111第十二章 電磁感應本章是電磁學的核心內(nèi)容，研究了電磁感應的一系列現(xiàn)象這部分內(nèi)容能使力、電、磁三方面知識充分聯(lián)系，使力的平衡條件、牛頓定律、動量守恒、動能定理、能量守恒、閉合電路歐姆定律有機結合，安培力則活躍其中即可單獨命題，又能出現(xiàn)靈活多樣的綜合題考題很能考查學生能力，備受出題人青睞近幾年高考對本章命題頻率比較高，對學生的能力提出了很高的要求本章及相關內(nèi)容知識網(wǎng)絡：閉合電路的部分導體切割磁感線右手定則電磁感應電磁感應現(xiàn)象感應電動勢的大小自感產(chǎn)生感應電流的條件感應電流方向的判定穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化楞次定律法拉第電磁感應定律推論=BLvsin切割磁感線導體的平衡和變速運動問題切割磁感線的導體充當電源引起恒定電流的問題電磁感應現(xiàn)象中的能的轉(zhuǎn)化和守恒問題日光燈專題一 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律【考點透析】 一、本專題考點： 電磁感應現(xiàn)象、感應電流的方向、右手定則、楞次定律是類要求，即能夠理解其確切含義及與其他知識的聯(lián)系，能夠進行敘述和解釋，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用二、理解和掌握的內(nèi)容1磁通量、磁通量的變化的區(qū)別：(1)磁通量,表示穿過磁場中某個面積的磁感線的條數(shù)(2)磁通量的變化 =2-1，它可由B、S或兩者之間的夾角發(fā)生變化引起二者之間沒有固定的聯(lián)系，不能混為一談2感應電流的產(chǎn)生條件：有兩種說法(1)閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運動(2)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化上述第二種說法反映了電磁感應的本質(zhì)，更具一般性，因而感應電流的產(chǎn)生條件可只用第二種說法如果電路不閉合，只產(chǎn)生感應電動勢而不產(chǎn)生感應電流，也發(fā)生了電磁感應現(xiàn)象3感應電流方向的判定：（1）右手定則：適用范圍:閉合電路部分導體切割磁感線時. 定律內(nèi)容:伸開右手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直穿入手心,大拇指指向?qū)w運動的方向,那么其余四個手指所指的方向就是感應電流的方向.(2)楞次定律: 適用范圍:穿過閉合電路的磁通量變化時. 定律內(nèi)容:感應電流具有這樣的方向,就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.判定步驟:a.明確閉合電路范圍內(nèi)的原磁場的方向;b.分析穿過閉合電路的磁通量變化情況;c.根據(jù)楞次定律(增異減同),判定感應電流磁場的方向;d.利用安培定則,判定感應電流的方向.4難點釋疑 正確理解楞次定律中“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”. (1)簡單地說是“阻礙” “變化”,而不是阻礙原磁場.具體地說是:當原磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反-以阻礙增加;當原磁通量減少時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同-以阻礙減少. (2) “阻礙”并不是阻止. 如果原來的磁通量增加,感應電流的磁場只能阻礙它增加的速率,而不能阻止它的增加,即原來的磁通量還是要增加.【例題精析】abcdB圖13-1例1 如圖131所示,一個矩形線圈在勻強磁場中旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動軸為其一邊ab(如圖).當轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向平行時是否產(chǎn)生感應電流?解析：本題考查感應電流的產(chǎn)生條件方法1 在這時刻附近極短時間里，穿過線圈的磁通量從有無，再從無有，發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流方法2 閉合電路的一部分（dc邊）切割磁感線產(chǎn)生感應電流錯解：此時穿過線圈的磁通量為零，不產(chǎn)生感應電流MNPQ圖13-2小結：產(chǎn)生感應電流的條件是“只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化”這句話關鍵的兩個字是“變化”因此，這類問題的解題關鍵是判斷磁通量是否變化，而不是確定磁通量的數(shù)值思考拓寬：若從上向下看線圈繞逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則在圖示位置處線圈中感應電流的方向如何？解答：dcbad方向NSFFPQ；圖13-3 例2 如圖132所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放于導軌上，形成一個閉合回路當一條形磁鐵從高處下落接近回路時（ ）AP、Q將互相靠攏 B.P、Q將互相遠離C磁鐵的加速度仍為g D. 