高考物理 电磁感应总复习课件3.ppt

2021/8/11 星期三1考纲展示考向预览1.电磁感应现象 2.法拉第电磁感应定律 3.楞次定律 4.自感、涡流 1.电磁感应牵涉的知识面很广，是高考的热点内容之一，试题综合程度高，难度较大2.从近几年的高考考查情况看，命题频率较高的有：关于各种图象的考查(如t图、Bt图和It图)，感应电流的产生条件及方向的判定，导体切割磁感线产生感应电动势的计算，电磁感应现象与磁场、电路、力学等知识的综合，以及电磁感应与实际相结合的题目.2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三6v一、磁通量v1定义：我们把磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数定义为穿过该面积的磁通量，即BS(BS)v2单位：_，符号_2021/8/11 星期三7v二、电磁感应产生的条件v1产生感应电流的条件：穿过闭合电路的_v2引起磁通量变化的常见情况v(1)闭合电路的部分导线做_运动，导致变v(2)线圈在磁场中_，导致变v(3)磁感应强度B_，导致变v3产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的_发生变化，线路中就有感应电动势v4电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则有_，如果回路不闭合，则只有_而无_2021/8/11 星期三8v三、感应电动势v1感应电动势：在_中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于_导体的电阻相当于_v2感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即I_.2021/8/11 星期三9v四、楞次定律v1内容：感应电流的磁场总是要_引起_的磁通量的_v2应用楞次定律判定感应电流方向的步骤：v(1)明确穿过闭合电路的原磁场_；v(2)明确穿过闭合电路的磁通量是_；v(3)根据楞次定律确定感应电流的_方向；v(4)利用安培定则判定_的方向2021/8/11 星期三10v五、右手定则v1内容：伸开右手，让大拇指跟其余四指_，并且都跟手掌在同一_，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向_的方向，其余四指所指的方向就是_的方向v2适用范围：适用于闭合电路部分导体_产生感应电流的情况v思考：左手定则和右手定则在应用上有什么区别？2021/8/11 星期三11v答案：v一、2.韦伯Wb3.单位面积v二、1.磁通量变化2.切割磁感线转动变化3.磁通量4.感应电流感应电动势感应电流v四、1.阻碍感应电流变化2.方向增加还是减小磁场感应电流v五、1.垂直平面内导体运动感应电流2.切割磁感线2021/8/11 星期三12v思考：因为通电而使导体受力用左手定则，因为运动而产生感应电流用右手定则2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14v1磁通量的计算v(1)公式BSv此式的适用条件是：匀强磁场；磁感线与平面垂直，如图所示2021/8/11 星期三15v(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积设平面与磁感线的夹角是，磁通量BSsin，Ssin 即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，称之为“有效面积”2021/8/11 星期三16v2磁通量变化21有多种形式，主要有：v(1)S、不变，B改变，这时BSsin v(2)B、不变，S改变，这时SBsin v(3)B、S不变，改变，这时BS(sin 2sin 1)v(4)当B、S、中有两个或三个一起变化时，就要分别计算1、2，再求21.2021/8/11 星期三17v1对楞次定律的理解谁在阻碍“感应电流的磁场”在阻碍阻碍什么阻碍的是“引起感应电流的磁场的磁通量的变化”，不是阻碍引起感应电流的磁通量如何阻碍磁通量增加时，阻碍其增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；磁通量减少时，阻碍其减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向一致可简单记为“增反减同”是否阻止“阻碍”不是“阻止”，只是延缓了磁通量的变化，但这种变化仍继续进行，最终结果不受影响.2021/8/11 星期三18v2.楞次定律的使用步骤2021/8/11 星期三19v3楞次定律的推广v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：v(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”；v(2)阻碍相对运动“来拒去留”；v例如，如图所示，若条形磁铁向闭合导线圈“前进”，则闭合导线圈“退却”；若条形磁铁远离闭合导线圈“逃跑”，则闭合导线圈“追赶”2021/8/11 星期三20v(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；v例如，如图所示，当导线B中的电流减小时，穿过闭合金属圆环A的磁通量减小，这时A环有扩张的趋势v(4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”2021/8/11 星期三21v1应用现象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2021/8/11 星期三22v2.