高考物理一輪復習專用資料——電磁感應現(xiàn)象楞次定律

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1、第31講 電磁感應現(xiàn)象、楞次定律 【考點整合】 一、磁通量 1、磁通量的定義： 如果在磁感應強度為B的勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，其面積為S，則定義B與S的乘積為穿過這個面的磁通量，用Φ表示。可以認為磁通量就是穿過某面積的磁感線的條數(shù)叫做穿過這一面積的磁通量。 2、磁通量的計算公式：φ=B·S。 若面積S與垂直于磁場方向的平面間的夾角為θ，則穿過S的磁通量φ＝B·S⊥＝BScosθ；若S與B之間的夾角為α，則φ＝B·S⊥＝BSsinα；無論采用哪一種公式計算，關鍵把握住“線圈的有效面積——線圈平面沿磁場方向的投影” 若平面S與磁場B平形，則φ=0 3、磁通量是標

2、量，沒有方向，但有正負。若規(guī)定磁感線從某一邊穿過平面時磁通量為正，則反方向穿過平面的磁通量就為負，當某面上同時有正反兩個方向的磁感線穿過時，則穿過該面的實際磁通量為正負磁通量的代數(shù)和，φ＝φ正－φ負。 4、穿過某一線圈（多匝時）平面的磁通量的大小與線圈的匝數(shù)無關。穿過任意閉合曲面的總磁通量總是為零（如：穿過地球表面的總磁通量為零）。 5、在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯（Wb）：1Wb＝1T·m2＝1N·m2/A·m＝1N·m/A＝1J/A＝1V·A·S/A＝1V·S。 二、電磁感應現(xiàn)象及條件 1、電磁感應現(xiàn)象 利用磁場產(chǎn)生電流（或電動勢）的現(xiàn)象，叫電磁感應現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電流叫

3、感應電流，所產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢。 2、產(chǎn)生感應電流的條件：（1）閉合回路；（2）回路中的磁通量發(fā)生變化。 回路中磁通量發(fā)生變化就產(chǎn)生了感應電動勢，這是電磁感應的本質，產(chǎn)生感應電動勢的那部分電路（導體）相當于電源。 三、感應電流方向的判斷 1、楞次定律(判斷感應電流方向)： 感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化． 2、右手定則： 根據(jù)楞次定律，可以推出導體切割磁感線情況下的感應電流方向的判斷方法，即右手定則：伸開右手，讓拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直從手心進入，拇指指向導體運動的方向，其余四指指的就是感應電流的方

4、向。 【要點探究&典例精講】 ? 要點一 對電磁感應現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件的理解和應用 1、電磁感應現(xiàn)象 利用磁場產(chǎn)生電流（或電動勢）的現(xiàn)象，叫電磁感應現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電流叫感應電流，所產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢。 所謂電磁感應現(xiàn)象，實際上是指由于磁的某種變化而引起電的產(chǎn)生的現(xiàn)象，磁場變化，將在周圍空間激起電場；如周圍空間中有導體存在，一般導體中將激起感應電動勢；如導體構成閉合回路，則回路中還將產(chǎn)生感應電流。 2、產(chǎn)生感應電流的條件： （1）閉合回路； （2）回路中的磁通量發(fā)生變化。 回路中磁通量發(fā)生變化就產(chǎn)生了感應電動勢，這是電磁感應的本質，產(chǎn)生感應電動勢的那部分電路（導體）

5、相當于電源。 3、發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的兩種基本方式及其理論解釋 （1）動生電動勢：當導體在磁場中做切割磁感線的相對運動時，就將在導體中激起感應電動勢。這種發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的方式可以用運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的作用來解釋。 （2）感生電動勢：當磁場的強弱改變而使穿過磁場中的閉合回路程的磁通量發(fā)生變化時，就將在閉合回路程里激起感應電流。這種發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的方式可以用麥克斯韋的電磁場理論來解釋。 4、引起磁通量變化的常見情況： （1）線圈在磁場中轉動； （2）線圈在磁場中面積發(fā)生變化； （3）線圈中磁感應強度發(fā)生變化； （4）通電線圈中電流發(fā)生變化 a b c 例1、

6、如圖所示，環(huán)形導線a中有順時針方向的電流，a環(huán)外有兩個同心導線圈b、c，與環(huán)形導線a在同一平面內(nèi)。穿過線圈b、c的磁通量各是什么方向？穿過哪個線圈的磁通量更大？ a d b c O1 O2 例2、如圖所示，O1O2是矩形導線框abcd的對稱軸，其左方有垂直于紙面向外的勻強磁場。以下哪些情況下abcd中有感應電流產(chǎn)生（ ） A．將abcd 向紙外平移B．將abcd向右平移 C．將abcd以ab為軸轉動60° D．將abcd以cd為軸轉動60° ? 要點二 感應電流方向的判定 1、楞次定律：適用于各種情況下感應電流方向的判斷 （1）對

