【物理】2018届一轮复习人教版第26讲电磁感应现象、楞次定律学案

【物理】2018届一轮复习人教版第26讲电磁感应现象、楞次定律学案

第十单元 电磁感应 Ø 高考纵览 内容 要求 ‎2012年课标全国卷 ‎2013年 ‎2014年 ‎2015年 ‎2016年 卷Ⅰ 卷Ⅱ 卷Ⅰ 卷Ⅱ 卷Ⅰ 卷Ⅱ 卷Ⅰ 卷Ⅱ 卷Ⅲ 电磁感应现象 Ⅰ 磁通量 Ⅰ ‎25‎ 法拉第电磁感应定律 Ⅱ ‎19‎ ‎17、25‎ ‎16‎ ‎18‎ ‎25‎ ‎15‎ ‎24‎ ‎20‎ ‎21、25‎ 楞次定律 Ⅱ ‎20‎ ‎16‎ ‎19‎ 自感、涡流 Ⅰ ‎19‎ 考情分析 ‎1. 高考着重考查的知识点有：电磁感应现象、产生感应电流的条件、楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感与涡流现象．‎ ‎2. 从近年来高考命题趋势看，结合图像综合考查楞次定律和电磁感应定律的应用为选择题的命题热点；以导轨＋导体棒模型为载体，以近代科技、生活实际为背景，考查电磁感应规律与力学、电路知识的综合应用，是计算题(或选择题)的命题热点.‎ 第26讲　电磁感应现象、楞次定律 Ø 教材知识梳理 一、磁通量 ‎1．磁通量 ‎(1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的________．‎ ‎(2)公式：Φ＝________(B⊥S)；单位：韦伯(Wb)．‎ ‎(3)矢标性：磁通量是________，但有正负．‎ ‎2．磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1.‎ ‎3．磁通量的变化率(磁通量变化的快慢)：磁通量的变化量与所用时间的比值，即，与线圈的匝数无关．‎ 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________产生的现象．‎ ‎2．产生感应电流的条件 ‎ (1)闭合电路；(2)________发生变化．‎ 三、感应电流的方向 ‎1．楞次定律：感应电流的磁场总要________引起感应电流的________的变化．适用于一切电磁感应现象．‎ ‎2．右手定则：伸开右手，使拇指与四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线穿入掌心，右手拇指指向________方向，这时其余四指指向就是感应电流的方向．适用于导线________产生感应电流．‎ ‎【思维辨析】‎ ‎(1)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生．(　　)‎ ‎(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关．(　　)‎ ‎(3)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生．(　　)‎ ‎(4)当导体切割磁感线时，一定产生感应电动势．(　　)‎ ‎(5)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反．(　　)‎ ‎(6)磁通量变化量越大，感应电动势越大．(　　)‎ ‎(7)自感现象是电磁感应现象的应用．(　　)‎ Ø 考点互动探究 ‎　考点一　电磁感应现象的理解与判断 ‎1.磁通量发生变化的三种常见情况 ‎(1)磁场强弱不变，回路面积改变．‎ ‎(2)回路面积不变，磁场强弱改变．‎ ‎(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变．‎ ‎2．判断是否产生感应电流的流程 ‎(1)确定研究的回路．‎ ‎(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ.‎ ‎ (3) ‎1 图10261中能产生感应电流的是(　　)‎ 图10261‎ 式题 在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(　　)‎ A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 ‎　考点二　楞次定律的理解与应用 楞次定律中“阻碍”的含义 考向一　应用楞次定律判断感应电流方向的“四步法”‎ ‎2 某实验小组用如图10262所示的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流表G的感应电流方向是(　　)‎ 图10262‎ A．a→G→b B．先a→G→b，后b→G→a C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b 式题 (多选)如图10263所示，一电子以初速度v沿与金属板平行的方向飞入M、N极板间，突然发现电子向M板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是(　　)‎ 图10263‎ A．开关S闭合瞬间 B．开关S由闭合到断开瞬间 C．开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动 D．开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动 考向二　利用楞次定律的推论速解电磁感应问题 电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律，对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效果”总是阻碍产生感应电流的原因，可由以下四种方式呈现：‎ ‎(1)阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”．‎ ‎(2)阻碍相对运动，即“来拒去留”．‎ ‎(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”．‎ ‎(4)阻碍原电流的变化(自感现象)，即“增反减同”．‎ ‎3 如图10264所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时(　　)‎ 图10264‎ 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．