高考物理大一轮复习 第九章 电磁感应 第1课时 电磁感应现象 楞次定律学案Word格式.docx

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涡流、电磁阻尼和电磁驱动

实验13：

探究电磁感应的产生条件

√

实验14：

探究感应电流方向的规律

一、磁通量

1.概念：

在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积。

2.公式：

Φ＝BS。

3.单位：

1Wb＝1__T·

m2。

4.公式的适用条件

（1）匀强磁场；

（2）磁感线的方向与平面垂直，即B⊥S。

二、电磁感应现象

1.电磁感应现象

当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。

2.产生感应电流的条件：

穿过闭合电路的磁通量发生变化。

特例：

闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。

3.产生电磁感应现象的实质

电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；

如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。

三、楞次定律

1.楞次定律：

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

2.右手定则：

如图，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

【思考判断】

1.磁通量是标量，但有正、负之分（√）

2.穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关（√）

3.穿过电路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流（×

）

4.闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生（×

5.导体切割磁感线时一定有感应电流产生（×

6.感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反（×

7.感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化（×

8.感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化（√）

考点一　电磁感应现象（－/b）

[要点突破]

1.应用Φ＝BS求解问题时应注意两点

（1）公式Φ＝BS中，S为垂直于磁场方向的面积。

（2）穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝BS求解，应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量。

2.判断电磁感应现象是否发生的一般流程

[典例剖析]

【例1】如图所示，矩形线框在磁场内做的各种运动中，能够产生感应电流的是（　　）

解析　根据产生感应电流的条件，闭合回路内磁通量发生变化才能产生感应电流，只有选项B正确。

答案　B

【例2】如图所示，在条形磁铁外套A、B两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较（　　）

A.ΦA>

ΦBB.ΦA<

ΦB

C.ΦA＝ΦBD.不能确定

解析　磁通量Φ＝Φ内－Φ外，对A、B两环，Φ内相同；

而对于Φ外，B的大于A的，所以ΦA>

ΦB，故正确答案为A。

答案　A

[针对训练]

1.如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为（　　）

A.B.

C.BL2D.NBL2

解析　Φ＝BS，而S是指磁场穿过的有效面积，题中为S＝，所以Φ＝BS＝BL2，A正确。

2.（2017·

温州模拟）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，B的方向与水平面夹角为30°

，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到图中虚线位置，在此过程中磁通量的改变量大小为（　　）

A.BSB.BS

C.BSD.2BS

解析　磁通量虽是标量，但有正负，如规定从图中b面穿过a面磁通量为正，则在Ⅰ位置时磁通量Φ1＝BSsin30°

＝BS，在Ⅱ位置时磁通量Φ2＝－BScos30°

＝－BS，那么线圈从Ⅰ位置转到Ⅱ位置过程磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－BS|，所以选C。

答案　C

考点二　楞次定律（－/c）

1.右手定则

右手定则是楞次定律的一个推论，适用于导体棒切割磁感线产生感应电流的方向判断。

2.楞次定律中“阻碍”的含义

3.感应电流的“效果”

（1）线圈（回路）中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化——增反减同；

（2）导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动——来拒去留；

（3）当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——增缩减扩；

（4）自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化——增反减同。

【例1】如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。

一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2，则（　　）

A.导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B.导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C.导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D.导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左

解析　导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向沿a→d→c→b→a，由左手定则可知cd边受到的安培力方向向左；

在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，安培力的方向仍然向左，故选项D正确。

答案　D

【例2】（多选）如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（　　）

A.P、Q将互相靠拢

B.P、Q将互相远离

C.磁铁的加速度仍为g

D.磁铁的加速度小于g

解析　根据楞次定律的“阻碍”的内涵，感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是磁铁靠近回路，穿过回路的磁通量增加，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以P、Q将互相靠近，且磁铁的加速度小于g。

