第十章電磁感應(yīng) 第1節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 一 磁通量1 概念 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 與磁場(chǎng)方向垂直的面積S與B的乘積 2 公式 BS 適用條件 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 3 S為垂直磁場(chǎng)的有效面積 4 磁通量是標(biāo)量 選填 標(biāo)量 或 矢量 5 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 同一線圈平面 當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向垂直時(shí) 磁通量最大 當(dāng)它跟磁場(chǎng)方向平行時(shí) 磁通量為零 當(dāng)正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的磁感線條數(shù)一樣多時(shí) 磁通量為零 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 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發(fā)生變化時(shí) 電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(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發(fā)生變化 2 特例 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng) 3 能量轉(zhuǎn)化發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí) 機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 三 感應(yīng)電流方向的判定 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 1 如圖所示 正方形線圈abcd位于紙面內(nèi) 邊長為l 匝數(shù)為n 過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO 恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 則穿過線圈的磁通量為 答案 解析 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 2 如圖所示 矩形線框在磁場(chǎng)內(nèi)做的各種運(yùn)動(dòng)中 能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是 答案 解析 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 3 多選 下列各圖是驗(yàn)證楞次定律實(shí)驗(yàn)的示意圖 各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性 磁鐵相對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況 其中與事實(shí)相符的是 答案 解析 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 4 如圖所示 一圓形金屬線圈放置在水平桌面上 勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直桌面豎直向下 過線圈上A點(diǎn)作切線OO OO 與線圈在同一平面上 在線圈以O(shè)O 為軸翻轉(zhuǎn)180 的過程中 線圈中電流流向 A 始終為A B C AB 始終為A C B AC 先A C B A再A B C AD 先A B C A再A C B A 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解及判斷常見的產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種情況 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例1 2017 全國卷 掃描隧道顯微鏡 STM 可用來探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌 為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng) 在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板 并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微小振動(dòng) 如圖所示 無擾動(dòng)時(shí) 按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng) 出現(xiàn)擾動(dòng)后 對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥裝置的原理是利用電磁阻尼 關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化 判斷能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象 關(guān)鍵是看回路的磁通量是否發(fā)生了變化 磁通量的變化量 2 1主要有下列四種形式 1 S 不變 B改變 則 B Ssin 2 B 不變 S改變 則 S Bsin 3 B S不變 改變 則 BS sin 2 sin 1 4 B S 中的兩個(gè)或三個(gè)量同時(shí)變化引起的磁通量變化 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練1 多選 2016 江蘇卷 電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示 磁體附近的金屬弦被磁化 因此弦振動(dòng)時(shí) 在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音 下列說法正確的有 A 選用銅質(zhì)弦 電吉他仍能正常工作B 取走磁體 電吉他將不能正常工作C 增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D 弦振動(dòng)過程中 線圈中的電流方向不斷變化 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 2017 福建質(zhì)檢 法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了 磁生電 現(xiàn)象 如圖所示 他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上 線圈A和電池連接 線圈B用導(dǎo)線連通 導(dǎo)線下面平行放置一個(gè)小磁針 實(shí)驗(yàn)中可能觀察到的現(xiàn)象是 A 用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉(zhuǎn) 用十節(jié)電池作電源小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)B 線圈B匝數(shù)較少時(shí)小磁針不偏轉(zhuǎn) 匝數(shù)足夠多時(shí)小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)C 線圈A和電池連接瞬間 小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)D 線圈A和電池?cái)嚅_瞬間 小磁針不偏轉(zhuǎn) 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 楞次定律的理解及應(yīng)用楞次定律中 阻礙 的含義 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例2 2017 全國卷 如圖 在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直 金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS 一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi) 線框與導(dǎo)軌共面 現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng) 在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間 關(guān)于感應(yīng)電流的方向 下列說法正確的是 A PQRS中沿順時(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向B PQRS中沿順時(shí)針方向 T中沿順時(shí)針方向C PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿逆時(shí)針方向D PQRS中沿逆時(shí)針方向 T中沿順時(shí)針方向 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥解題關(guān)鍵是掌握右手定則 楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 還要理解PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使T中的磁通量變化 又會(huì)使T中產(chǎn)生感應(yīng)電流 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 1 判斷感應(yīng)電流方向的方法 1 楞次定律 2 右手定則 2 判斷感應(yīng)電流方向 四步 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 3 楞次定律中 阻礙 的推廣含義楞次定律可以推廣為 