磁铁的加速度大于g 式题 (多选)如图10265所示，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形，则磁场可能(　　)‎ 图10265‎ A．逐渐增强，方向向外 B．逐渐增强，方向向里 C．逐渐减弱，方向向外 D．逐渐减弱，方向向里 ‎　考点三　左手定则、右手定则、楞次定律、安培定则 ‎1.“三个定则”“一个定律”的比较 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 磁场对运动电荷、电流有力的作用 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律 ‎2．“三个定则”和“一个定律”的因果关系 ‎(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；‎ ‎(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；‎ ‎(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；‎ ‎(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律．‎ ‎4 (多选)如图10266所示，水平放置的两条光滑的金属轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)‎ 图10266‎ 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 式题 (多选)如图10267所示装置中，cd杆原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动(　　)‎ 图10267‎ A．向右匀速运动 B．向右加速运动 C．向左加速运动 D．向左减速运动 ‎■ 方法技巧 左、右手定则巧区分 ‎(1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因果关系”才能无误，“因动而电”——用右手；“因电而动”——用左手．‎ ‎(2)左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”．“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“”方向向右，用右手．‎ 参考答案（听课手册）‎ 第十单元　电磁感应 第26讲　电磁感应现象、楞次定律 ‎【教材知识梳理】‎ 核心填空 一、1.(1)乘积　(2)BS　(3)标量 二、1.感应电流　2.(2)磁通量 三、1.阻碍　磁通量　2.导线运动　切割磁感线 思维辨析 ‎(1)(×)　(2)(√)　(3)(√)　(4)(√)　(5)(×)‎ ‎(6)(×)　(7)(√)‎ ‎【考点互动探究】‎ 考点一 例1　B　[解析] 根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感应电流；B中，磁感应强度不变，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流．‎ 变式题　D　[解析] 只形成闭合回路，回路中的磁通量不变化，不会产生感应电流，A、B、C错误；给线圈通电或断电瞬间，通过闭合回路的磁通量变化，会产生感应电流，能观察到电流表的变化，D正确．‎ 考点二 例2　D　[解析] 解答本题时可按以下顺序进行：‎ ‎(1)条形磁铁在穿入线圈的过程中，原磁场方向向下．‎ ‎(2)穿过线圈向下的磁通量增加．‎ ‎(3)由楞次定律可知：感应电流的磁场方向向上．‎ ‎(4)应用安培定则可判断：感应电流的方向为逆时针(俯视)，即由b→G→a.‎ 同理可以判断；条形磁铁穿出线圈的过程中，向下的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向下，感应电流的方向为顺时针(俯视)，即由a→G→b.‎ 变式题　AD　[解析] 电子向M板偏转，说明M板为正极，则感应电流如图：由安培定则得，感应电流磁场方向水平向左，而原磁场方向水平向右，由楞次定律得原磁场增强，即原电流增加，故A、D正确．‎ 例3　A　[解析] 解法一：根据楞次定律的另一表述：感应电流效果总是要反抗产生感应电流的原因．本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是因为磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近．所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项A正确．‎ 解法二：设磁铁下端为N极，画出的磁感线如图所示，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见，P、Q将相互靠拢．由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论．所以本题选项A正确．‎ 变式题　CD　[解析] 根据楞次定律，感应电流的磁场方向总是阻碍闭合回路中磁通量的变化，体现在面积上是“增缩减扩”，而回路变为圆形，面积增加了，说明磁场逐渐减弱．因不知回路中电流方向，故无法判定磁场方向，故C、D都有可能．‎ 考点三 例4　BC　[解析] MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流方向为M→NL1中感应电流的磁场方向向上.若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流方向为Q→P且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流方向为P→Q且增大向左加速运动．‎ 变式题　BD　[解析] ab匀速运动时，ab中感应电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变，L2中无感应电流产生，cd保持静止，A错误；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下增大，通过cd的电流方向由c到d，cd向右移动，B正确；同理可得C错误，D正确．