2021高考物理一轮复习经典组合之电磁感应现象-楞次定律Word版含答案.docx
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1、考点内容要求说明考纲解读电磁感应现象1.应用楞次定律和右手定则推断感应电流的方向2结合各种图象(如t图象、Bt图象和it图象),考查感应电流的产生条件及其方向的判定,导体切割磁感线产生感应电动势的计算3电磁感应现象与磁场、电路、力学等学问的综合,以及电磁感应与实际相结合的题目.感应电流的产生条件法拉第电磁感应定律;楞次定律限于导线方向与磁场方向、运动方向垂直的状况;有关反电动势的计算不作要求互感;自感电磁感应现象楞次定律考纲解读1.知道电磁感应现象产生的条件.2.理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算.3.把握楞次定律和右手定则的应用,并能推断感应电流的方向及相关导体的运动方向1 对磁通量的考
2、查如图1所示,ab是水平面上一个圆的直径,在过ab的竖直面内有一根通电直导线ef,且ef平行于ab,当ef竖直向上平移时,穿过圆面积的磁通量将 ()A渐渐变大 图1B渐渐减小C始终为零D不为零,但始终保持不变答案C解析穿过圆面积的磁通量是由通电直导线ef产生的,由于通电直导线位于圆的正上方,所以向下穿过圆面积的磁感线条数与向上穿过该面积的条数相等,即磁通量为零,而且竖直方向的平移也不会影响磁通量的变化故C正确2 对电磁感应现象发生条件的考查试分析下列各种情形中,金属线框或线圈里能否产生感应电流?答案除A外均能产生感应电流3 对楞次定律的考查下列各图是验证楞次定律试验的示意图,竖直放置的线圈固定
3、不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等状况,其中正确的是 ()答案CD解析依据楞次定律可确定感应电流的方向:以C选项为例,当磁铁向下运动时:(1)闭合线圈原磁场的方向向上;(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加;(3)感应电流产生的磁场方向向下;(4)利用安培定则推断感应电流的方向与图中箭头方向相同线圈的上端为S极,磁铁与线圈相互排斥运用以上分析方法可知,C、D正确4 对右手定则的考查如图2所示,在直线电流四周有一根金属棒ab,当金属棒以b端为圆心,以ab为半径,在过导线的平
4、面内匀速旋转到达图中的位置时 ()Aa端聚积电子Bb端聚积电子图2C金属棒内电场强度等于零DUaUb答案BD解析因金属棒所在区域的磁场的方向垂直于纸面对外,当金属棒转动时,由右手定则可知,a端的电势高于b端的电势,b端聚积电子,B、D正确考点梳理一、磁通量1定义:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S和B的乘积2公式:BS.适用条件:(1)匀强磁场(2)S为垂直磁场的有效面积3 磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)4 磁通量的意义:(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数(2)同一平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为零;当正向穿过线圈平面
5、的磁感线条数和反向穿过的一样多时,磁通量为零二、电磁感应现象1 电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应2 产生感应电流的条件:表述1:闭合回路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动表述2:穿过闭合回路的磁通量发生变化3 能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能深化拓展当回路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象,且产生感应电动势的那部分导体或线圈相当于电源三、感应电流方向的推断1 楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化(
6、2)适用状况:全部的电磁感应现象2 右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向(2)适用状况:导体棒切割磁感线产生感应电流5 利用楞次定律的推论“增反减同”解题如图3所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将 ()A静止不动B逆时针转动 图3C顺时针转动D发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向答案C解析当P向右滑动时,电路中电阻减小,电流增大,穿过线圈ab的磁通量增大,依据楞次定律推断,线
7、圈ab将顺时针转动6 利用楞次定律的推论“阻碍相对运动”解题如图4所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转),则以下说法正确的是()图4A三者同时落地B甲、乙同时落地,丙后落地C甲、丙同时落地,乙后落地D乙、丙同时落地,甲后落地答案D解析甲是闭合铜线框,在下落过程中产生感应电流,所受的安培力阻碍它的下落,故所需的时间长;乙不是闭合回路,丙是塑料线框,故都不会产生感应电流,它们做自由落体运动,所需时间相同,故D正确方法提炼利用电磁感应的效果进行推断的方法:方法1:阻碍原磁通量的变化“
8、增反减同”方法2:阻碍相对运动“来拒去留”方法3:使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”方法4:阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”.考点一电磁感应现象能否发生的推断1 磁通量发生变化的三种常见状况(1)磁场强弱不变,回路面积转变;(2)回路面积不变,磁场强弱转变;(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生转变2 推断流程:(1)确定争辩的闭合回路(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量.(3)例1如图5所示,一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是 ()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁
9、场中向右匀速平移图5D匀强磁场均匀增加解析只有当圆盘中的磁通量发生变化时,圆盘中才产生感应电流,当圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动或圆盘在磁场中向右匀速平移时,圆盘中的磁通量不发生变化,不能产生感应电流,A、C错误;当圆盘以某一水平直径为轴匀速转动或匀强磁场均匀增加时,圆盘中的磁通量发生变化,圆盘中将产生感应电流,B、D正确答案BD突破训练1如图所示,能产生感应电流的是()答案B解析A图中线圈没闭合,无感应电流;B图中磁通量增大,有感应电流;C图中导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线相互抵消,磁通量恒为零,也无感应电流;D图中的磁通量恒定,无感应电流故选B.考点二利用楞次定律推断
10、感应电流的方向1 楞次定律中“阻碍”的含义2 楞次定律的使用步骤例2(2011上海单科13)如图6,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a()A顺时针加速旋转B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转 图6D逆时针减速旋转解析由楞次定律知,欲使b中产生顺时针电流,则a环内磁场应向里减弱或向外增加,a环的旋转状况应当是顺时针减速或逆时针加速,由于b环又有收缩趋势,说明a环外部磁场向外,内部向里,故选B.答案B 逆向思维法在感应电流方向推断中的应用逆向思维法是指从事物正向进展的目标、规律的相反方向动身,运
11、用对立的、颠倒的思维方式去思考问题的一种方法而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缘由突破训练2如图7(a)所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A中通以如图(b)所示的交变电流,t0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示),在t1t2时间段内,对于线圈B,下列说法中正确的是 ()图7A线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势B线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势C线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势D线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势答案A解析在
12、t1t2时间段内,A线圈的电流为逆时针方向,产生的磁场垂直纸面对外且是增加的,由此可判定B线圈中的电流为顺时针方向线圈的扩张与收缩可用阻碍变化的观点去判定在t1t2时间段内B线圈内的增加,依据楞次定律,只有B线圈增大面积,才能阻碍的增加,故选A.突破训练3如图8所示,当磁场的磁感应强度B增加时,内、外金属环上的感应电流的方向应为()A内环顺时针,外环逆时针B内环逆时针,外环顺时针C内、外环均为顺时针 图8D内、外环均为逆时针答案A解析磁场增加,则穿过回路的磁通量增大,故感应电流的磁场向外,由安培定则知感应电流对整个电路而言应沿逆时针方向;若分开争辩,则外环逆时针,内环顺时针,A正确.40“确定
13、律三定则”的应用技巧1应用现象及规律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、电流有作用力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. 应用技巧无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是“力”都用左手推断“电生磁”或“磁生电”均用右手推断例3如图9所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动,则PQ所做的运动可能是()A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动图9D向左减速运动解析MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,由于ab在MN处的磁场垂直纸面
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