫截面積會發(fā)生怎樣的變化?方法技巧(1)楞次定律中對“阻礙”的理解(2)楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的思路角度2“切割類”感應(yīng)電流方向的判斷【典例3】

如圖所示,一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向外,一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd沿紙面由位置1勻速運(yùn)動到位置2,則(

)A.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b→c→d→aB.導(dǎo)線框離開磁場時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)閍→d→c→b→aC.導(dǎo)線框離開磁場時(shí),受到的安培力方向水平向右D.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí),受到的安培力方向水平向左D?思路探究?

(1)進(jìn)磁場時(shí)哪個(gè)邊在切割磁感線?穿過導(dǎo)線框的磁通量如何變化?答案:cd邊切割磁感線,穿過導(dǎo)線框的磁通量向外且增加.(2)出磁場時(shí)哪個(gè)邊在切割磁感線?穿過導(dǎo)線框的磁通量如何變化?答案:ab邊切割磁感線,穿過導(dǎo)線框的磁通量向外且減少.解析:導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時(shí),cd邊切割磁感線,由右手定則可知,電流方向?yàn)閍→d→c→b→a,由左手定則可判斷cd邊受到的安培力方向水平向左,A錯(cuò),D對;在導(dǎo)線框離開磁場時(shí),ab邊處于磁場中且在做切割磁感線運(yùn)動,用右手定則和左手定則可以判斷電流方向?yàn)閍→b→c→d→a,安培力的方向仍然水平向左,B,C錯(cuò).【例題拓展】

典例3中,導(dǎo)線框在磁場中運(yùn)動時(shí),其感應(yīng)電流和a,b兩點(diǎn)電勢情況如何?解析:導(dǎo)線框在磁場中運(yùn)動,穿過閉合電路的磁通量不變,感應(yīng)電流為0,根據(jù)右手定則,導(dǎo)線框中“正”電荷向bc邊緣聚,則b端電勢高.考點(diǎn)三三定則一定律的綜合應(yīng)用1.“三定則”、“一定律”的比較項(xiàng)目類別判斷情景適用定則或定律定則運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生的磁場方向

定則磁場對運(yùn)動電荷、電流的作用力

定則導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電流方向或電勢高低

定則定律磁通量變化引起的感應(yīng)電流方向或電勢高低

.安培左手右手楞次定律2.“三定則”的應(yīng)用區(qū)別右手定則與左手定則的區(qū)別“因電而動”——用左手定則,“因動而電”——用右手定則【典例4】

置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線,與套在鐵芯上部的線圈A相連.套在鐵芯下部的線圈B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上,如圖所示.導(dǎo)軌上有一根金屬棒ab處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中.下列說法正確的是(

)A.圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動時(shí),ab棒將向右運(yùn)動B.圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動時(shí),ab棒將向右運(yùn)動C.圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動時(shí),ab棒將向右運(yùn)動D.圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動時(shí),ab棒將向左運(yùn)動C解析:由右手定則知,圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動時(shí),感應(yīng)電流從圓心流向邊緣,線圈A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強(qiáng).由楞次定律知,線圈B中的感應(yīng)電流的磁場方向向上,由安培定則知,ab棒中感應(yīng)電流方向由a→b.由左手定則知,ab棒受的安培力方向向左,將向左運(yùn)動;同理,圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動,導(dǎo)體棒向右運(yùn)動;圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動,導(dǎo)體棒向右運(yùn)動,選項(xiàng)A,D錯(cuò)誤,C正確;圓盤勻速轉(zhuǎn)動時(shí),線圈A中電流不變,磁場不變,則線圈B中磁通量也不變,導(dǎo)體棒中無電流,不受安培力作用而靜止,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.【例題拓展】

(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(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時(shí),MN向右運(yùn)動.則PQ所做的運(yùn)動可能是(

)A.向右加速運(yùn)動 B.向左加速運(yùn)動C.向右減速運(yùn)動 D.向左減速運(yùn)動BC解析:MN向右運(yùn)動,說明MN受到向右的安培力,因?yàn)閍b在MN處的磁場垂直紙面向里,由左手定則知MN中的感應(yīng)電流由M→N,由安培定則知L1中感應(yīng)電流的磁場方向向上;若L2中磁場減弱,則方向向上,由安培定則知PQ中電流為Q→P且減小,由右手定則知PQ向右減速運(yùn)動;同理可知,PQ也可能向左加速運(yùn)動.方法技巧左、右手定則區(qū)分技巧把兩個(gè)定則簡單地總結(jié)為“通電受力用左手,運(yùn)動生電用右手”.【跟蹤訓(xùn)練】