应用区别v关键是抓住因果关系：v(1)因电而生磁(IB)安培定则；v(2)因动而生电(v、BI)右手定则；v(3)因电而受力(I、BF安)左手定则v说明：判断感应电流方向的右手定则是楞次定律的特例，在导体切割磁感线运动的情况下，用右手定则比用楞次定律更方便2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24v 如图所示，a、b、c三个闭合线圈，放在同一平面内，当a线圈中有电流I通过时，它们的磁通量分别为a、b、c，下列说法中正确的是()2021/8/11 星期三25vAabbcvCaccbv思路点拨：本题考查对磁通量的认识与理解，解题应注意通电螺旋管或环形电流内外都有磁感线且分布情况和方向均不相同v解析：因为磁感线是闭合曲线，故a线圈的环形电流产生的磁场在a内部垂直纸面向里，a线圈外部垂直纸面向外，而磁通量是合磁通，故b有“抵消”，c“抵消”最多，故a线圈磁通量最大v答案：B2021/8/11 星期三26v点评：在闭合回路中穿入回路的磁通量和穿出回路的磁通量的方向相反，解题应注意合磁通量的分析2021/8/11 星期三27v跟踪训练1面积为S的矩形导线框abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面成角(如图所示)当线框以ab为轴顺时针转过90的过程中，穿过abcd的磁通量的变化_.2021/8/11 星期三28v答案：BS(cos sin)v解析：磁通量由磁感应强度矢量在垂直于线框平面方向上的分量决定选平面法线n的方向为正，开始时B与线框平面成角，磁通量1BSsin；线框平面按题意方向转动时，磁通量减少，当转过90时，磁通量变为2BScos.可见，磁通量的变化量为21BScos BSsin BS(cos sin)，即穿过线框的正向磁通量减少了BS(cos sin)实际上，在线框转过90的过程中，穿过线框的磁通量是由正向BSsin 减小到零，再由零增大到负向BScos.2021/8/11 星期三29v 如图所示，a、b是两平行金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面，c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒，它们与导轨接触良好当c、d以相同的速度向右运动时，下列说法正确的是()vA两表均无示数vB两表均有示数vC电流表有示数，电压表无示数vD电流表无示数，电压表有示数2021/8/11 星期三30v解析：当d、c以相同的速度向右运动时，穿过回路的磁通量没变，故无感应电流产生，所以电流表和电压表的示数均为零，故选项A正确v答案：Av点评：(1)产生感应电流的条件：只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0，闭合电路中就有感应电流产生v(2)产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源2021/8/11 星期三31v跟踪训练2随着中国航天航空技术的飞速发展，中国人登月必将在不远的将来得以实现假如宇航员登月后，想探测一下月球的表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()vA直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无vB将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场vC将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场2021/8/11 星期三32vD将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场v答案：C2021/8/11 星期三33v解析：电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生选项A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，所以A错误；同理，如果将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为穿过线圈磁通量可能是恒定的，所以选项B错误；但是有示数则说明一定是有磁场的，所以选项C正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，电流表也没有示数，只说明通过闭合回路的磁通量不变，该磁通量可能为0，或为另一恒定值，所以D选项错误2021/8/11 星期三34v 如图所示，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()2021/8/11 星期三35vAN先小于mg后大于mg，运动趋势向左vBN先大于mg后小于mg，运动趋势向左vCN先小于mg后大于mg，运动趋势向右vDN先大于mg后小于mg，运动趋势向右v思路点拨：本题运用楞次定律的推广含义，阻碍导体与磁体间的相对运动“来拒去留”角度来分析比较简便2021/8/11 星期三36v解析：由题意可知条形磁铁等高快速经过线圈时，穿过线圈的磁通量先增大后减小，即磁铁先靠近后远离线圈，根据楞次定律可判断：线圈中的感应电流要阻碍磁铁与之的相对运动，具体说来就是，在靠近过程中，线圈与磁铁间产生排斥效果的力，以阻碍靠近，即线圈受到指向右下的磁场力(假设水平桌面光滑，线圈会向右运动，假设无桌面支持，线圈会向下运动，线圈有这两个方向上的运动趋势，以阻碍相对靠近，阻碍穿过线圈的磁通量增加)；在远离过程中，线圈与磁铁间产生吸引效果的力，以阻碍远离，即线圈受到指向右上的磁场力，故线圈受到的支持力N先大于mg后小于mg，而运动趋势总向右，D项正确v答案：D2021/8/11 