感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因 列表說明如下 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練3 2016 上海卷 磁鐵在線圈中心上方開始運(yùn)動(dòng)時(shí) 線圈中產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流 則磁鐵 A 向上運(yùn)動(dòng)B 向下運(yùn)動(dòng)C 向左運(yùn)動(dòng)D 向右運(yùn)動(dòng) 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 4 2016 海南卷 如圖 一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi) 環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等 環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距 兩導(dǎo)線中通有大小相等 方向向下的恒定電流 下列說法正確的是 A 若金屬環(huán)向上運(yùn)動(dòng) 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B 若金屬環(huán)向下運(yùn)動(dòng) 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向C 若金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向D 若金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近 則環(huán)上的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 5 多選 2016 上海卷 如圖甲 螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強(qiáng)磁場(chǎng) 以圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?螺線管與導(dǎo)線框abcd相連 導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L 圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi) 當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí) A 在t1 t2時(shí)間內(nèi) L有收縮趨勢(shì)B 在t2 t3時(shí)間內(nèi) L有擴(kuò)張趨勢(shì)C 在t2 t3時(shí)間內(nèi) L內(nèi)有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流D 在t3 t4時(shí)間內(nèi) L內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 三個(gè)定則 一個(gè)定律 的綜合應(yīng)用1 規(guī)律比較 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 相互聯(lián)系 1 應(yīng)用楞次定律時(shí) 一般要用到安培定則 2 研究感應(yīng)電流受到的安培力時(shí) 一般先用右手定則確定電流方向 再用左手定則確定安培力的方向 有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例3從置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)中 下列說法正確的是 A 圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ab棒將向右運(yùn)動(dòng)B 圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ab棒將向右運(yùn)動(dòng)C 圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ab棒將向右運(yùn)動(dòng)D 圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ab棒將向左運(yùn)動(dòng) 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥 1 圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 線圈B是否有感應(yīng)電流 2 圓盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 線圈B的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向如何 提示 線圈B無感應(yīng)電流 提示 線圈B感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反 3 圓盤減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 線圈B的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向如何 提示 線圈B感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 多定則應(yīng)用的區(qū)別多定則應(yīng)用的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系 1 因電而生磁 I B 安培定則 2 因動(dòng)而生電 v B I 右手定則 3 因電而受力 I B F安 左手定則 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練6 多選 2017 廣東佛山模擬 兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以自由滑動(dòng) 當(dāng)AB在外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)時(shí) 下列說法正確的是 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(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒CD的作用力向左D 磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒AB的作用力向左 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 7 2017 河南焦作定位測(cè)試 如圖所示 在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌 虛線為有界磁場(chǎng)的左邊界 導(dǎo)軌跟圓形線圈M相接 圖中線圈N與線圈M共面 彼此絕緣 且兩線圈的圓心重合 半徑rM rN 在磁場(chǎng)中垂直于導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒ab 已知磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面向外 欲使線圈N有收縮的趨勢(shì) 下列說法正確的是 A 導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做加速運(yùn)動(dòng)B 導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向右做加速運(yùn)動(dòng)C 導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做減速運(yùn)動(dòng)D 導(dǎo)體棒可能沿導(dǎo)軌向左做勻速運(yùn)動(dòng) C 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 導(dǎo)體棒ab加速向左運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)線ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增加 由右手定則判斷出ab中電流方向由b a 根據(jù)安培定則可知M產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 穿過N的磁通量增大 線圈面積越大抵消的磁感線越多 所以線圈N要通過增大面積以阻礙磁通量的增大 故A錯(cuò)誤 導(dǎo)體棒ab加速向右運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增加 由右手定則判斷出來ab電流方向由a b 根據(jù)安培定則判斷可知M產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 穿過N的磁通量增大 同理可知B錯(cuò)誤 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 導(dǎo)體棒ab減速向左運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流減小 由右手定則判斷出來ab中電流方向由b a 根據(jù)安培定則判斷可知M產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 穿過N的磁通量減小 線圈面積越大抵消的磁感線越多 所以線圈N要通過減小面積以阻礙磁通量的減小 故C正確 導(dǎo)體棒ab勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí) 導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流恒定不變 線圈M產(chǎn)生的磁場(chǎng)恒定不變 穿過線圈N中的磁通量不變 沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生 則線圈N不受磁場(chǎng)力 沒有收縮的趨勢(shì) 故D錯(cuò)誤