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1、 第1講電磁感應楞次定律 知識建構(gòu)模塊建構(gòu)技能建構(gòu)【考綱要求】【考情總結(jié)】【備考建議】模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.電磁感應現(xiàn)象2.磁通量 3.法拉第電磁感應定律 4.楞次定律 5.自感.渦流 1.命題頻率較高的知識點有:感應電流的產(chǎn)生條件、方向判斷和感應電動勢的計算;電磁感應現(xiàn)象與磁場、電路、力學、能量等知識相聯(lián)系的綜合題及感應電流(或感應電動勢)的圖象問題,在高考中時常出現(xiàn).2.在高考中題型全面,有選擇題和計算題,選擇題多為較簡單的題目,計算題難度較大,區(qū)分度高,能很好地考查學生的綜合能力.預計本章內(nèi)容在2013年的高考中考查可能有如下方面:判斷感應電流的有無、方向及感應電動勢計算仍是高考的
2、熱點,尤其是以圖象的形式考查.力學和電學知識相結(jié)合且涉及能量轉(zhuǎn)化與守恒的電磁感應類考題將繼續(xù)充當具有選拔性功能的壓軸題.與新技術(shù)、新信息、新材料相結(jié)合的題目是今后的命題趨勢.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 一、磁通量1.概念:穿過某一面積磁感線的條數(shù),大小等于磁感應強度B、截面面積S和兩者夾角的正弦的乘積.2.公式:=BSsin (指B與S的夾角)模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4. 磁通量的變化:=2-1 二、電磁感應現(xiàn)象3.標量,有正負之分,單位:韋伯(Wb)1.電磁感應現(xiàn)象:只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,閉合回路中就有電流產(chǎn)生,這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應.產(chǎn)生的電流叫做感應電流.模塊建
3、構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)3.磁通量變化的常見情況 (改變的方式):線圈所圍面積發(fā)生變化,閉合電路中的部分導線做切割磁感線運動導致變化,其實質(zhì)也是B不變而S增大或減小;線圈在磁場中轉(zhuǎn)動導致變化,線圈面積與磁感應強度二者之間夾角發(fā)生變化,如勻強磁場中轉(zhuǎn)動的矩形線圈就是典型;磁感應強度隨時間(或位置)變化,磁感應強度是時間的函數(shù);或閉合回路變化導致變化.2.產(chǎn)生感應電流的條件:閉合回路中磁通量發(fā)生變化模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.電磁感應現(xiàn)象的實質(zhì):產(chǎn)生感應電動勢.無論回路是否閉合,只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應電動勢產(chǎn)生,產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于電源. 三、感應電流方向的判定模塊建構(gòu)
4、知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)內(nèi)容:伸開右手,使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直穿過手心,手掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直,大拇指指向?qū)Ь€運動的方向,四指所指的方向即為感應電流方向(電源).1.右手定則模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.楞次定律(2)適用范圍:導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電流方向的判斷(1)內(nèi)容:感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.(2)適用范圍:一切情況下感應電流方向的判斷模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)對“阻礙”的理解注意“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
