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《名师伴你行》2012届高考物理一轮复习课件(新课标)9.1 电磁感应现象 楞次定律



主题 电磁 感应

内容 电磁感应现象 磁通量 法拉第电磁感应定律 楞次定律 自感、 自感、涡流

要求 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ

说明

本章内容属高中物理的重点内容,从近几年的高考可以看出, 本章内容属高中物理的重点内容,从近几年的高考可以看出,对本章知识的考 查有所加强,每年的高考题都有,主要是: 查有所加强,每年的高考题都有,主要是: 1.感应电流的产生和感应电流方向的判断,出题以选择题为主。 感应电流的产生和感应电流方向的判断, 感应电流的产生和感应电流方向的判断 出题以选择题为主。 2.导体切割磁感线产生感应电动势的计算。此类问题常结合力学、电学知识, 导体切割磁感线产生感应电动势的计算。 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 此类问题常结合力学、电学知识, 解决与电量、电热相关的问题。 解决与电量、电热相关的问题。 3.法拉第电磁感应定律的应用是高考热点,常以综合性大题出现。并结合电路、 法拉第电磁感应定律的应用是高考热点, 法拉第电磁感应定律的应用是高考热点 常以综合性大题出现。并结合电路、 力学、能量转化与守恒等知识。 力学、能量转化与守恒等知识。 4.对电磁感应图象问题的考查主要以选择题为主,是常考知识点。 对电磁感应图象问题的考查主要以选择题为主, 对电磁感应图象问题的考查主要以选择题为主 是常考知识点。

本章的重点是感应电动势大小计算和感应电流方向的判断。在复习中 应深 本章的重点是感应电动势大小计算和感应电流方向的判断。在复习中,应深 刻理解法拉第电磁感应定律、楞次定律的内涵及外延, 刻理解法拉第电磁感应定律、楞次定律的内涵及外延,注意训练和掌握综合性题 目的分析思路和方法,还要侧重与实际生活、生产科技相结合的实际应用问题, 目的分析思路和方法,还要侧重与实际生活、生产科技相结合的实际应用问题, 全面提高学生分析解决综合性问题和实际应用问题的能力。 全面提高学生分析解决综合性问题和实际应用问题的能力。

要点一

楞次定律

1.对楞次定律的理解 对楞次定律的理解 谁在阻碍“感应电流的磁场”在阻碍阻碍什么阻碍的是“引起感应电流的磁场的磁通量的变化” 谁在阻碍“感应电流的磁场”在阻碍阻碍什么阻碍的是“引起感应电流的磁场的磁通量的变化”,不 是阻碍引起感应电流的磁通量如何阻碍磁通量增加时,阻碍其增加, 是阻碍引起感应电流的磁通量如何阻碍磁通量增加时,阻碍其增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相 磁通量减少时,阻碍其减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向一致,可简单记为“增反减同” 反;磁通量减少时,阻碍其减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向一致,可简单记为“增反减同”是否 阻止“阻碍”不是“阻止” 只是延缓了磁通量的变化,但这种变化仍继续进行,最终结果不受影响. 阻止“阻碍”不是“阻止”,只是延缓了磁通量的变化,但这种变化仍继续进行,最终结果不受影响 2.楞次定律的使用步骤 楞次定律的使用步骤

3.楞次定律的推广 楞次定律的推广 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: 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: (1)阻碍原磁通量的变化 阻碍原磁通量的变化——“增反减同”; 增反减同” 阻碍原磁通量的变化 增反减同 (2)阻碍相对运动 阻碍相对运动——“来拒去留”; 来拒去留” 阻碍相对运动 来拒去留 例如,如图9-1-1所示,若条形磁铁向闭合导线圈“前进”,则闭合导线 所示, 例如,如图 所示 若条形磁铁向闭合导线圈“前进” 退却” 若条形磁铁远离闭合导线圈“逃跑” 则闭合导线圈“追赶” 圈“退却”;若条形磁铁远离闭合导线圈“逃跑”,则闭合导线圈“追赶”。 图9-1-1 (3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势 使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”; 增缩减扩” 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 增缩减扩 例如,如图9-1-2所示,当导线 中的电流减小时,穿过闭合金属圆环 的磁 所示, 中的电流减小时, 例如,如图 所示 当导线B中的电流减小时 穿过闭合金属圆环A的磁 通量减小,这时A环有扩张的趋势 环有扩张的趋势。 通量减小,这时 环有扩张的趋势。 (4)阻碍原电流的变化 自感现象 阻碍原电流的变化(自感现象 增反减同” 阻碍原电流的变化 自感现象)——“增反减同”。 增反减同

