必考部分 第九章電磁感應(yīng) 第1單元電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 網(wǎng)控基礎(chǔ)點提煉命題源 一 磁通量1 定義 在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中 與磁場方向 的面積S和B的乘積 2 公式 適用條件 1 勻強磁場 2 S為垂直磁場的有效面積 3 磁通量是 填 標(biāo)量 或 矢量 1 垂直2 BS3 標(biāo)量 讀讀教材 4 磁通量的意義 1 磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù) 2 同一平面 當(dāng)它跟磁場方向垂直時 磁通量最大 當(dāng)它跟磁場方向平行時 磁通量為零 當(dāng)正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的一樣多時 磁通量為零 5 合磁通量求法 若某個平面內(nèi)有不同方向和強弱的磁場共同存在 當(dāng)計算穿過這個面的磁通量時 先規(guī)定某個方向的磁通量為正 反方向的磁通量為負(fù) 平面內(nèi)各個方向的磁通量的 等于這個平面內(nèi)的合磁通量 代數(shù)和 二 電磁感應(yīng)現(xiàn)象1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量 時 電路中有 產(chǎn)生的現(xiàn)象 2 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1 條件 穿過閉合電路的磁通量 2 特例 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做 的運動 1 發(fā)生變化感應(yīng)電流2 發(fā)生變化切割磁感線 3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)變化的磁場產(chǎn)生了電場 在電場力的作用下導(dǎo)體中的自由電荷定向移動 如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流 如果回路不閉合 則只有 而無感應(yīng)電流 4 能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時 機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為 3 感應(yīng)電動勢4 電勢能 三 感應(yīng)電流方向的判斷1 楞次定律 1 內(nèi)容 感應(yīng)電流的磁場總要 引起感應(yīng)電流的 的變化 2 適用情況 所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 右手定則 1 內(nèi)容 伸開右手 使拇指與其余四個手指 并且都與手掌在同一個 讓磁感線從掌心進入 并使拇指指向 的方向 這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向 2 適用情況 產(chǎn)生感應(yīng)電流 1 阻礙磁通量2 垂直平面內(nèi)導(dǎo)體運動導(dǎo)體切割磁感線 練練基礎(chǔ) 題組一 磁通量的理解 2 如圖所示 條形磁鐵豎直放置 閉合圓環(huán)水平放置 條形磁鐵中心線穿過圓環(huán)中心 若圓環(huán)為彈性環(huán) 現(xiàn)把圓環(huán)水平往外拉 使其面積增大 那么圓環(huán)內(nèi)磁通量變化情況是 A 磁通量增大B 磁通量減小C 磁通量不變D 條件不足 無法確定 解析 畫出條形磁鐵磁感線 可認(rèn)為磁感線全部穿過磁鐵內(nèi)部 最后從外部返回 當(dāng)圓環(huán)面積增大 返回的磁感線增多 磁通量減小 3 現(xiàn)將電池組 滑動變阻器 帶鐵芯的線圈A 線圈B 電流計及開關(guān)按如圖所示連接 下列說法中正確的是 題組二 感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 A 開關(guān)閉合后 線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(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計指針均不會偏轉(zhuǎn)C 開關(guān)閉合后 滑動變阻器的滑片P勻速滑動 會使電流計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 電流計指針才能偏轉(zhuǎn) 解析 開關(guān)閉合后 線圈A插入或拔出 滑片勻速滑動 加速滑動 都會使穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化 開關(guān)閉合或斷開瞬間穿過B的磁通量也會變化 都能產(chǎn)生感應(yīng)電流 4 多選 如圖所示 一個金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強磁場中 下列說法中能使圓盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 A 圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動B 圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動C 圓盤在磁場中向右勻速平移D 勻強磁場均勻增加 