5、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”.楞次定律另一種表達:感應電流的效果總是要阻礙(或反抗)產(chǎn)生感應電流的原因.(F安方向就起到阻礙的效果作用)即由電磁感應現(xiàn)象而引起的一些受力、相對運動、磁場變化等都有阻礙原磁通量變化的趨勢.a.阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化;b.阻礙相對運動,可理解為“來拒去留”;模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)c.使線圈面積有擴大或縮小的趨勢;d.阻礙原電流的變化.有時應用這些推論解題,比用楞次定律本身更方便.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(4)應用楞次定律的一般步驟基本思路可歸結(jié)為:“一原、二感、三電流”.明確閉合
6、回路中引起感應電流的原磁場方向如何;確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減);根據(jù)楞次定律確定感應電流磁場的方向;再利用安培定則,根據(jù)感應電流磁場的方向來確定感應電流的方向.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.(2012年懷柔一模)如圖所示,磁帶錄音機既可用作錄音,也可用作放音,其主要部件為可勻速行進的磁帶a和繞有線圈的磁頭b,不論是錄音還是放音過程,磁帶或磁頭軟鐵都會存在磁化現(xiàn)象.下列關(guān)于錄音、放音過程中主要工作原理的描述,正確的是( )A.放音和錄音的主要原理都是電磁感應B.放音和錄音的主要原理都是磁場對電流的作用C.放音的主要原理是電磁感應,錄音的主要原理是電流的磁效應D.錄音的主
7、要原理是電磁感應,放音的主要原理是電流的磁效應模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【答案】C【解析】錄音機錄音時是變化的電流產(chǎn)生變化的磁場引起磁帶上磁粉的重新分布,是利用電流的磁效應,放音時磁粉磁場的變化引起感應電流的變化,是利用了電磁感應,C對.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.(2012年北京東城一模)如圖所示,正方形閉合導線框處在磁感應強度恒定的勻強磁場中,C、E、D、F為線框中的四個頂點,圖甲中的線框繞E點轉(zhuǎn)動,圖乙中的線框向右平動,磁場足夠大.下列判斷正確的是( )A.圖甲線框中有感應電流產(chǎn)生,C點電勢比D點低B.圖甲線框中無感應電流產(chǎn)生,C、D兩點電勢相等模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)C.圖乙線框中有感應
8、電流產(chǎn)生,C點電勢比D點低D.圖乙線框中無感應電流產(chǎn)生,C、D兩點電勢相等【解析】線框繞E點轉(zhuǎn)動和向右平動,都沒有磁通量的變化,無感應電流產(chǎn)生,由右手定則,圖甲線框中C、D兩點電勢相等,則A錯B對;圖乙線框中C點電勢比D點高,則C、D都錯.【答案】B模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)3.如圖所示,勻強磁場的磁感應強度為B、方向與水平面間的夾角為30,圖中實線位置有一面積為S的矩形線圈處于磁場中,并繞著它的一條邊從水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置(圖中虛線位置).在此過程中磁通量的改變量大小為( )A.BS B.BSC.BS D.2BS【解析】取線圈在水平位置時穿過線圈的磁通量為正,則有:1=BSsin 30=BS當
9、線圈處于豎直位置時,磁感線從線圈另一面穿過,則磁通量為:31231212模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)2=-BScos 30=-BS故線圈中的磁通量的改變量=2-1=-BS即改變量大小|=BS.【答案】C32312312模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.(2012年廣東佛山一模)如圖所示,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f的情況,以下判斷正確的是( )A.FN先大于mg ,后小于mgB.FN一直大于mgC.f先向左,后向右D.f一直向左模塊建構(gòu)知識建
10、構(gòu)技能建構(gòu)【解析】條形磁鐵從線圈正上方快速經(jīng)過時,線圈的磁通量先增后減.由楞次定律,磁通量增加,在豎直方向上線圈有向下運動的趨勢,水平方向上有向右運動的趨勢;磁通量減小,在豎直方向上線圈有向上運動的趨勢,水平方向上有向右運動的趨勢,則A、D正確.【答案】AD模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)一、磁通量、磁通量的變化量的計算模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例1如圖所示,a、b、c三個閉合的線圈放在同一平面內(nèi),當a線圈中有電流通過時,它們的磁通量分別為a、b、c,則下列說法正確的是( )A.abbc C.accb 【名師點金】磁通量雖是標量,但有正負,計算時要考慮磁感線是穿進,還是穿出的.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)
