届一轮复习人教版电磁感应定律 楞次定律学案Word格式文档下载.docx
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当它跟磁场方向平行时,没有磁感线穿过它,则磁通量为零。
微知识2电磁感应现象
1.电磁感应现象
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生的现象。
2.产生感应电流的条件
(1)条件:
穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)特例:
闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
3.产生电磁感应现象的实质
电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则产生感应电流;
如果回路不闭合,则只产生感应电动势,而不产生感应电流。
4.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。
微知识3楞次定律
一、思维辨析(判断正误,正确的画“√”,错误的画“×
”。
)
1.磁通量等于磁感应强度B与面积S的乘积。
(×
2.磁通量、磁通量变化、磁通量的变化率的大小均与匝数无关。
(√)
3.只要回路中的磁通量变化,回路中一定有感应电流。
4.由楞次定律知,感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。
5.当导体做切割磁感线运动时,一定产生感应电动势。
二、对点微练
1.(磁通量的理解)如图所示的磁场中,有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3,穿过S1、S2和S3的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3,下列判断正确的是( )
A.Φ1最大B.Φ2最大
C.Φ3最大D.Φ1=Φ2=Φ3
解析 三个线圈的面积相同,由图可看出第三个线圈所在处磁感线最密,即磁感应强度最强,所以Φ3最大。
答案 C
2.(电磁感应现象)如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是( )
解析 根据产生感应电流的条件,闭合回路内磁通量变化产生感应电流,能够产生感应电流的是图B。
答案 B
3.(楞次定律)如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外。
一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)。
则( )
A.导线框进入磁场时,感应电流方向:
a→b→c→d→a
B.导线框离开磁场时,感应电流方向:
a→d→c→b→a
C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右
D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左
解析 由楞次定律可知,导线框进入磁场时,感应电流磁场垂直纸面向里,由安培定则知,感应电流方向为a→d→c→b→a,故A项错;
同理可判断导线框离开磁场时感应电流方向为a→b→c→d→a,故B项错;
由楞次定律的“阻碍”含义,阻碍相对运动,故无论进入还是离开磁场,安培力方向都是水平向左的。
答案 D
4.(右手定则)(多选)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。
当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法正确的是( )
A.导体棒CD内有电流通过,方向是D→C
B.导体棒CD内有电流通过,方向是C→D
C.磁场对导体棒CD的作用力向左
D.磁场对导体棒AB的作用力向左
解析 两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,当AB向右运动时,回路中磁通量增加,结合安培定则判断回路中感应电流的方向是B→A→C→D→B。
再根据左手定则,可判断出磁场对CD的作用力向右,对AB的作用力向左。
故选项B、D正确。
答案 BD
见学生用书P157
微考点 1 感应电流有无及方向的判断
核|心|微|讲
1.判断电磁感应现象是否发生的一般流程
2.感应电流方向判断的两种方法
方法一:
用楞次定律判断
方法二:
用右手定则判断
该方法适用于部分导体切割磁感线。
判断时注意掌心、四指、拇指的方向:
(1)掌心——磁感线垂直穿入;
(2)拇指——指向导体运动的方向;
(3)四指——指向感应电流的方向。
典|例|微|探
【例1】 如图所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生如箭头所示方向的瞬时感应电流,下列方法可行的是( )
A.使匀强磁场均匀增大
B.使圆环绕水平轴ab如图转动30°
C.使圆环绕水平轴cd如图转动30°
D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动
【解题导思】
(1)产生感应电流的条件是什么?
答:
(2)感应电流的磁场方向与原磁场方向相反说明磁通量增加还是减少?