解析 只有當(dāng)圓盤中的磁通量發(fā)生變化時 圓盤中才產(chǎn)生感應(yīng)電流 當(dāng)圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動或圓盤在磁場中向右勻速平移時 圓盤中的磁通量不發(fā)生變化 不能產(chǎn)生感應(yīng)電流 A C錯誤 當(dāng)圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動或勻強磁場均勻增加時 圓盤中的磁通量發(fā)生變化 圓盤中將產(chǎn)生感應(yīng)電流 B D正確 題組三 感應(yīng)電流方向的判斷 解析 閉合開關(guān)S的瞬間 穿過B的磁通量沒有變化 G中無感應(yīng)電流 選項A B均錯 當(dāng)閉合開關(guān)S后 若R增大 則A中電流減小 由右手螺旋定則知 穿過B的磁通量向下且減小 由楞次定律知G中感應(yīng)電流的方向為b a 故選項C錯誤 D正確 解析 由右手定則可判斷出A項做法使回路產(chǎn)生順時針方向的電流 故A項錯 若ab cd同向運動且速度大小相同 ab cd所圍面積不變 磁通量不變 故不產(chǎn)生感應(yīng)電流 故B項錯 若ab向左 cd向右 則abdc回路中有順時針方向的電流 故C項錯 若ab cd都向右運動 且兩桿速度vcd vab 則ab cd所圍面積發(fā)生變化 磁通量也發(fā)生變化 由楞次定律可判斷出 abdc回路中產(chǎn)生順時針方向的電流 故D項正確 1 公式 BS中 S為垂直于磁場方向的面積 2 穿過某個面有方向相反的磁場 則不能直接用 BS求解 應(yīng)考慮相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量 3 楞次定律適用于任何情況下感應(yīng)電流方向的判斷 而右手定則適用于導(dǎo)體切割磁感線時感應(yīng)電流方向的判斷 4 在楞次定律中 阻礙 可理解為三種情況 一是阻礙磁通量變化 二是阻礙相對運動 三是阻礙原電流變化 小思考微總結(jié) 研細(xì)核心點練透經(jīng)典題 1 產(chǎn)生感應(yīng)的條件為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 2 磁通量變化的常見情況 考點一對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解及判斷 調(diào)研1 將一圓形導(dǎo)線環(huán)水平放置 在圓環(huán)所在空間加上一水平向右的勻強磁場 mn pq為圓環(huán)上兩條互相垂直的直徑 mn為水平方向 pq為豎直方向 則下列選項中能使圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 A 讓圓環(huán)以過圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸順時針轉(zhuǎn)動B 讓圓環(huán)在水平內(nèi)向右平動C 讓圓環(huán)以mn為軸轉(zhuǎn)動D 讓圓環(huán)以pq為軸轉(zhuǎn)動 試題調(diào)研 解析 根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可知 只需要使穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化 就能在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 圓環(huán)在勻強磁場中運動 磁感應(yīng)強度B為定值 根據(jù) B S知 只要回路中相對磁場的正對面積改變量 S 0 則磁通量一定改變 回路中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生 當(dāng)圓環(huán)以過圓心且垂直于圓環(huán)平面的軸順時針轉(zhuǎn)動時 圓環(huán)相對磁場的正對面積始終為零 因此 S 0 因而無感應(yīng)電流產(chǎn)生 A錯誤 當(dāng)圓環(huán)水平向右平動時 同樣 S 0 因而無感應(yīng)電流產(chǎn)生 B錯誤 當(dāng)圓環(huán)以mn為軸轉(zhuǎn)動時 圓環(huán)相對磁場的正對面積改變量 S仍為零 回路中仍無感應(yīng)電流 C錯誤 當(dāng)圓環(huán)以pq為軸轉(zhuǎn)動時 圓環(huán)相對磁場的正對面積發(fā)生了改變 回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流 D正確 答案 D 名師歸納點題破疑 1 1 2014 新課標(biāo)全國卷 在法拉第時代 下列驗證 由磁產(chǎn)生電 設(shè)想的實驗中 能觀察到感應(yīng)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 類題練熟 解析 閉合回路中沒有磁通量變化 不可能產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電流 但只是瞬時電流 等到相鄰房間觀察時 感應(yīng)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磁通量發(fā)生變化 產(chǎn)生感應(yīng)電流 D項正確 1 2 將一金屬線圈固定在絕緣盤上 二者共軸 另將一系列的帶同種電荷的小球均勻地固定在絕緣盤的外側(cè) 如圖所示 當(dāng)絕緣盤俯視順時針繞中心軸轉(zhuǎn)動時 