答案　AD

【方法总结】

应用楞次定律判断感应电流的方法

1.如图所示，一个金属圆盘安装在竖直的转动轴上，置于蹄形磁铁之间，两块铜片A、O分别与金属圆盘的边缘和转动轴接触。

若使金属圆盘按图示方向（俯视顺时针方向）转动起来，下列说法正确的是（　　）

A.电阻R中有Q→R→P方向的感应电流

B.电阻R中有P→R→Q方向的感应电流

C.穿过圆盘的磁通量始终没有变化，电阻R中无感应电流

D.调换磁铁的N、S极同时改变金属圆盘的转动方向，R中感应电流的方向也会发生改变

解析　根据右手定则可判断出R中有P→R→Q方向的电流，B正确，A、C错误；

D选项中流过R的感应电流方向不变，D错误。

2.如图所示，一水平放置的矩形线圈abcd，在细长的磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ。

在这个过程中，线圈中感应电流（　　）

A.沿abcd流动

B.沿dcba流动

C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动

D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动

解析　本题考查用楞次定律判断感应电流的方向。

由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减小，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增大，根据楞次定律和安培定则可知感应电流的方向是abcd。

选项A正确。

3.（多选）如图所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一个水平面内，线圈A中通以如图所示的交变电流，设t＝0时电流沿逆时针方向。

下列说法中，正确的是（　　）

A.0～t1内，线圈B有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势

B.t1～t2内，线圈B有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势

C.在t1时刻，线圈B的电流大小和方向同时改变

D.在t1时刻，线圈A、B的作用力最小

解析　0～t1内，线圈A的电流逆时针减小，通过线圈B的磁通量减少，根据楞次定律知，线圈B内有逆时针方向的电流，根据楞次定律的另一种表述，线圈B阻碍磁通量的减少，有收缩的趋势，故A选项正确；

t1～t2内，线圈A的电流顺时针增大，通过线圈B的磁通量增大，根据楞次定律知，线圈B内有逆时针方向的电流，根据楞次定律的另一种表述，线圈B阻碍磁通量的增大，有扩张的趋势，故B选项正确；

在t1时刻，线圈B中电流大小、方向都不变，故C选项错误；

在t1时刻，线圈A中没有电流，线圈A、B的作用力最小，故D选项正确。

答案　ABD

1.如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是（　　）

A.如图所示位置时等于零

B.若使框架绕OO′转过60°

角，磁通量为BS

C.若从初始位置转过90°

D.若从初始位置转过180°

角，磁通量变化为零

解析　在题图所示的位置时，磁感线与线框平面垂直，Φ＝BS，当线框绕OO′轴转过60°

时，Φ＝BS⊥＝BS·

cos60°

＝BS。

转过90°

时，磁感线与线框平面平行，Φ＝0。

线框转过180°

时，磁感线仍然垂直穿过线框，只不过穿过方向改变了，因而ΔΦ＝2BS。

综上所述，B正确。

答案　B

2.（多选）如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（　　）

A.向右加速运动

B.向左加速运动

C.向右减速运动

D.向左减速运动

解析　当PQ向右运动时，用右手定则可判断出PQ中感应电流的方向是Q→P，由安培定则可判断出穿过L1的磁场方向是自下而上的；

若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可判断出流过MN的感应电流方向是N→M，用左手定则可判断出MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A错误；

若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均反向，MN向右运动，所以选项C正确；

同理可判断出选项B正确，D错误。

答案　BC

3.如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。

在将磁铁的S极插入线圈的过程中（　　）

A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥

B.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥

C.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引

D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引

4.如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向同大小的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速运动，在移动过程中，线框中感应电流方向（　　）

A.先abcd，后dcbaB.先dcba，后abcd

C.始终是abcdD.始终是dcba

解析　线框在两电流中线OO′的右侧时，穿过线框的合磁通量垂直纸面穿出，线框左移，磁通量变小，为阻碍这个方向的磁通量减小，感应电流的方向就是abcd。

当线框跨越两电流中线OO′时，线框的合磁通量由穿出变为穿进，感应电流还是abcd。

线框再左移，线框合磁通量穿入且增加，感应电流方向还是abcd。

所以线框中感应电流方向始终是abcd。

故选项C正确。

5.（2