2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律學(xué)案

1、第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律板塊一主干梳理夯實(shí)基礎(chǔ)【知識(shí)點(diǎn)1】磁通量1.磁通量(1)定義：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)與垂直磁場(chǎng)方向的面積(S)的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，我們可以用穿過(guò)這一面積的磁感線條數(shù)的多少來(lái)形象地理解。(2)公式：BS。(3)適用條件：勻強(qiáng)磁場(chǎng)；S是垂直磁場(chǎng)方向的有效面積。(4)單位：韋伯(Wb)，1 Wb1_Tm2。(5)標(biāo)量性：磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)之分。磁通量的正負(fù)是這樣規(guī)定的，即任何一個(gè)平面都有正、反兩面，若規(guī)定磁感線從正面穿入時(shí)磁通量為正，則磁感線從反面穿入時(shí)磁通量為負(fù)。2.磁通量的變化量在某個(gè)過(guò)程中，穿過(guò)某個(gè)平面的磁通量的變化量等于末磁通量2與初

2、磁通量1的差值，即21。3.磁通量的變化率(磁通量的變化快慢)磁通量的變化量與發(fā)生此變化所用時(shí)間的比值，即。【知識(shí)點(diǎn)2】電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)閉合電路的磁通量發(fā)生改變時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)電路閉合。(2)磁通量變化。3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種情況(1)閉合電路中部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。(2)穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化。4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果回路不閉合，則只產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不產(chǎn)生感應(yīng)電流。5.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?！局R(shí)點(diǎn)3】楞次定律1.楞次

3、定律(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。(2)適用范圍：適用于一切回路磁通量變化的情況。2.右手定則(1)內(nèi)容：磁感線穿入右手手心。(從掌心入，手背穿出)大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。其余四指指向感應(yīng)電流的方向。(2)適用范圍：適用于部分導(dǎo)體切割磁感線。板塊二考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)1電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷解題技巧1.磁通量變化的常見(jiàn)情況2.感應(yīng)電流能否產(chǎn)生的判斷例1(多選)如圖所示，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO是它的對(duì)稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO平行。若要在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，可行的做法是()A.AB中電流I逐漸增大B.AB中電流I先增大后減小C.以AB為軸，線圈繞AB

4、順時(shí)針轉(zhuǎn)90D.線圈繞OO軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90(俯視)(1)AB中電流變化，能否在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流？提示：只要AB中電流變化，線圈中磁通量就變化，就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(2)能夠引起線圈中磁通量變化的因素有哪些？提示：AB中電流強(qiáng)度的大小和方向；線圈的有效面積。嘗試解答選ABD。只要AB中電流發(fā)生變化，可以是大小改變，也可以是方向變，也可以是大小和方向同時(shí)變，都可以使線圈的磁通量發(fā)生變化，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，A和B都正確；以AB為軸，線圈繞AB順時(shí)針轉(zhuǎn)90的過(guò)程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和線圈的有效面積都沒(méi)變，磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，C錯(cuò)誤；以O(shè)O為軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)90的過(guò)程中，線圈的有效面積發(fā)生了變化，磁通

5、量變化，能產(chǎn)生感應(yīng)電流，D正確。總結(jié)升華判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法確定所研究回路；看是否變化；回路是否閉合；同時(shí)滿足可產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖所示，一個(gè)U形金屬導(dǎo)軌水平放置，其上放有一個(gè)金屬導(dǎo)體棒ab，有一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)斜向上穿過(guò)軌道平面，且與豎直方向的夾角為。在下列各過(guò)程中，一定能在軌道回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A.ab向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)角減小B.使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，同時(shí)角也減小C.ab向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BD.ab向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和夾角(090)答案A解析設(shè)此時(shí)回路的面積為S，由題意得磁通量BScos，對(duì)選項(xiàng)A，S增大，減小，cos增大，則增大，故選項(xiàng)A正確；對(duì)選項(xiàng)

6、B，減小，cos增大，又B減小，故可能不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)選項(xiàng)C，S減小，B增大，可能不變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)選項(xiàng)D，S增大，B增大，增大，cos減小，可能不變，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考點(diǎn)2對(duì)楞次定律的理解及應(yīng)用深化理解1.感應(yīng)電流方向判斷的兩種方法方法一用楞次定律判斷方法二用右手定則判斷該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線。判斷時(shí)注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心磁感線穿入；(2)拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向；(3)四指指向感應(yīng)電流的方向。2.楞次定律中“阻礙”的含義例2如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)，將圓環(huán)拉至位置a后無(wú)初速度釋放，

