2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第9章 第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律.doc

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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第9章 第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 考　綱　點　擊 備　考　指　南 1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象Ⅰ 1.熟練應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向． 2.法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算是高考熱點，常以綜合性大題出現(xiàn)，并結(jié)合電路、力學(xué)、能量守恒等知識． 3.電磁感應(yīng)的圖象問題高考頻率很高，考查I－t圖象，E－t圖象，有時將圖象問題推廣到F－t圖象，能量轉(zhuǎn)化圖象等 2.法拉第電磁感應(yīng)定律Ⅱ 3.楞次定律Ⅱ 4.自感、渦流Ⅰ 當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，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)條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化． (2)特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動． 　穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．如果電路閉合，則有感應(yīng)電流；如果電路不閉合，則只有感應(yīng)電動勢而無感應(yīng)電流． 知識二　感應(yīng)電流方向的判斷 1．楞次定律 (1)內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． (2)適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 2．右手定則 (1)內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． (2)適用情況：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流． 　(1)感應(yīng)電流的磁場一定和引起感應(yīng)電流的磁場方向相反．() (2)感應(yīng)電流并不能“阻止”磁通量的變化．(√) 1．如圖所示，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 【解析】　A圖中線圈沒閉合，無感應(yīng)電流；B圖中磁通量增大，有感應(yīng)電流；C圖中導(dǎo)線在圓環(huán)的正上方，不論電流如何變化，穿過線圈的磁通量恒為零，無感應(yīng)電流；D圖中的磁通量恒定，無感應(yīng)電流．故選B. 【答案】　B 2. 圖9－1－1 如圖9－1－1所示，一根條形磁鐵從左向右靠近閉合金屬環(huán)的過程中，環(huán)中的感應(yīng)電流(自左向右看)(　　) A．沿順時針方向 B．先沿順時針方向后沿逆時針方向 C．沿逆時針方向 D．先沿逆時針方向后沿順時針方向 【解析】　條形磁鐵從左向右靠近閉合金屬環(huán)的過程中，向右的磁通量一直增加，根據(jù)楞次定律，環(huán)中的感應(yīng)電流(自左向右看)為逆時針方向，C對． 【答案】　C 3．如圖9－1－2所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)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(　　) 圖9－1－2 A．a(chǎn)、b將相互遠離 B．a(chǎn)、b將相互靠近 C．a(chǎn)、b不動 D．無法判斷 【解析】　根據(jù)Φ＝BS，條形磁鐵向下移動過程中B增大，所以穿過每個環(huán)中的磁通量都有增大的趨勢．由于S不可改變，為阻礙磁通量增大，導(dǎo)體環(huán)會盡量遠離條形磁鐵，所以a、b將相互遠離． 【答案】　A 4．(多選)(xx新課標(biāo)全國卷Ⅱ)在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要的作用．下列敘述符合史實的是(　　) A．奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)揭示了電和磁之間存在聯(lián)系 B．安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說 C．法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會出現(xiàn)感應(yīng)電流 D．楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 【解析】　奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，說明電和磁之間存在聯(lián)系，選項A正確；安培總結(jié)了電流周圍磁場方向的規(guī)律，根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說，選項B正確；法拉第在實驗中觀察到，在通有變化電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會出現(xiàn)感應(yīng)電流，選項C錯誤；楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項D正確． 【答案】　ABD 5．(xx上海高考)如圖9－1－3，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點在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a(　　) 圖9－1－3 A．