在金屬線圈中產(chǎn)生俯視逆時針方向的電流 則下列說法中正確的是 A 小球帶負(fù)電 絕緣盤減速轉(zhuǎn)動B 小球帶負(fù)電 絕緣盤加速轉(zhuǎn)動C 小球帶正電 絕緣盤勻速轉(zhuǎn)動D 小球帶正電 絕緣盤減速轉(zhuǎn)動 解析 線圈中產(chǎn)生俯視逆時針方向的感應(yīng)電電流 由安培定則可知感應(yīng)電流的磁場方向向上 由楞次定律可知可能是線圈中向上的原磁場減弱或向下的原磁場增強的結(jié)果 若絕緣盤上的小球帶負(fù)電 順時針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生逆時針方向的電流 磁場方向向上 轉(zhuǎn)速減小時 向上的磁場減弱 A正確 B錯誤 同理可知若圓盤上小球帶正電 產(chǎn)生順時針方向的電流 磁場方向向下 絕緣盤加速轉(zhuǎn)動時 向下的磁場增強 C D錯誤 1 用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟 1 確定閉合電路范圍內(nèi)原磁場的方向 2 確定原磁場穿過閉合電路范圍內(nèi)的磁通量增減情況 3 根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向 4 運用安培定則判斷出感應(yīng)電流的方向 考點二應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流 2 楞次定律中 阻礙 的理解 試題調(diào)研 解題探究 1 在磁鐵下落的整個過程中 穿過圓環(huán)的磁通量如何變化 感應(yīng)電流的方向是否變化 提示 磁通量先增大后減小 感應(yīng)電流的方向一定改變 2 在磁鐵下落的整個過程中 圓環(huán)對磁鐵作用力的方向是否改變 這個力做功嗎 提示 圓環(huán)對磁鐵作用力的方向不變 始終向上 這個力對磁鐵做負(fù)功 使磁鐵機械能減少 答案 A 1 在應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向時 確定原磁場的方向以及磁通量的增減是問題關(guān)鍵 2 楞次定律適用于各種情況感應(yīng)電流方向的判斷 而右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線感應(yīng)電流方向的判斷 名師歸納點題破疑 2 1 如圖所示 導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線幾乎在同一平面內(nèi) 直導(dǎo)線中通有恒定電流I 當(dāng)導(dǎo)線框由左向右勻速通過直導(dǎo)線時 線框中感應(yīng)電流的方向是 A 先abcd 后dcba 再abcdB 始終dcbaC 先dcba 后abcd 再dcbaD 先abcd 后dcba 類題練熟 解析 當(dāng)導(dǎo)線框從直導(dǎo)線左邊向直導(dǎo)線靠近時 穿過導(dǎo)線框的磁感線是向外的且磁通量增加 由楞次定律可判斷導(dǎo)線框中電流方向是dcba 當(dāng)導(dǎo)線框在直導(dǎo)線右邊遠離直導(dǎo)線時 穿過導(dǎo)線框的磁感線是向里的且磁通量減小 由楞次定律可判斷導(dǎo)線框中電流方向還是dcba 在導(dǎo)線框跨越直導(dǎo)線的過程中 線圈左邊部分磁感線穿出 而右邊部分磁感線穿入 我們可以用合磁通量來判斷 導(dǎo)線框向右跨過一半前 穿過導(dǎo)線框的磁感線左邊部分向外穿出的條數(shù)多于右邊部分向里穿入的條數(shù) 即合磁通量方向是向外的 而且在減小 由楞次定律知 感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的減小 因此感應(yīng)電流的方向是abcd 當(dāng)導(dǎo)線框跨過一半以后 穿過導(dǎo)線框向外的磁感線少于向里的磁感線 合磁通量方向是向里的 而且增加 直至線框完全跨過導(dǎo)線 由楞次定律知感應(yīng)電流的磁場方向與原合磁通量方向相反 即向外 因此感應(yīng)電流方向是abcd 故C正確 2 2 多選 兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中 在導(dǎo)軌上接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動 當(dāng)AB在外力F作用下向右運動時 下列說法中正確的是 A 導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過 方向是D CB 導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過 方向是C DC 磁場對導(dǎo)體棒CD的作用力向左D 磁場對導(dǎo)體棒AB的作用力向左 解析 兩個導(dǎo)體棒與兩根金屬導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路 分析出磁通量增加 結(jié)合安培定則判斷回路中感應(yīng)電流的方向是B A C D B 以此為基礎(chǔ) 再根據(jù)左手定則進一步判定CD AB的受力方向 經(jīng)過比較可得正確答案 1 規(guī)律比較2 因果關(guān)系 1 因電而生磁 I B 安培定則 2 因動而生電 v B I 右手定則 3 因電而受力 I B F安 左手定則 考點三 三定則一定律 的綜合應(yīng)用 調(diào)研3 2014 山東理綜 多選 如圖 一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi) 