7、在圓環(huán)從a擺向b的過(guò)程中()A.感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針再逆時(shí)針B.感應(yīng)電流方向一直是逆時(shí)針C.感應(yīng)電流方向先順時(shí)針后逆時(shí)針再順時(shí)針D.感應(yīng)電流方向一直是順時(shí)針(1)圓環(huán)從a擺到虛線左側(cè)的過(guò)程中，磁通量如何變？提示：變大。(2)從虛線右側(cè)到b的過(guò)程中，磁通量如何變化？提示：變小。(3)從緊鄰虛線左側(cè)運(yùn)動(dòng)到緊鄰虛線右側(cè)的過(guò)程中磁通量如何變化？原磁場(chǎng)方向如何？提示：先減小后反方向增大；方向開(kāi)始垂直紙面向里，后垂直紙面向外。嘗試解答選A。在豎直虛線左側(cè)，圓環(huán)向右擺時(shí)磁通量增加，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反，由安培定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?；擺過(guò)豎直虛線時(shí)，環(huán)中磁

8、通量左減右增相當(dāng)于方向向外的增大，因此感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍辉谪Q直虛線右側(cè)向右擺動(dòng)時(shí)，環(huán)中磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向，可知感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较颍虼酥挥蠥項(xiàng)正確?？偨Y(jié)升華電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的兩個(gè)磁場(chǎng)(1)原磁場(chǎng)：引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的磁場(chǎng)。做題時(shí)需要首先明確原磁場(chǎng)分布特點(diǎn)(大小、方向)以及穿過(guò)閉合回路的磁場(chǎng)變化情況。(2)感應(yīng)電流磁場(chǎng)：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，阻礙原磁場(chǎng)的磁通量變化，根據(jù)“增反減同”可以判斷出感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。(3)感應(yīng)電流的方向：在確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向后，再由安培定則判斷感應(yīng)電流的方向。2017鎮(zhèn)江模擬(多選)航母上飛機(jī)彈射起飛所利用的電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示。當(dāng)

9、固定線圈上突然通過(guò)直流電時(shí)，線圈左側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去。現(xiàn)在線圈左側(cè)同一位置，先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成的形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán)，電阻率銅鋁。則合上開(kāi)關(guān)S的瞬間()A從右側(cè)看，環(huán)中產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力C.若將金屬環(huán)置于線圈右側(cè)，環(huán)將向右彈射D.電池正、負(fù)極調(diào)換后，金屬環(huán)仍能向左彈射答案BCD解析閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，金屬環(huán)中向右的磁場(chǎng)磁通量增大，根據(jù)楞次定律，從右側(cè)看，環(huán)中產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，A錯(cuò)誤；由于電阻率銅鋁，先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導(dǎo)線制成的形狀、大小相同的兩個(gè)閉合環(huán)，銅環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大于鋁環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，

10、由安培力公式可知，銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力，B正確；若將金屬環(huán)置于線圈右側(cè)，則閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量增加，圓環(huán)要阻礙磁通量的增加，環(huán)將向右彈射，C正確；電池正、負(fù)極調(diào)換后，同理可以得出金屬環(huán)仍能向左彈射，D正確?？键c(diǎn)3楞次定律、左手定則、右手定則、安培定則的綜合應(yīng)用對(duì)比分析1.“三個(gè)定則一個(gè)定律”的比較2三個(gè)定則和一個(gè)定律的因果關(guān)系(1)因電而生磁(IB)安培定則；(2)因動(dòng)而生電(v、BI安)右手定則；(3)因電而受力(I、BF安或q、BF洛)左手定則；(4)因磁而生電(、BI安)楞次定律。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(dòng)的金屬棒PQ、MN，

11、MN的左邊有一閉合電路，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是()A向右加速運(yùn)動(dòng) B向左加速運(yùn)動(dòng)C向右減速運(yùn)動(dòng) D向左減速運(yùn)動(dòng)(1)如何判斷MN所在處的磁場(chǎng)方向？提示：MN處的磁場(chǎng)由ab中電流產(chǎn)生，用安培定則判斷。(2)由MN的運(yùn)動(dòng)方向，如何確定MN中的電流方向？提示：用左手定則確定。(3)L1中磁場(chǎng)方向如何判定？提示：與L2的磁場(chǎng)方向一致，L2中磁場(chǎng)方向由PQ切割磁感線方向決定，應(yīng)用右手定則。嘗試解答選BC。MN向右運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明MN受到向右的安培力，因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由MNL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上；若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱PQ中電流

12、為QP且減小向右減速運(yùn)動(dòng)；若L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)PQ中電流為PQ且增大向左加速運(yùn)動(dòng)?？偨Y(jié)升華三定則、一規(guī)律的應(yīng)用方法(1)應(yīng)用左手定則和右手定則應(yīng)注意二者的區(qū)別：抓住“因果關(guān)系”才能不失誤，“因動(dòng)而電”用右手；“因電而動(dòng)”用左手。(2)應(yīng)用楞次定律，必然要用到安培定則。(3)感應(yīng)電流受到安培力，有時(shí)可以先用右手定則確定電流的方向，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“來(lái)拒去留”“增縮減擴(kuò)”等確定安培力的方向。1.(多選)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有一與線圈D相連接的平行導(dǎo)軌，要使放在線圈D中的線圈A(A、D兩線圈同心共面)各處受到沿半徑方向指向圓心的力，金屬棒MN的運(yùn)