磁鐵的加速度小于g 解析：本題考查楞次定律及和相關知識的綜合運用方法1 設磁鐵下端為N極，如圖133所示，根據(jù)楞次定律可判斷出PQ中的感應電流方向，再根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向如圖可見，P、Q將互相靠攏又由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g當磁鐵下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結果，本題應選A、D方法2 根據(jù)楞次定律的另一表述-安培力的效果也是阻礙磁通量的變化本題中為阻礙回路中磁通量的增加，安培力應使P、Q互相靠近，且對磁鐵產(chǎn)生向上的力，因此磁鐵的加速度要小于g應選A、D小結：方法1是依賴力-運動的關系，分析求得結果，是分析問題的基本方法方法2是應用楞次定律的第二種表述，思路較簡單常見的安培力的效果表現(xiàn)為：（1）阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”；（2）使線圈面積有增大或縮小的趨勢利用上述規(guī)律分析問題可以獨辟蹊徑，取得快速準確的效果凡涉及相對運動引起的電磁感應現(xiàn)象的題目，均可用此方法求解【能力提升】 知識與技能1如圖13-4所示，關于閉合導線框中產(chǎn)生感應電流的下列說法中正確的是 （ ）A只要閉合導線框在磁場中作切割磁感線運動，線框中就會產(chǎn)生感應電流B只要閉合導線框處于變化的磁場中，線框中就會產(chǎn)生感應電流C圖13-4中矩形導線框以其任何一條邊為軸在磁場中旋轉(zhuǎn)，都可以產(chǎn)生感應電流D圖13-4中，閉合導線框以其對稱軸OO在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當穿過線圈的磁通量最大時，線框內(nèi)不產(chǎn)生感應電流；當穿過線框內(nèi)的磁通量為零時，線框中有感應電流產(chǎn)生OOabdc圖13-4OMB圖13-5NOS圖13-6aabbccddABI圖13-72如圖13-5所示，把有孔的金屬圓環(huán)與輕質(zhì)彈簧連接起來，穿在一根水平桿上，桿與金屬圓環(huán)的摩擦可忽略不計金屬圓環(huán)靜止時位于O點，O點右側(cè)的空間存在一個垂直紙面的勻強磁場，將金屬圓環(huán)由平衡位置O向右拉至M點后放開，金屬圓環(huán)的運動情況是（設金屬圓環(huán)所在平面始終垂直于磁場的方向） A金屬圓環(huán)將作簡諧運動 B金屬圓環(huán)將作振幅逐漸增大的振動C金屬圓環(huán)將作振幅逐漸減小的振動 D金屬圓環(huán)將作振動，其振幅時而增大時而減小3.如圖136所示，一均勻的條形磁鐵的軸線與一圓形線圈在同一平面內(nèi)，磁鐵中心與圓心重合，為了在磁鐵開始運動時在線圈中得到逆時針方向的感應電流，磁鐵的運動方式應是（ ）A N極向紙內(nèi)，S極向紙外，使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動B N極向紙外，S極向紙內(nèi)，使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動C 使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點順時針轉(zhuǎn)動D 使磁鐵垂直線圈平面向外平動4.如圖137所示，導線框abcd與導線AB在同一平面內(nèi)，直導線中通有恒定電流I，當線框由左向右勻速通過直導線過程中，線框中感應電流的方向是（ ）A先abcda,再dcbad,后abcda. B.先abcda, 再dcbad.C.始終是dcbad. D. 先dcbad, 再abcda, 后dcbad5一根沿東西方向的水平導線，在赤道上空自由下落的過程中，導線上各點的電勢（ ） A東端最高 B西端最高 C中點最高 D各點一樣高能力與素質(zhì)SS圖13-86如圖138所示，1982年美國物理學家卡布萊設計了一個尋找磁單極子的實驗，他設想，如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過圖示的超導線圈，那么從上向下看，超導線圈上將出現(xiàn)（ ）A.先是逆時針方向，然后是順時針方向的感應電流 B.先是順時針方向，然后是逆時針方向的感應電流 C.順時針方向持續(xù)流動的感應電流D.逆時針方向持續(xù)流動的感應電流7如圖139所示，當直導線中的電流不斷增強時，A、B兩環(huán)的運動情況是（ ）ABI圖13-9ab圖13-11NS圖13-12AA向左，B向右 B. A向右，B向左C均向左 D均向右8如圖1310所示，閉合電路中一定長度的螺線管可自由伸縮，通電時燈泡有一定的亮度，若將一軟鐵棒從螺線管一端迅速插入螺線管內(nèi)，則在插入過程中，燈泡的亮度將 （填變亮、不變或變暗），螺線管的長度將 (填伸長、不變或縮短)9.在水平面上放置兩個完全相同的帶中心軸的金屬圓盤，兩金屬圓盤可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，它們彼此用導線把中心軸和對方圓盤的邊緣相連接，組成電路如圖13-11所示，一沿豎直方向的勻強磁場穿過兩金屬圓盤，若不計一切摩擦，當a盤在外力作用下做逆時針轉(zhuǎn)動時，b盤 （ ）A，不轉(zhuǎn)動 B沿順時針方向轉(zhuǎn)動C沿逆時針方向轉(zhuǎn)動 D轉(zhuǎn)動方向不明確，因不知磁場具體方向10如圖13-12所示，一輕質(zhì)閉合彈簧線圈用絕緣細線懸掛著，現(xiàn)將一根條形磁鐵的一極，垂直于彈簧所圍平面，向圓心移近，在磁鐵移近的過程中，彈簧將發(fā)生什么現(xiàn)象？【拓展研究】超導是當今高科技的熱點，當一塊磁體靠近超導體時，超導體會產(chǎn)生強大的電流，對磁體有排斥作用這種排斥力可使磁體懸浮空中，磁懸浮列車采用了這種技術(1)超導體產(chǎn)生強大的電流，是由于 （ ） A超導體中磁通量很大 B.超導體中磁通量變化率很大 C超導體電阻極小 D超導體電阻極大(2)磁體懸浮的原理是（ ）A.超導體電流的磁場方向與磁體磁場方向相同B.超導體電流的磁場方向與磁體磁場方向相反C.超導體使磁體處于失重狀態(tài)D.超導體對磁體的磁力大于磁體重力專題一 1.D 2. C 3.A 4.D 5.A 6.C 7.A 8.變暗 伸長 9B 10.彈簧向左擺動，同時圓面積縮小 拓展研究(1)C (2)B111