7、楞次定律中阻礙二字的正確理解 “阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指： 磁通量增加時，阻礙增加(感應電流的磁場和原磁場方向相反，起抵消作用)； 磁通量減少時，阻礙減少(感應電流的磁場和原磁場方向一致，起補償作用)，簡稱“增反減同”． （2）理解楞次定律要注意四個層次: 誰阻礙誰?是感應電流的磁通量阻礙原磁通量; 阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身; 如何阻礙?當磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，當磁通量減小時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，即”增反減同”; 結果如何?阻礙不是阻止，只是延緩了磁通量變化的快慢，結果是增加的還是增加，減

8、少的還是減少。 （3）應用步驟 楞次定律說明的是感應電流的磁場與原磁場方向之間的關系，即穿過閉合電路的磁通量增大時，兩磁場方向相反；磁通量減小時，兩磁場方向相同．因此，根據(jù)楞次定律判斷感應電流的方向時，應按以下步驟進行： →→ →④ 2、右手定則：楞次定律的推論，只適用于部分導體切割磁感線的情況 用右手定則時應注意： ①主要用于閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生的感應電動勢與感應電流的方向判定。 ②右手定則僅在導體切割磁感線時使用，應用時要注意磁場方向、運動方向、感應電流方向三者互相垂直． ③當導體的運動方向與磁場方向不垂直時，拇指應指向切割磁感線的分速度方向．

9、④若形成閉合回路，四指指向感應電流方向；若未形成閉合回路，四指指向高電勢． ⑤“因電而動”用左手定則．“因動而電”用右手定則． ⑥應用時要特別注意：四指指向是電源內(nèi)部電流的方向(負→正)．因而也是電勢升高的方向；即：四指指向正極。 例3、如圖所示，單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO′與磁場邊界重合，線圈按圖示方向勻速轉動(ab向紙外，cd向紙內(nèi))．若從圖示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿a→b→c→d→a為正方向，則線圈內(nèi)感應電流隨時間變化的圖象是() 例4、如圖所示，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質量為m、阻值為R的閉

10、合矩形金屬線框abcd，用絕緣輕質細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側最高點的過程中，細桿和金屬框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應電流的方向是() A．a(chǎn)→b→c→d B．d→c→b→a→d C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a←d ? 要點三 楞次定律的拓展與應用 1．就磁通量而言，感應電流產(chǎn)生的效果總是阻礙引起感應電流的磁通量（原磁通量）的變化。即當原磁通量增加時，感應電流的磁場就與原磁場方向相反；當原磁通量減小時，感應電流的磁場就與原磁場方向相

11、同。簡稱口訣“增反減同”。注意區(qū)分兩種磁場：一是研究對象所在位置的磁場和線框中感應電流產(chǎn)生的磁場 2．就相對運動而言，阻礙所有的相對運動，簡稱口訣“來拒去留”。從運動的效果上看，也可以形象地述為“敵”進“我”退，“敵”逃“我”追。 3．就閉合回路的面積而言，致使電路和面積有收縮或擴張的趨勢。收縮或擴張是為了阻礙電路磁通量的變化。若穿過閉合電路的磁感線皆朝同一個方向，則磁通量增大時，面積有收縮的趨勢；磁通量減少時，面積有擴張的趨勢。簡稱口訣“增縮減擴”。 4．感應電流（或感應電動勢）的方向阻礙原電流的變化 5．一個回路中磁通量發(fā)生變化，在回路中產(chǎn)生感應電流，那么，（1）若此電流是變化的，

12、則它會在鄰近的另一回路產(chǎn)生感應電流；（2）若此電流是恒定的，則它不會在鄰近的另一回路中產(chǎn)生感應電流 例5、一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質圓柱密接，木質圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質圓柱上無摩擦移動．M連接在如圖40－10所示的電路中，其中R為滑動變阻器，E1和E2為直流電源，S為單刀雙擲開關．下列情況中，可觀測到N向左運動的是() A．在S斷開的情況下，S向a閉合的瞬間 B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間 C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時 D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時 例6、如圖，在同一鐵芯上繞兩個線圈A和B

13、，單刀雙擲開關S原來接觸點1，現(xiàn)在把它扳向觸點2，則在開關S斷開1和閉合2的過程中，流過電阻R中電流的方向是（ ） A．先由P到Q，再由Q到P B．先由Q到P，再由P到Q C．始終是由Q到P D．始終是由P到Q 例7、如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。當ab 桿做如下那些運動時，cd桿將向右移動（ ） c a d b L2 L1 A．向右勻速運動；B．向右加速運動； C．向左加速運動；D．向左減速運動 例8、如圖所示，一水平放置的矩形線圈abcd，在細長的磁鐵的N極附近豎

14、直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在這個過程中，線圈中感應電流（ ） A．沿abcd流動 B．沿dcba流動 C．由Ⅰ到Ⅱ都是abcd流動，由Ⅱ到Ⅲ是dcba流動 D．由Ⅰ到Ⅱ都是dcba流動，由Ⅱ到Ⅲ是abcd流動 本講習題精練 1、如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應電流產(chǎn)生且被螺線管吸引的是( ) A．向右做勻速運動 B．向左做勻速運動 C．向右做減速運動 D．向右做加速運動 2、如圖所示，矩形閉合線圈放置在水平薄板上，