13、動(dòng)情況可能是()A勻速向右 B加速向左C加速向右 D減速向左答案BC解析假設(shè)MN向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知MN中的電流方向NM，在D中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由安培定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，如果MN加速向右運(yùn)動(dòng)，則MN中電流增大，A增大，由楞次定律可知，A有收縮的趨勢(shì)；如果MN勻速向右運(yùn)動(dòng)，則MN中的電流不變，A不變，由楞次定律可知，A沒(méi)有收縮的趨勢(shì)，故C正確，A錯(cuò)誤。假設(shè)MN向左運(yùn)動(dòng)可知，MN中的電流方向MN，由安培定則可知，D中磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，若MN加速向左運(yùn)動(dòng)，則MN中電流增大，A有收縮的趨勢(shì)；若MN減速向左運(yùn)動(dòng)，則MN中電流減小，A有擴(kuò)張的趨勢(shì)，B正確，D錯(cuò)誤。2(多選)如圖所示裝置中，cd

14、桿光滑且原來(lái)靜止。當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿將向右移動(dòng)()A向右勻速運(yùn)動(dòng)B向右加速運(yùn)動(dòng)C向左加速運(yùn)動(dòng)D向左減速運(yùn)動(dòng)答案BD解析cd桿向右移動(dòng)，說(shuō)明受向右的安培力，由左手定則可知cd桿中的電流cd，由安培定則可知L2中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上，如果與原磁場(chǎng)方向相同，則減小，L1中的電流減小，ab桿減速，L1中磁場(chǎng)方向豎直向下，由安培定則可知ab桿中電流ba，由右手定則可知ab桿向左切割磁感線，即ab桿向左減速運(yùn)動(dòng)。如果與原磁場(chǎng)方向相反，則ab桿向右加速，所以應(yīng)選B、D。1方法概述逆向思維法是指從事物正向發(fā)展的目標(biāo)、規(guī)律的相反方向出發(fā)，運(yùn)用顛倒的思維方式去思考問(wèn)題的一種方法。2常見(jiàn)類型

15、(1)運(yùn)動(dòng)形式的可逆性，如將勻減速運(yùn)動(dòng)看作反向的勻加速運(yùn)動(dòng)。(2)運(yùn)用“執(zhí)果索因”進(jìn)行逆向思考，如通過(guò)感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果來(lái)推導(dǎo)產(chǎn)生的原因、感應(yīng)電流的方向等。3解題思路(1)分析確定研究問(wèn)題的類型是否能用逆向思維法解決。(2)確定逆向思維問(wèn)題的類型。(3)通過(guò)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象或執(zhí)果索因等逆向思維的方法確定求解思路。如圖(甲)所示，一矩形金屬線圈abcd垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)并固定于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)是變化的，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系圖象如圖(乙)所示，則線圈的ab邊所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖象是(規(guī)定向右為安培力F的正方向)()答案A解析在01 s內(nèi)由(乙)圖可知磁場(chǎng)均勻減小，所以產(chǎn)生恒定電動(dòng)勢(shì)，恒定電流，

16、但F安BIL，B均勻減小，所以F安也均勻減小，因此D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的；因?yàn)?1 s內(nèi)磁場(chǎng)減小，線圈的磁通量減小，線圈abcd有擴(kuò)張的趨勢(shì)，所以ab受向左的安培力，向左為負(fù)，所以B選項(xiàng)是錯(cuò)誤的；12 s內(nèi)磁場(chǎng)均勻增加，磁通量增加，線圈有收縮的趨勢(shì)，ab受向右安培力，向右為正，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤，A選項(xiàng)正確。名師點(diǎn)睛楞次定律的推廣應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象中因果相對(duì)的關(guān)系恰好反映了自然界的這種對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律。對(duì)楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因：(1)阻礙原磁通量的變化“增反減同”；(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)“來(lái)拒去留”；(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)“增縮減擴(kuò)”；(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”。1如圖所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，且具有收縮趨勢(shì)，由此可知，圓環(huán)a沿()A順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)D逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)答案B解析根據(jù)楞次定律的推論“增反減同”，b環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，說(shuō)明a中原電流可能順時(shí)針減少，也可能逆時(shí)針增加，但b環(huán)有收縮的趨勢(shì)，說(shuō)明a環(huán)中的電流應(yīng)與b環(huán)中的電流同