图9-1-2

要点二 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用 安培定则、左手定则、右手定则、 1.应用现象 应用现象
基本现象 运动电荷、 运动电荷、电流产生磁场 磁场对运动电荷、 磁场对运动电荷、电流有作用力 电磁 感应 部分导体做切割磁感线运动 闭合回路磁通量变化 应用的定则或定律 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律

2.应用区别 应用区别 关键是抓住因果关系: 关键是抓住因果关系: (1)因电而生磁 因电而生磁(I→B)→安培定则; 安培定则; 因电而生磁 安培定则 (2)因动而生电 、B→I)→右手定则; 因动而生电(v、 右手定则; 因动而生电 右手定则 (3)因电而受力 、B→F安)→左手定则。 因电而受力(I、 左手定则。 因电而受力 左手定则
名师支招: 名师支招: 判断感应电流方向的右手定则是楞次定律的特例, 判断感应电流方向的右手定则是楞次定律的特例,在导体切割磁感线运动 的情况下,用右手定则比用楞次定律更方便。 的情况下,用右手定则比用楞次定律更方便。

热点一 感应电流的产生条件
【例1】法拉第通过精心设计的一系列试验,发现了电磁感应定律,将历史上认为各自独立的学 】法拉第通过精心设计的一系列试验,发现了电磁感应定律, 电学” 磁学”联系起来。在下面几个典型的实验设计思想中, 科“电学”与“磁学”联系起来。在下面几个典型的实验设计思想中,所作的推论后来被 实验 否定的是( ) 否定的是 A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止导线 既然磁铁可使近旁的铁块带磁, 既然磁铁可使近旁的铁块带磁 静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷, 上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流 B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中 既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势, 既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势 感应出电流 C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流 C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运动的 既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流, 导体中感应出电动势 D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动导线上的稳恒电流也可在近 既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势, 既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势 旁的线圈中感应出电流

A

选项, 【解析】对A选项,静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场,通过旁 解析】 选项 静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场, 边静止的线圈不会产生感应电流, 被否定 被否定; 边静止的线圈不会产生感应电流,A被否定;稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强 磁场,运动的线圈可能会产生感应电流, 符合事实 符合事实; 磁场,运动的线圈可能会产生感应电流,B符合事实;静止的磁铁周围存在稳定 的磁场,旁边运动的导体棒会产生感应电动势, 符合 符合; 的磁场,旁边运动的导体棒会产生感应电动势,C符合;运动的导线上的稳恒电 流周围产生运动的磁场,即周围磁场变化,在旁边的线圈中产生感应电流, 符 流周围产生运动的磁场,即周围磁场变化,在旁边的线圈中产生感应电流,D符 合。

【名师支招】电路闭合,且穿过闭合电路的磁通量发生变化,是产生感应电 名师支招】电路闭合,且穿过闭合电路的磁通量发生变化, 流的条件。 流的条件。

1 如图9-1-3所示,开始时矩形线框与匀强磁 所示, 如图 所示 场的方向垂直,且一半在磁场内, 场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在 磁场外。若要使线框中产生感应电流, 磁场外。若要使线框中产生感应电流,下 AB 列办法中可行的是( ) 列办法中可行的是 C A.将线框向左拉出磁场 将线框向左拉出磁场 B.以ab边为轴转动 小于 °) 边为轴转动(小于 以 边为轴转动 小于90° C.以ad边为轴转动 小于 °) 边为轴转动(小于 以 边为轴转动 小于60° D.以bc边为轴转动 小于 °) 边为轴转动(小于 以 边为轴转动 小于60°

图9-1-3

热点二

感应电流方向的判断——楞次定律的应用 楞次定律的应用 感应电流方向的判断

年高考浙江理综卷] 所示, 【例2】[2009年高考浙江理综卷]如图 】 年高考浙江理综卷 如图9-1-4所示,在磁感应强度大小为 、方向竖直向上的匀 所示 在磁感应强度大小为B、 强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框 的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在 点, 用绝缘轻质细杆悬挂在O点 强磁场中,有一质量为 、阻值为 的闭合矩形金属线框 用绝缘轻质细杆悬挂在 并可绕O点摆动 金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中, 点摆动。 并可绕 点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中, 细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是( ) 细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是 A.a→b→c→d→a B.d→c→b→a→d C.先是 先是d→c→b→a→d,后是 先是 ,后是a→b→c→d→a D.先是 先是a→b→c→d→a,后是 先是 ,后是d→c→b→a→d