‎ ‎【教师备用习题】‎ ‎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] B　根据产生感应电流的条件可知，能够产生感应电流的是图B.‎ ‎2．如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将(　　)‎ A．S增大，l变长 B．S减小，l变短 C．S增大，l变短 D．S减小，l变长 ‎[解析] D　当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流产生的效果要阻碍磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行阻碍，二是用远离直导线的方式进行阻碍．选项D正确．‎ ‎3．如图所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置．‎ 若将弹簧在磁铁中心面所在的竖直平面内向外拉，使其所包围的面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将(　　)‎ A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定如何变化 ‎[解析] B　穿过弹簧所围面积的磁通量应为合磁通量，磁铁内部由S极指向N极的磁通量不变，而其外部由N极指向S极的磁通量随面积的增大而增大，故合磁通量减小，选项B正确．‎ ‎4．[2015·湖北荆门调研] 如图所示，老师让学生观察一个物理小实验：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是(　　)‎ A．磁铁插向左环，横杆发生转动 B．磁铁插向右环，横杆发生转动 C．把磁铁从左环中拔出，左环会跟着磁铁运动 D．把磁铁从右环中拔出，右环不会跟着磁铁运动 ‎[解析] B　磁铁插向右环，横杆发生转动；磁铁插向左环，由于左环不是闭合回路，没有感应电流产生，横杆不发生转动，选项A错误，B正确；把磁铁从左环中拔出，左环不会跟着磁铁运动，把磁铁从右环中拔出，右环会跟着磁铁运动，选项C、D错误．‎ ‎5．北半球地磁场的竖直分量向下，如图所示，在北京某中学实验室的水平桌面上，放置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd，线圈的ab边沿南北方向，ad边沿东西方向．下列说法中正确的是(　　)‎ A．若使线圈向东平动，则a点的电势比b点的电势高 B．若使线圈向北平动，则a点的电势比b点的电势低 C．若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为a→b→c→d→a D．若以ab边为轴将线圈向上翻转，则线圈中的感应电流方向为a→d→c→b→a ‎[解析] C　线圈向东平动时，ab和cd两边切割磁感线，且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等，a点电势比b点电势低，选项A错误；同理，线圈向北平动，则a、b两点的电势相等，高于c、d两点的电势，选项B错误；以ab边为轴将线圈向上翻转，向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向应该向下，再由安培定则知，感应电流的方向为a→b→c→d→a，选项C正确，D错误．‎ ‎6．(多选)如图所示，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速度释放，在圆环从a摆向b的过程中(　　)‎ A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B．感应电流的方向一直是逆时针 C．安培力方向始终与速度方向相反 D．安培力方向始终沿水平方向 ‎[解析] AD　圆环从位置a无初速度释放，在到达磁场分界线前，穿过圆环向里的磁感线条数增加，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针，圆环经过磁场分界线时，穿过圆环向里的磁感线条数减少，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为顺时针；圆环通过磁场分界线后，穿过圆环向外的磁感线条数减少，根据楞次定律可知，圆环内感应电流的方向为逆时针；因磁场在竖直方向分布均匀，圆环所受竖直方向的安培力平衡，故总的安培力沿水平方向．综上所述，选项A、D正确．‎ ‎7．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是(　　)‎ A．开关S由断开到闭合的瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动 D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动 ‎[解析] A　若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，选项A正确．‎ ‎8．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈所围的面积S＝0.4 m2，匀强磁场的磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则穿过线圈的磁通量的变化量为多少？‎ ‎[答案] 0.12 Wb　0.36 Wb ‎[解析] 线圈在垂直磁场方向上的投影面积 S⊥＝Scos 60°＝0.4× m2＝0.2 m2‎ 穿过线圈的磁通量Φ1＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb 线圈沿顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量 Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb 故磁通量的变化量 ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－0.24－0.12|Wb＝0.36 Wb