順時針加速旋轉(zhuǎn)　　　　　 B．順時針減速旋轉(zhuǎn) C．逆時針加速旋轉(zhuǎn) D．逆時針減速旋轉(zhuǎn) 【解析】　由楞次定律知，欲使b中產(chǎn)生順時針電流，則a環(huán)內(nèi)磁場應(yīng)向里減弱或向外增強，a環(huán)的旋轉(zhuǎn)情況應(yīng)該是順時針減速或逆時針加速，由于b環(huán)又有收縮趨勢，說明a環(huán)外部磁場向外，內(nèi)部向里，故選B. 【答案】　B 考點一 [73]　電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷 一、磁通量的物理意義 1．磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù)． 2．同一平面內(nèi)，當(dāng)它跟磁場方向垂直時，磁通量最大；當(dāng)它跟磁場方向平行時，磁通量為零；當(dāng)正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的一樣多時，磁通量為零． 二、磁通量發(fā)生變化的三種常見情況 1．磁場強弱不變，回路面積改變． 2．回路面積不變，磁場強弱改變． 3．回路面積和磁場強弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變． 三、判斷流程 1．確定研究的閉合回路． 2．弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量Φ. 3. ——————[1個示范例]—————— 　 圖9－1－4 如圖9－1－4所示，閉合圓導(dǎo)線線圈放置在勻強磁場中，線圈平面與磁場平行，其中ac、bd分別是平行、垂直于磁場方向的兩條直徑．試分析線圈做如下運動時，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A．使線圈在紙面內(nèi)平動 B．使線圈平面沿垂直紙面方向向紙外平動 C．使線圈以ac為軸轉(zhuǎn)動 D．使線圈以bd為軸轉(zhuǎn)動 【解析】　使線圈在紙面內(nèi)平動、沿垂直紙面方向向紙外平動或以ac為軸轉(zhuǎn)動，線圈中的磁通量始終為零，不變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生；以bd為軸轉(zhuǎn)動時，線圈中的磁通量不斷變化，能產(chǎn)生感應(yīng)電流．所以D選項正確． 【答案】　D ——————[1個預(yù)測例]—————— 　現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及電鍵如圖9－1－5所示連接．下列說法中正確的是(　　) 圖9－1－5 A．電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn) B．線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間電流計指針均不會偏轉(zhuǎn) C．電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P勻速滑動，會使電流計指針靜止在中央零刻度 D．電鍵閉合后，只有滑動變阻器的滑片P加速滑動，電流計指針才能偏轉(zhuǎn) 【審題指導(dǎo)】　能夠引起線圈B中磁通量發(fā)生變化的因素有三點： (1)電鍵的閉合和斷開． (2)電鍵閉合后，線圈A插入或拔出． (3)電鍵閉合后，滑片P左、右滑動． 【解析】　電鍵閉合后，線圈A插入或拔出都會引起穿過線圈B的磁通量發(fā)生變化，從而電流計指針偏轉(zhuǎn)，選項A正確；線圈A插入線圈B中后，電鍵閉合和斷開的瞬間，線圈B的磁通量會發(fā)生變化，電流計指針會偏轉(zhuǎn)，選項B錯誤；電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片P無論勻速滑動還是加速滑動，都會導(dǎo)致線圈A的電流發(fā)生變化，線圈B的磁通量變化，電流計指針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項C、D錯誤． 【答案】　A 考點二 [74]　楞次定律的理解和應(yīng)用 一、楞次定律中“阻礙”的含義 1．誰阻礙誰 感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 2．阻礙什么 阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量本身 3．如何阻礙 當(dāng)磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當(dāng)磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場的方向相同，即“增反減同” 4．阻礙效果 阻礙并不是阻止，只是延緩了磁通量的變化，這種變化將繼續(xù)進行 二、楞次定律的使用步驟 ——————[1個示范例]—————— 　(xx上海高考)為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計G與線圈L連接，如圖9－1－6所示．已知線圈由a端開始繞至b端；當(dāng)電流從電流計G左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)． 圖9－1－6 (1)將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)．俯視線圈，其繞向為________(填“順時針”或“逆時針”)． (2)當(dāng)條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠離L時，指針向右偏轉(zhuǎn)．俯視線圈，其繞向為________(填“順時針”或“逆時針”)． 【審題指導(dǎo)】　(1)由磁鐵運動的方向確定磁通量的變化情況，由楞次定律確定線圈的N極、S極． (2)由指針偏轉(zhuǎn)的方向確定電流方向．由安培定則確定線圈導(dǎo)線的繞向． 【解析】　(1)將磁針N極向下插入L時，根據(jù)楞次定律L的上方應(yīng)為N極．