B

【解析】本题考查楞次定律,解题时应分清磁场方向及磁通量的变 解析】本题考查楞次定律, 化情况,还应明确线圈的放置方法,考查学生的理解能力和推理能力。 化情况,还应明确线圈的放置方法,考查学生的理解能力和推理能力。 图9-1-4 由楞次定律可知,在线圈从右侧摆动到O点正下方的过程中 向上的磁通量在减小, 点正下方的过程中, 由楞次定律可知,在线圈从右侧摆动到 点正下方的过程中,向上的磁通量在减小,故感 应电流的方向沿a→d→c→b→a,线框从 点正下方向左侧摆动的过程,电流方向沿 点正下方向左侧摆动的过程, 应电流的方向沿 ,线框从O点正下方向左侧摆动的过程 a→d→c→b→a,故选 。 ,故选B。 楞次定律是判断感应电流方向的基本方法。 【名师支招】(1)楞次定律是判断感应电流方向的基本方法。 名师支招】 楞次定律是判断感应电流方向的基本方法 (2)应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤: 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤: 应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤 确定研究对象,即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流 即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流。 ①确定研究对象 即明确要判断的是哪个闭合电路中产生的感应电流。 确定研究对象所处的磁场的方向及其分布情况。 ②确定研究对象所处的磁场的方向及其分布情况。 确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况。 ③确定穿过闭合电路的磁通量的变化情况。 根据楞次定律,判断闭合电路中感应电流的磁场方向。 ④根据楞次定律,判断闭合电路中感应电流的磁场方向。 根据安培定则(即右手螺旋定则 判断感应电流的方向。 即右手螺旋定则)判断感应电流的方向 ⑤根据安培定则 即右手螺旋定则 判断感应电流的方向。

2
如图9-1-5所示,同一平面内的三条平行导线串有两 所示, 如图 所示 个电阻R和 导体棒 与三条导线接触良好, 导体棒PQ与三条导线接触良好 个电阻 和r,导体棒 与三条导线接触良好,匀强磁 场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。 场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当 导体棒向左滑动时,下列说法正确的是( 导体棒向左滑动时,下列说法正确的是 B ) A.流过 的电流为由 到c,流过 的电流为由 到a 流过R的电流为由 的电流为由b到 流过 的电流为由d到 ,流过r的电流为由 B.流过 的电流为由 到d,流过 的电流为由 到a 流过R的电流为由 的电流为由b到 流过 的电流为由c到 ,流过r的电流为由 C.流过 的电流为由 到c,流过 的电流为由 到b 流过R的电流为由 的电流为由a到 流过 的电流为由d到 ,流过r的电流为由 D.流过 的电流为由 到d,流过 的电流为由 到b 流过R的电流为由 的电流为由a到 流过 的电流为由c到 ,流过r的电流为由

图9-1-5

热点三

楞次定律的推广含义

所示, 水平放置, 平行放于导轨上, 【例3】如图 】如图9-1-6所示,光滑固定导轨 、n水平放置,两根导体棒 、q平行放于导轨上,形成一个闭合回路, 所示 光滑固定导轨m、 水平放置 两根导体棒p、 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靠近回路时( ) 当一条形磁铁从高处下落靠近回路时 A.p、q将互相靠拢 、 将互相靠拢 B.p、q将互相远离 、 将互相远离 C.磁铁的加速度仍为 磁铁的加速度仍为g 磁铁的加速度仍为 D.磁铁的加速度小于 磁铁的加速度小于g 磁铁的加速度小于 图9-1-6