由楞次定律可知磁通量增加。
解析 根据右手定则,圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反,根据楞次定律,说明圆环磁通量在增大。
磁场增强则磁通量增大,A项正确;
使圆环绕水平轴ab或cd转动30°
,圆环在中性面上的投影面积减小,磁通量减小,只会产生与图示方向反向的感应电流,B、C项错误;
保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动,圆环仍与磁场垂直,磁通量不变,不会产生感应电流,D项错误。
答案 A
题|组|微|练
1.(多选)磁悬浮高速列车在我国上海已投入正式运行。
如图所示就是磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用超导材料制成的超导圆环,将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中,则( )
A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;
当稳定后,感应电流消失
B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;
当稳定后,感应电流仍存在
C.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为顺时针方向(俯视)
D.若A的N极朝上,B中感应电流的方向为逆时针方向(俯视)
解析 当将B环靠近A时,由于越靠近A,其磁场就越强,磁感线就越密,所以在靠近过程中B环磁通量会变大,即在该环中会产生感应电流;
由于发生了超导,即没有电阻,所以此时B环中的电流不会变小,且永远存在,故A项错误,B项正确;
此时圆环B水平放在磁铁A上且悬浮在磁铁A的上方空中,相互排斥,这就说明B环的下面是N极,故由安培定则可判断,大拇指应朝下,故感应电流为顺时针方向(俯视),故C项正确,D项错误。
答案 BC
2.北半球地磁场的竖直分量向下。
如图所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置着边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向。
下列说法正确的是( )
A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势高
B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低
C.若以ab边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为a→b→c→d→a
D.若以ab边为轴将线圈向上翻转,则线圈中的感应电流方向为a→d→c→b→a
解析 线圈向东平动时,ab和cd两边切割磁感线,且两边切割磁感线产生的感应电动势大小相等,a点电势比b点电势低,A项错误;
同理,线圈向北平动,则a、b两点的电势相等,高于c、d两点的电势,B项错误;
以ab边为轴将线圈向上翻转,向下的磁通量减小,感应电流的磁场方向应该向下,再由安培定则知,感应电流的方向为a→b→c→d→a,则C项正确,D项错误。
答案 C 微考点 2 楞次定律的拓展应用
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——“增反减同”。
2.阻碍相对运动——“来拒去留”。
3.使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”。
4.阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”。
【例2】 (多选)如图所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路。
当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
A.P、Q将相互靠拢
B.P、Q将互相远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度小于g
(1)感应电流的磁场总会阻碍原磁通量的变化,会阻碍条形磁铁的相对运动吗?
会。
(2)磁铁除了受到重力作用外还受其他力的作用吗?
还会受到感应电流给它的磁场力作用。
解析 方法一:
设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向如图所示,根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向。
可见,P、Q将互相靠拢。
由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g。
当磁铁下端为S极时,根据类似的分析可得到相同的结果。
所以应选AD项。
根据楞次定律的另一表述——感应电流的效果,总要反抗产生感应电流的原因。
本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近,所以,P、Q将互相靠近且磁铁的加速度小于g。
应选AD项。
答案 AD
3.如图,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。
当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是( )
A.N先小于mg后大于mg,运动趋势向左
B.N先大于mg后小于mg,运动趋势向左
C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右
D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右
解析 条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后又减小。
当通过线圈磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势,当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势。
综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右,D项正确。
4.在水平面内有一固定的U形裸金属框架,框架上静止放置一根粗糙的金属杆ab,整个装置放在竖直方向的匀强磁场中,如图所示。
A.只有当磁场方向向上且增强,ab杆才可能向左移动
B.只有当磁场方向向下且减弱,ab杆才可能向右移动
C.无论磁场方向如何,只要磁场减弱,ab杆就可能向右移动
D.当磁场变化时,ab杆中一定有电流产生,且一定会移动
解析 根据楞次定律中“增缩减扩”的原理,无论磁场方向如何,只要磁场增强,导体棒就可能向左移动,只要磁场减弱,导体棒就可能向右移动,A、B项错误,C项正确;
当磁场变化时,ab杆中一定有电流产生,ab杆也一定受安培力,但如果安培力小于金属杆与框架间的最大静摩擦力,则ab杆不会移动,D项错误。
见学生用书P158
“三个定则,一个定律”的综合应用
素能培养
1.应用现象
2.应用区别
关键是抓住因果关系
(1)因电而生磁(I→B)→安培定则;
(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则;
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则。
经典考题 (多选)如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经标出。
左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。
A.当金属棒ab向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点
B.当金属棒ab向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点等电势
C.当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点
D.当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高
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