由電流計指針向左偏轉(zhuǎn)，可確定L中電流由b端流入，根據(jù)安培定則，俯視線圈，電流為逆時針，線圈繞向為順時針． (2)將磁針遠離L，由楞次定律，線圈L上方仍為N極，由于此時電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，可確定L中電流由a端流入．根據(jù)安培定則，俯視線圈，電流為逆時針，線圈繞向也為逆時針． 【答案】　(1)順時針　(2)逆時針 楞次定律的推廣 　推廣表述：感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．其具體方式為： (1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”． (2)阻礙相對運動——“來拒去留”． (3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”． (4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”． ——————[1個預(yù)測例]—————— 　(多選)如圖是驗證楞次定律實驗的示意圖，豎直放置的線圈固定不動，將磁鐵從線圈上方插入或拔出，線圈和電流表構(gòu)成的閉合回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流．各圖中分別標(biāo)出了磁鐵的極性、磁鐵相對線圈的運動方向以及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向等情況，其中表示正確的是(　　) 【解析】　先根據(jù)楞次定律“來拒去留”判斷線圈的N極和S極．A中線圈上端為N極，B中線圈上端為N極，C中線圈上端為S極，D中線圈上端為S極，再根據(jù)安培定則確定感應(yīng)電流的方向，A、B錯誤，C、D正確． 【答案】　CD 考點三 [75]　一個定律、三個定則的綜合應(yīng)用 一、規(guī)律比較 基本現(xiàn)象 應(yīng)用的規(guī)律 運動電荷、電流產(chǎn)生磁場 安培定則 磁場對運動電荷、電流的作用 左手定則 電磁 感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運動 右手定則 閉合回路磁通量變化 楞次定律 二、四種記憶方法 1．“因動而電”——用右手；“因電而動”——用左手． 2．“通電受力用左手，運動生電用右手”． 3．“力”的最后一筆“”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“”方向向右，用右手． 4．直接記住“左力右感”． ——————[1個示范例]—————— 　 圖9－1－7 (xx青島二中模擬)如圖9－1－7所示，圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路．若將滑動變阻器的滑片P向上滑動，下面說法中正確的是(　　) A．穿過線圈a的磁通量變大 B．線圈a有收縮的趨勢 C．線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流 D．線圈a對水平桌面的壓力FN將增大 【解析】　P向上滑動，回路電阻增大，電流減小，磁場減弱，穿過線圈a的磁通量變小，根據(jù)楞次定律，a環(huán)面積應(yīng)增大，A、B錯；由于a環(huán)中磁通量減小，根據(jù)楞次定律知a環(huán)中感應(yīng)電流應(yīng)為俯視順時針方向，C對；由于a環(huán)中磁通量減小，根據(jù)楞次定律，a環(huán)有阻礙磁通量減小的趨勢，可知a環(huán)對水平桌面的壓力FN減小，D錯． 【答案】　C ——————[1個預(yù)測例]—————— 　如圖9－1－8所示，導(dǎo)軌間的磁場方向垂直于紙面向里，當(dāng)導(dǎo)線MN在導(dǎo)軌上向右加速滑動時，正對電磁鐵A的圓形金屬環(huán)B中(　　) 圖9－1－8 A．有感應(yīng)電流，且B被A吸引 B．無感應(yīng)電流 C．可能有，也可能沒有感應(yīng)電流 D．有感應(yīng)電流，且B被A排斥 【審題指導(dǎo)】　(1)導(dǎo)線MN切割磁感線運動時，應(yīng)用右手定則來判斷感應(yīng)電流的方向． (2)結(jié)合導(dǎo)線MN的運動情況判斷電磁鐵A的磁場變化及通過金屬環(huán)B的磁通量的變化情況． (3)利用楞次定律判斷金屬環(huán)B中電流方向及磁場方向，從而確定B的受力情況． 【解析】　MN向右加速滑動，根據(jù)右手定則，MN中的電流方向從N→M，且大小在逐漸變大，根據(jù)安培定則知，電磁鐵A的左端為N極，且磁場強度逐漸增強，根據(jù)楞次定律知，B環(huán)中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的內(nèi)部磁場方向向右，B被A排斥．故D正確． 【答案】　D 楞次定律的推廣應(yīng)用——逆向思維法 一、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)，運用對立的、顛倒的思維方式去思考問題的一種方法． 二、常見類型 1．運動形式的可逆性，如將勻減速運動看作反向的勻加速運動． 2．運用“執(zhí)果索因”進行逆向思考，如通過感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果來推導(dǎo)產(chǎn)生的原因、感應(yīng)電流的方向等． 三、解題思路 1．分析確定研究問題的類型是否能用逆向思維法解決． 2．確定逆向思維問題的類型． 3．通過轉(zhuǎn)換研究對象或“執(zhí)果索因”等逆向思維的方法確定求解思路． ——————[1個示范例]—————— 　 圖9－1－9 如圖9－1－9所示，光滑固定導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個閉合回路，當(dāng)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將互相遠離 C．磁鐵的加速度仍為g D．磁鐵的加速度大于g 【解析】　解法一　根據(jù)楞次定律的另一表述：感應(yīng)電流效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是因為磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以，P、Q將互相靠攏且磁鐵的加速度小于g，應(yīng)選A. 