AD

【解析】在磁铁下落过程中,p、q是相互靠拢,还是相互远离, 解析】 在磁铁下落过程中, 、 是相互靠拢,还是相互远离, 是相互靠拢 取决于p、 中的感应电流所受到的磁铁的作用力方向 中的感应电流所受到的磁铁的作用力方向, 取决于 、q中的感应电流所受到的磁铁的作用力方向,而磁铁的加 速度是否大于g,则取决于闭合回路对磁铁的作用力的方向。 速度是否大于 ,则取决于闭合回路对磁铁的作用力的方向。 解法一:先判断感应电流方向,再判断安培力方向。 解法一:先判断感应电流方向,再判断安培力方向。在磁铁下 落过程中, 落过程中,穿过 闭合回路的磁通量向下,并且不断增大,根据楞次定律可判知, 闭合回路的磁通量向下,并且不断增大,根据楞次定律可判知, 回路中感应电流的 图9-1-7 图9-1-8 磁场应向上,其中感应电流沿逆时针方向。据左手定则可判知,磁铁对p、 棒的安培力方向如图 棒的安培力方向如图9-1-7所示,故p、q 所示, 、 磁场应向上,其中感应电流沿逆时针方向。据左手定则可判知,磁铁对 、q棒的安培力方向如图 所示 相互靠拢。 相互靠拢。 将闭合电路的磁场等效成如图9-1-8所示条形磁铁N′S′,由此可知,磁铁下落时,闭合电路对磁铁产生向上的排斥力, 所示条形磁铁N ,由此可知,磁铁下落时,闭合电路对磁铁产生向上的排斥力, 将闭合电路的磁场等效成如图 所示条形磁铁 故磁铁加速下落的加速度a<g。 故磁铁加速下落的加速度 。 可见本题正确选项为A、 。 可见本题正确选项为 、D。 解法二:应用楞次定律的推广含义判断。 解法二:应用楞次定律的推广含义判断。 磁铁下落时,闭合电路中产生感应电流,由楞次定律的推广含义知, 磁铁下落时,闭合电路中产生感应电流,由楞次定律的推广含义知,感应电流的产生必然阻碍导致产生感应电流的原 磁铁下落, 选项正确; 因——磁铁下落,故而磁铁下落时,必然受到向上的排斥力。磁铁下落的加速度 磁铁下落 故而磁铁下落时,必然受到向上的排斥力。磁铁下落的加速度a<g,故D选项正确;另一方面,磁铁下 , 选项正确 另一方面, 落时,穿过闭合电路的磁通量增大,若p、q两导体棒相互远离,这会加剧磁通量的增大,这与楞次定律的含义——感应电 落时, 穿过闭合电路的磁通量增大, 、 两导体棒相互远离,这会加剧磁通量的增大,这与楞次定律的含义 感应电 两导体棒相互远离 流阻碍磁通量的变化矛盾, 、 棒应相互靠近 棒应相互靠近, 选项正确。 流阻碍磁通量的变化矛盾,故p、q棒应相互靠近,即A选项正确。 选项正确

解法一, 【名师支招】(1)解法一,有理有据,丝丝入扣,但较繁琐;解法二直接从“阻碍”的效果着手分析,简 名师支招】 解法一 有理有据,丝丝入扣,但较繁琐;解法二直接从“阻碍”的效果着手分析, 捷明快,入木三分,但分析难度大。 捷明快,入木三分,但分析难度大。 (2)感应电流的产生,总是阻碍引起产生感应电流的原因,若感应电流是由于闭合电路与磁场的相对运动 感应电流的产生, 感应电流的产生 总是阻碍引起产生感应电流的原因, 产生的,回路因产生感应电流而受到的安培力必然阻碍这种相对运动。 产生的,回路因产生感应电流而受到的安培力必然阻碍这种相对运动。 (3)感应电流产生的过程,同时也是其他形式的能转化为电能的过程,在电磁感应现象中,能量是守恒的。 感应电流产生的过程, 感应电流产生的过程 同时也是其他形式的能转化为电能的过程,在电磁感应现象中,能量是守恒的。

3
如图9-1-9所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑, 所示, 、 为大小 形状均相同且内壁光滑, 为大小、 如图 所示 但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度。 但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度。两 个相同的磁性小球,同时从A、 管上端的管口无初速 个相同的磁性小球,同时从 、B管上端的管口无初速 释放,穿过A管的小球比穿过 管的小球先落到地面。 管的小球比穿过B管的小球先落到地面 释放,穿过 管的小球比穿过 管的小球先落到地面。 下面对于两管的描述中,可能正确的是( 下面对于两管的描述中,可能正确的是 A D ) A.A管是用塑料制成的,B管是用铜管制成的 管是用塑料制成的, 管是用铜管制成的 管是用塑料制成的 B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的 管是用铝制成的, 管是用胶木制成的 管是用铝制成的 C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的 管是用胶木制成的, 管是用塑料制成的 管是用胶木制成的 D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的 管是用胶木制成的, 管是用铝制成的 管是用胶木制成的

图9-1-9



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