11、【規(guī)范全解】通電后a線圈相當于一條形磁鐵,其等效的N極垂直紙面向外,條形磁鐵內(nèi)部的所有磁感線都通過a線圈,條形磁鐵外部的磁感線,一部分通過a、b線圈之間,一部分通過b、c線圈之間,還有一部分通過c線圈外面,線圈b、c的磁通量是進出磁感線的凈磁通,所以abc.【答案】B模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)若磁感線沿相反方向通過同一平面,則磁通量在數(shù)值上等于正、反磁感線的代數(shù)和,這就是所謂的凈磁通.方法概述磁通量的計算要注意:模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)當B與S間存在夾角時,要用有效的面積計算磁通量.所謂有效面積,是指面積在與磁感應強度B垂直的方向上的投影.變式訓練1如圖所示,ab是水平面上一個圓的直
12、徑,在過ab的豎直平面內(nèi)有一根通電導線cd.已知cd平行于ab,當cd豎直向上平移時,電流的磁場穿過圓面積的磁通量將( )A.逐漸增大B.逐漸減小C.始終為零D.不為零,但保持不變模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】由于圓ab是關(guān)于過導線cd的豎直平面對稱,cd產(chǎn)生的磁場的磁感線只要穿進圓ab,就一定穿出圓ab,則圓的磁通量始終為零.【答案】C模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例2如圖所示,閉合矩形線圈abcd與長直導線MN在同一平面內(nèi),線圈的ab、dc兩邊與直導線平行,則導線中通正弦交流電線框向下平動線框向右平動線框以長直導線MN為軸轉(zhuǎn)動線框以ab為軸轉(zhuǎn)動線框以ad為軸轉(zhuǎn)動上述情況會產(chǎn)生感應電流的是
13、( )A.只有會產(chǎn)生 B.只有會產(chǎn)生C.只有會產(chǎn)生 D.都會產(chǎn)生二、電磁感應現(xiàn)象條件的探究【名師點金】磁通量 =BSsin ,當B、S或B與S夾角至少一個量發(fā)生變化,磁通量就可能變化,引起感應電流.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】導線中通正弦交流電和線框向右平動,引起磁場的變化,磁通量變化;線框以ab為軸轉(zhuǎn)動和以ad為軸轉(zhuǎn)動,既改變了磁場的大小,還改變了磁場與線框平面的夾角,引起磁通量變化;所以產(chǎn)生感應電流的有.【答案】B方法概述在分析電磁感應現(xiàn)象問題時要特別注意以下幾點:在一個閉合回路中不管它以哪種方式變化,只要穿過回路的磁通量發(fā)生變化,回路中就一定有感應電動勢產(chǎn)生;回路中產(chǎn)生了電動勢后
14、回路中是否有電流還要看回路是否閉合.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例3如圖所示,甲、乙兩個矩形線圈同處在紙面內(nèi),甲的ab邊與乙的cd邊平行且靠得較近,甲、乙兩線圈分別處在垂直紙面方向的勻強磁場中,穿過甲的磁感應強度為B1,方向指向紙面內(nèi),穿過乙的磁感應強度為B2,方向指向紙面外,兩個磁場可同時變化,當發(fā)現(xiàn)ab邊和cd邊間有排斥力時,磁場的變化情況可能是( )A.B1變小,B2變大B.B1變大,B2變大三、楞次定律或右手定則的綜合應用模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)C.B1變小,B2變小D.B1不變,B2變小【名師點金】從“ab邊和cd邊間有排斥力”作為解題的切入點,得到電流方向關(guān)系,然后根據(jù)楞次定律分析.
15、模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】ab邊與cd邊有斥力,則兩邊通過的電流方向一定相反,由楞次定律可知,當B1變小,B2變大時,ab邊與cd邊中的電流方向相反.【答案】A方法概述楞次定律應用的基本思路可歸結(jié)為:“一原、二感、三電流”.明確閉合回路中引起感應電流的原磁場方向如何;確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減);根據(jù)楞次定律確定感應電流磁場的方向;再利用安培定則,根據(jù)感應電流磁場的方向來確定感應的電流方向.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓練2如圖所示,同一平面內(nèi)的三條平行導線串有兩個電阻R和r,導體棒PQ與三條導線接觸良好;勻強磁場的方向垂直紙面向里.導體棒的電阻可忽略不計.