解法二　 設(shè)磁鐵下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷出P、Q中的感應(yīng)電流方向，根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向，可見，P、Q將相互靠攏．由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g.當(dāng)磁鐵下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)論．所以， 本題應(yīng)選A. 【答案】　A,　 圖9－1－10 (多選)如圖9－1－10所示，質(zhì)量為m的銅質(zhì)小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上．當(dāng)一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經(jīng)過時，線圈始終保持不動．則關(guān)于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是(　　) A．FN先大于mg，后小于mg B．FN一直大于mg C．Ff先向左，后向右 D．Ff一直向左 【解析】　條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經(jīng)過時，線圈中磁通量先增大后減小，由楞次定律中“來拒去留”關(guān)系可知A、D正確，B、C錯誤． 【答案】　AD ⊙電磁感應(yīng)現(xiàn)象和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1. 圖9－1－11 如圖9－1－11所示，開始時矩形線圈平面與勻強磁場垂直，且一半在勻強磁場內(nèi)一半在勻強磁場外，若要線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列方法中不可行的是(　　) A．將線圈向左平移一小段距離 B．將線圈向上平移 C．以ab為軸轉(zhuǎn)動(小于90) D．以ac為軸轉(zhuǎn)動(小于60) 【解析】　當(dāng)線圈向左平移一小段距離時，穿過閉合電路abdc的磁通量變化(減小)，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，A正確；將線圈向上平移時，穿過閉合電路的磁通量不變，無感應(yīng)電流，B錯誤；以ab為軸轉(zhuǎn)動小于90和以ac為軸轉(zhuǎn)動小于60時，穿過閉合電路的磁通量都是從最大逐漸減小，故有感應(yīng)電流，C、D正確． 【答案】　B 2. 圖9－1－12 (xx昆明二中檢測)在圖9－1－12所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈，與滑動變阻器、電池構(gòu)成閉合電路，a、b、c為三個閉合金屬圓環(huán)，假定線圈產(chǎn)生的磁場全部集中在鐵芯內(nèi)，則當(dāng)滑動變阻器的滑片左右滑動時，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的金屬圓環(huán)是(　　) A．a(chǎn)、b兩個環(huán)　　　　　　 B．b、c兩個環(huán) C．a(chǎn)、c兩個環(huán) D．a(chǎn)、b、c三個環(huán) 【解析】　當(dāng)滑片左右滑動時，通過a、b的磁通量變化，而通過c環(huán)的合磁通量始終為零，故a、b兩環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而c環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A對． 【答案】　A ⊙楞次定律和右手定則 3. 圖9－1－13 (多選)(xx北京西城區(qū)模擬)在北半球，地磁場的水平分量由南向北，豎直分量豎直向下．北京長安大街上，如圖9－1－13所示，某人騎車從東往西行駛，則下列說法正確的是(　　) A．自行車左車把的電勢比右車把的電勢高 B．自行車左車把的電勢比右車把的電勢低 C．圖中輻條AB此時A端比B端的電勢高 D．圖中輻條AB此時A端比B端的電勢低 【解析】　從東往西，車把切割地磁場的豎直分量，由右手定則知左車把電勢高，而輻條切割水平分量，B端電勢高，即A、D正確． 【答案】　AD 4. 圖9－1－14 (多選)如圖9－1－14所示，矩形閉合線圈放置在水平薄板上，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(dāng)磁鐵勻速向右通過線圈正下方時，線圈仍靜止不動，那么線圈受到薄板的摩擦力方向和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)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、后向右 C．感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→順時針 D．感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針 【解析】　穿過線圈的磁通量先向上方向增加，后減少，當(dāng)線圈處在磁鐵中間時，磁通量先向下方向增加，后減少，所以感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→順時針，故C正確，D錯誤；根據(jù)楞次定律可以判斷：磁鐵向右移動過程中，磁鐵對線圈有向右的安培力作用，所以摩擦力方向向左，故A正確，B錯誤． 【答案】　AC ⊙楞次定律和左手定則的綜合應(yīng)用 5. 圖9－1－15 如圖9－1－15所示，閉合的矩形金屬框abcd的平面與勻強磁場垂直，現(xiàn)在金屬框固定不動而磁場運動，發(fā)現(xiàn)ab邊所受安培力的方向為豎直向上，則此時磁場的運動方向可能是(　　) A．水平向右平動 B．水平向左平動 C．豎直向上平動 D．豎直向下平動 【解析】　ab邊受到的力向上，由左手定則可知，ab上電流的方向由b→a，由楞次定律可得，線框內(nèi)的磁通量在增加，磁場向右運動，A項正確，B項錯誤；當(dāng)磁場上下運動時，線框內(nèi)的磁通量不變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，C、D項錯誤． 【答案】　A