(2018·遼寧葫蘆島期末)如圖所示,Ⅰ和Ⅱ是一對異名磁極,ab為放在其間的金屬棒,ab和cd用導(dǎo)線連成一個(gè)閉合回路,當(dāng)ab棒向右運(yùn)動時(shí),cd金屬棒受到向下的安培力,下列說法正確的是(

)A.由此可知d端電勢高于c端電勢B.由此可知Ⅰ是S極C.由此可知Ⅰ是N極D.若使cd棒向下運(yùn)動時(shí),ab導(dǎo)線受到向左的安培力C解析:根據(jù)題意可知,cd中電流的方向由c→d,c端電勢高于d端,A錯(cuò)誤;ab中電流的方向由b→a,對ab應(yīng)用右手定則可知Ⅰ是N極,Ⅱ是S極,B錯(cuò)誤,C正確;當(dāng)cd棒向下運(yùn)動時(shí),回路中會產(chǎn)生由d→c的電流,則ab中電流的方向由a→b,根據(jù)左手定則可知,ab受的安培力向右,D錯(cuò)誤.培優(yōu)精練培養(yǎng)能力·演練真題能力提升楞次定律推論的應(yīng)用類型一“增反減同”【示例1】

(2019·湖南永州一模)目前,我國的電磁彈射技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平,將很快裝備到下一代航母中,航母上艦載機(jī)電磁彈射的驅(qū)動原理如圖所示,當(dāng)閉合開關(guān)S,固定線圈中突然通過直流電流時(shí),線圈左側(cè)的金屬環(huán)(連接艦載機(jī))被彈射出去,則(

)A.閉合S的瞬間,從左側(cè)看環(huán)中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向B.若將電池正負(fù)極調(diào)換后,金屬環(huán)彈射方向改變C.若金屬環(huán)置于線圈的右側(cè),金屬環(huán)將向左彈射D.若金屬環(huán)置于線圈的右側(cè),金屬環(huán)將向右彈射D解析:線圈中電流為右側(cè)流入,磁場方向向左,在閉合開關(guān)的過程中,磁場變強(qiáng),則由楞次定律可知,金屬環(huán)中感應(yīng)電流的磁場向右,由安培定則可知,感應(yīng)電流由左側(cè)看為順時(shí)針方向,故A錯(cuò)誤;電池正負(fù)極調(diào)換后,根據(jù)“增反減同”可得,金屬環(huán)受力仍向左,故仍將向左彈出,故B錯(cuò)誤;若環(huán)放在線圈右方,根據(jù)“增反減同”可得,環(huán)將向右運(yùn)動,故C錯(cuò)誤,D正確.類型二“來拒去留”D【示例2】如圖所示,粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當(dāng)一豎直放置的通有恒定電流的螺線管沿線圈中線AB正上方水平快速通過時(shí),若線圈始終不動,則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向的運(yùn)動趨勢,下列說法中正確的是(

)A.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動趨勢向左B.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動趨勢先向右后向左C.FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動趨勢先向左后向右D.FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動趨勢向右解析:通電螺線管從線圈正上方快速通過時(shí),通過線圈的磁通量先增大后減小.當(dāng)通過線圈磁通量增大時(shí),由于要阻礙其增大,在豎直方向上線圈有向下運(yùn)動的趨勢,所以線圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上線圈有向右運(yùn)動的趨勢;當(dāng)通過線圈的磁通量減小時(shí),由于要阻礙其減小,在豎直方向上線圈有向上運(yùn)動的趨勢,所以線圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上線圈有向右運(yùn)動的趨勢.即選項(xiàng)D正確.類型三“增縮減擴(kuò)”【示例3】(2019·廣東廣州名校聯(lián)考)如圖所示,圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管b與電源、滑動變阻器連接成如圖所示的電路.若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是(

)A.線圈a中將產(chǎn)生沿順時(shí)針方向(俯視)的感應(yīng)電流B.穿過線圈a的磁通量減小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大D解析:當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時(shí),螺線管中的電流將增大,使穿過線圈a的磁通量變大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由楞次定律可知,線圈a中將產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向(俯視)的感應(yīng)電流,并且線圈a有縮小和遠(yuǎn)離螺線管的趨勢,線圈a對水平桌面的壓力FN將增大,選項(xiàng)D正確,A,C錯(cuò)誤.高考模擬1.(2017·全國Ⅱ卷,21)(多選)某同學(xué)自制的簡易電動機(jī)示意圖如圖所示.矩形線圈由一根漆包線繞制而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸.將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方.為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來,該同學(xué)應(yīng)將(

)A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉AD解析:為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來,將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉,這樣當(dāng)線圈在圖示位置時(shí),線圈的上下邊受安培力水平而轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)過一周后再次受到同樣的安培力而使其轉(zhuǎn)動,