15、有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于平板的正下方（磁極間距略大于矩形線圈的寬度。）當磁鐵勻速向右通過線圈時，線圈仍靜止不動，那么線圈受到薄板的磨擦力方向和線圈中產(chǎn)生感應電流的方向（從上向下看）是( ） A．摩擦力方向一直向左 B．摩擦力方向先向左、后向或右 C．感應電流的方向順時針→逆時針→逆時針→順時針 D．感應電流的方向順時針→逆時針 3、如圖所示，通有穩(wěn)恒電流的長直螺線管豎直放置，銅環(huán)R沿螺線管的軸線加速下落。在下落過程中，環(huán)面始終保持水平。銅環(huán)先后經(jīng)過軸線上1、2、3位置時的加速度分別為a1、a2、a3。位置2處于螺線管的中心，位置1、3與位置2等距離。設重力加速度為g，則：（

16、 ） A．a(chǎn)1＜a2＝g B．a(chǎn)3＜a1＜g C．a(chǎn)1＝a3＜a2 D．a(chǎn)3＜a1＜a2 4、如圖所示，光滑固定導體軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放于導軌上，形成一個閉合路，當一條形磁鐵從高處下落接近回路時（ ） A．P、Q將互相靠攏 B．P、Q相互相遠離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度小于g 5、A和B是兩個大小相同的環(huán)形線圈，將兩線圈平行共軸放置，如圖甲所示，當線圈在A中的電流i1隨時間變化的圖像如圖乙所示時，若規(guī)定電流方向如圖甲所示的方向為正方向，則線圈B中的電流i2隨時間t變化的圖像是圖中的（ ）

17、 6、如圖所示，MN和PQ為兩根足夠長的水平光滑金屬導軌，導軌電阻不計，變壓器為理想變壓器，現(xiàn)在水平導軌部分加一豎直向上的勻強磁場，金屬棒ab與導軌電接觸良好，則以下說法正確的是（ ） A．若ab棒勻速運動，則IR≠0，IC≠0 B．若ab棒勻速運動，則IR≠0，IC＝0 C．若ab棒在某一中心位置兩側做簡諧運動，則IR≠0，IC≠0 D．若ab棒做勻加速運動，IR≠0，IC＝0 7、如圖所示，MN利PQ為處于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導軌，垂直導軌放置的金屬棒ab與導軌接觸良好，在水平金屬導軌之間加豎直向—卜的勻強磁場，導軌的N、Q端按理想變壓器的初級線圈，理想變壓器的

18、輸出端有三組次級線圈，分別接有電阻元件R、電感元件L和電容元件C。若用IR、IL、IC分別表示通過R、L和C的電流，不考慮電容器的瞬間充放電，則下列判斷中正確的是 （ ） A．若ab棒勻速運動，則 B．若ab棒勻加速運動，則 C．若ab棒做加速度變小的加速運動，則 D．若ab棒在某一中心位置附近做簡諧運動，則 8、如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力作用下運動時，MN在磁場力作用下向右運動，PQ所做的運動可能是（ ） A．向右勻加速運動 B．向左勻加速運動 C．向右勻減速運動 D．向左勻減速運動 O2

19、O1 9、如圖所示，當磁鐵繞O1O2軸勻速轉動時，矩形導線框（不考慮重力）將如何運動？ N S v0 M 10、如圖所示，閉合導體環(huán)固定。條形磁鐵S極向下以初速度v0沿過導體環(huán)圓心的豎直線下落過程，導體環(huán)中的感應電流方向如何？ O1 a O2 b 11、如圖所示，在條形磁鐵從圖示位置繞O1O2軸轉動90°的過程中，放在導軌右端附近的金屬棒ab將如何移動？ a b 12、如圖所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動（不到達該平面），a、b將如何移動？

20、 a b 13、如圖所示，水平面上有兩根平行導軌，上面放兩根金屬棒a、b。當條形磁鐵如圖向下移動時（不到達導軌平面），a、b將如何移動？ 14、如圖所示，螺線管A外接一平行軌道，軌道上垂直放置金屬桿cd，cd所處位置有垂直軌道平面向里的勻強磁場；螺管B外接一根固定的直導體ef，平行于ef放置一根通電軟導線ab，ab中電流方向由a向b。當導體棒cd向左運動時，發(fā)現(xiàn)軟導線ab：①不動；②左偏；③右偏；試分析cd棒對應的運動狀態(tài)？ 內(nèi)容總結 （1）第31講 電磁感應現(xiàn)象、楞次定律 【考點整合】 一、磁通量 1、磁通量的定義： 如果在磁感應強度為B的勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，其面積為S，則定義B與S的乘積為穿過這個面的磁通量，用Φ表示 （2）所謂電磁感應現(xiàn)象，實際上是指由于磁的某種變化而引起電的產(chǎn)生的現(xiàn)象，磁場變化，將在周圍空間激起電場 （3）阻礙不是阻止，只是延緩了磁通量變化的快慢，結果是增加的還是增加，減少的還是減少