16、當導體棒向左滑動時,下列說法正確的是( )A.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由b到aB.流過R的電流為由c到d,流過r的電流為由b到a模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)C.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由a到bD.流過R的電流為由c到d,流過r的電流為由a到b模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】本題考查右手定則的運用.根據(jù)右手定則,可判斷PQ作為電源,Q端的電勢高,在PQcd回路中,電流為逆時針方向,即流過R的電流為由c到d;在電阻r的回路中,電流為順時針方向,即流過r的電流為由b到a.當然也可以用楞次定律,通過回路的磁通量的變化來判斷電流的方向.【答案】B模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)高考真
17、題1 (2008年高考海南物理卷)法拉第通過精心設計的一系列實驗,發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律,將歷史上認為各自獨立的學科“電學”與“磁學”聯(lián)系起來.在下面幾個典型的實驗設計思想中,所作的推論后來被實驗否定的是( )A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁,靜電荷可使近旁的導體表面感應出電荷,那么靜止導線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應出電流B.既然磁鐵可在近旁運動的導體中感應出電動勢,那么穩(wěn)恒電流也可在近旁運動的線圈中感應出電流C.既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應出電流,那么靜止的磁鐵也可在近旁運動的導體中感應出電動勢模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【命題分析】電磁感應現(xiàn)象是物理主干知識點,物理學史是近幾年
18、高考熱點之一,兩點結(jié)合在一起考查,體現(xiàn)高考考查“重視基礎、重視學科思想”等命題思想.D.既然運動的磁鐵可在旁的導體中感應出電動勢,那么運動導線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁的線圈中感應出電流模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】磁鐵可使近旁的鐵塊磁化帶磁,靜電荷可使近旁的導體引起靜電感應帶電,但靜止的穩(wěn)恒電流,其磁場不變,不會使靜止的線圈磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電流,所以A項被實驗否定,答案應為A;除此之外,磁鐵可使運動的導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢,穩(wěn)恒電流盡管磁場不變,但運動的線圈磁通量會變化,同樣運動導線上的穩(wěn)恒電流也會使線圈磁通量變化,綜上所述B、C、D都被實驗所證實是正確的.【答案】A【解析提
19、示】線圈中是否有感應電流,關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)化為“磁通量變化”的分析判斷.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預測1 假如有一宇航員登月后,想探測一下月球表面是否有磁場,他手邊有一只靈敏電流表和一個小線圈,則下列推斷正確的是( )A.直接將電流表放于月球表面,看是否有示數(shù)來判斷磁場的有無B.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運動,如電流表無示數(shù),則可判斷月球表面無磁場C.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運動,如電流表有示數(shù),則可判斷月球表面有磁場D.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈在某一平面內(nèi)沿各個方向運動,如電流表無示數(shù),則可判斷月球表面無磁場模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)生改變時,回路中
20、有感應電流產(chǎn)生,A中即使有一個恒定的磁場,也不會有示數(shù),A錯誤;同理,將電流表與線圈組成回路,使線圈沿某一方向運動,如電流表無示數(shù),也不能判斷出沒有磁場,因為磁通量可能是恒定的,B錯誤;電流表有示數(shù)則說明一定有磁場,C正確;將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈在某一個與磁場平行的平面內(nèi)沿各個方向運動,也不會有示數(shù),D錯誤.【答案】C【解析】電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是:穿過閉合回路的磁通量發(fā)模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2 (2009年高考浙江理綜卷)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(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點,并可繞O點擺動.
21、金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放,在擺動到左側(cè)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.abcdaB.dcbadC.先是dcbad,后是abcdaD.先是abcda,后是dcbad模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】運用楞次定律判定感應電流方向的重點需抓住“一個變化、二個磁場”:“一個變化”即磁通量的變化情況是增加還是減少;“二個磁場”即原磁場和感應磁場,根據(jù)楞次定律中的“阻礙”原則(即“增反減同”),確定兩磁場的方向關(guān)系,再運用安培定則判斷出感應電流方向.【命題分析】楞次定律是近年來高考的熱點之一,本題對學生的空間想象能力和分析推理能力
22、要求較高,區(qū)分度較好.模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放,在擺動到豎直位置的過程中:磁場自abcd的右側(cè)面穿出,擺動過程中磁通量在減少,根據(jù)右手定則得電流的方向為dcbad;金屬線框豎直位置在擺動到左側(cè)最高點的過程中,根據(jù)右手定則不難得出感應電流的方向也為dcbad.【答案】B模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預測2 (2011年上海金山期末)如圖所示,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模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)通量一直增加,根據(jù)楞次定律,環(huán)中的感應電流(自左向右看)為逆時針方向,C對.【答案】C【解析】條形磁鐵從左向右靠近閉合金屬環(huán)的過程中,向右的磁模塊建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)
天津市武清區(qū)楊村第四中學高三物理 第1講電磁感應 楞次定律復習課件