通有恒定電流的長直絕導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定 導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好 在向右勻速通過M N兩區(qū)的過程中 導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM FN表示 不計軌道電阻 以下敘述正確的是 A FM向右B FN向左C FM逐漸增大D FN逐漸減小 類題練熟 解題探究 1 直線電流產(chǎn)生的磁場在紙面內(nèi)的分布有何特點 提示 在電流左側(cè) 磁場方向向外 在電流右側(cè) 磁場方向向里 且離電流越遠 磁場越弱 2 導(dǎo)體棒在M區(qū)向右勻速運動時 穿過閉合回路的磁通量如何變化 安培力朝什么方向 大小如何變化 解析 電磁感應(yīng)中 感應(yīng)電流所受安培力總是阻礙導(dǎo)體棒的運動 且安培力既垂直于導(dǎo)體棒又垂直于磁場 故FM FN方向均向左 選項A錯 B對 導(dǎo)體棒在M區(qū)運動時 離通電直導(dǎo)線距離逐漸變小 磁場逐漸增強 感應(yīng)電流及安培力均變大 同理 在N區(qū)運動時 遠離通電直導(dǎo)線 磁場減弱 感應(yīng)電流及安培力均變小 選項C D正確 答案 BCD 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 名師歸納點題破疑 3 1 2015 汕頭質(zhì)檢 如圖 圓形導(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 螺線管與電源和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)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流B 穿過線圈a的磁通量變小C 線圈a有擴張的趨勢D 線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 類題練熟 解析 因通電直導(dǎo)線周圍的磁場離導(dǎo)線越近磁場越強 而線框中左右兩邊的電流大小相等 方向相反 所以受到的安培力方向相反 導(dǎo)線框的左邊受到的安培力大于導(dǎo)線框的右邊受到的安培力 所以合力與左邊導(dǎo)線框受力的方向相同 因為線框受到的安培力的合力先水平向左 后水平向右 根據(jù)左手定則 導(dǎo)線框處的磁場方向先垂直紙面向里 后垂直紙面向外 根據(jù)安培定則 導(dǎo)線中的電流先為正 后為負(fù) 所以選項A正確 選項B C D錯誤 楞次定律的應(yīng)用技巧 思想 方法 技巧 十三 名師點睛 楞次定律用來判斷感應(yīng)電流的方向 可理解為感應(yīng)電流總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因 可進一步理解為以下四種情況 1 阻礙原磁通量的變化 即 增反減同 2 阻礙相對運動 即 來拒去留 3 使線圈面積有擴大或縮小的趨勢 即 增縮減擴 4 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 即 增反減同 經(jīng)典范例 多選 如圖所示 光滑固定導(dǎo)軌M N水平放置 兩根導(dǎo)體棒P Q平行放置在導(dǎo)軌上 形成一個閉合回路 當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時 A P Q將互相靠攏B P Q將互相遠離C 磁鐵的加速度仍為gD 磁鐵的加速度小于g 解析 方法一 常規(guī)解法設(shè)磁鐵下端為N極 如圖所示 根據(jù)楞次定律可判斷出P Q中的感應(yīng)電流方向 根據(jù)左手定則可判斷P Q所受安培力的方向 可見 P Q將互相靠攏 由于回路所受安培力的合力向下 由牛頓第三定律 磁鐵將受到向上的反作用力 從而加速度小于g 當(dāng)磁鐵下端為S極時 根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果 所以 本題應(yīng)選A D 方法二 推論法根據(jù)楞次定律的推論 來拒去留 當(dāng)條形磁鐵靠近回路時 必受到回路給予的向上的斥力 因而磁鐵的加速度小于g 增縮減擴 當(dāng)條形磁鐵靠近回路時 穿過回路的磁通量增加 回路中的感應(yīng)電流受條形磁鐵磁場的作用力必然有使回路面積減小的趨勢 以阻礙磁通量的增加 故P Q互相靠攏 A D正確 答案 AD 1 深刻理解楞次定律 用結(jié)論法直接判斷 可減少思維過程 能迅速 準(zhǔn)確地解決問題 2 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中遵守能量守恒 阻礙 的過程就是其他形式能量 如機械能 向電能轉(zhuǎn)化的過程 多維思考技法提煉 針對訓(xùn)練 2013 上海單科 如圖 通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面 位置靠近ab且相互絕緣 當(dāng)MN中電流突然減小時 線圈所受安培力的合力方向 A 向左B 向右C 垂直紙面向外D 垂直紙面向里 解析 因為導(dǎo)線MN靠近ab 由圖可知 線圈中等效合磁場為垂直紙面向里 當(dāng)MN中電流減小時 由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場阻礙磁通量的減小 故線圈向右運動 所受安培力的合力向右 故只有B項正確