星期三37v点评：由于穿过闭合电路的磁通量发生变化而产生感应电流，感应电流处在原磁场中必然受力，闭合导线受力的结果：v(1)阻碍原磁通量的变化增反减同v(2)阻碍导体与磁体间的相对运动来拒去留v(3)当回路发生形变时，感应电流的效果就阻碍回路发生形变v(4)当由于线圈自身的电流发生变化而产生感应电流时，感应电流的效果，就阻碍原电流的变化v总之，如果问题不涉及感应电流的方向，则从楞次定律的另一种表述出发分析问题更简便2021/8/11 星期三38v跟踪训练3如图所示，通电螺线管与电源相连，在螺线管同一轴线上套有三个轻质闭合铝环，b在螺线管中央，a在螺线管左端，c在螺线管右端当开关S闭合时，若忽略三个环中感应电流的相互作用，则()2021/8/11 星期三39vAa向左运动，c向右运动，b不动vBa向右运动，c向左，b不动vCa、b、c都向左运动vDa、b、c都向右运动v答案：Av解析：首先应弄清楚，当开关S闭合时，由通电螺线管所产生的磁场在铝环a、b、c中的磁通量变化情况电学知识告诉我们，通电后，该螺线管的磁场等效为一个N极在左、S极在右的条形磁铁的磁场(如图甲所示)，当开关S闭合时，向左通过各铝环的磁通量突然增大2021/8/11 星期三40v然后，由于向左通过各铝环的磁通量突然增大，根据楞次定律可知，各铝环的感应磁场方向必然与螺线管的磁场方向相反而向右v接着，运用安培定则可确定，各铝环的感应电流方向如图甲所示，从右向左看均为逆时针方向v最后，根据感应电流和原磁场的分布情况，运用左手定则可判断a、b、c三个铝环所受的安培力分别如图乙所示，于是a受安培力Fa作用，向左运动，c环受安培力Fc作用，向右运动，而由b环受力的对称性可知，b环所受的安培力Fb合力为零，b环仍然静止，因此正确选项为A.2021/8/11 星期三412021/8/11 星期三422021/8/11 星期三43vA既在磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流vB既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流2021/8/11 星期三44vC既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势vD既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流v答案：A2021/8/11 星期三45v解析：对A选项，静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场，通过旁边静止的线圈不会产生感应电流，A被否定；稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场，运动的线圈可能会产生感应电流，B符合事实；静止的磁铁周围存在稳定的磁场，旁边运动的导体棒会产生感应电动势，C符合；运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场，即周围磁场变化，在旁边的线圈中产生感应电流，D符合2021/8/11 星期三46v2在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为.在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面()vA维持不动vB将向使减小的方向转动vC将向使增大的方向转动vD将转动，因不知磁场方向，不能确定会增大还是会减小v答案：B2021/8/11 星期三47v解析：由楞次定律可知，为了阻碍磁通量的增强，有效面积应减小，即减小2021/8/11 星期三48v3电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()vA从a到b，上极板带正电vB从a到b，下极板带正电vC从b到a，上极板带正电vD从b到a，下极板带正电v答案：D2021/8/11 星期三49v解析：在N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁感线方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流过线圈的电流方向向下，外电路电流由b流向a，同时线圈作为电源，下端应为正极，则电容器下极板电势高，带正电 2021/8/11 星期三50v4如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()2021/8/11 星期三51vA感应电流的方向始终是由PQvB感应电流的方向先是由PQ，后是由QPvCPQ受磁场力的方向垂直杆向左vDPQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右v答案：BDv解析：在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项对；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项对2021/8/11 星期三52v5如图所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二者电流大小和方向都相同一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间下面的说法中正确的是()2021/8/11 星期三53v在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量为零在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零从位置1到位置3的整个过程中，线圈内感应电流的方向发生了变化从位置1到位置3的整个过程中，线圈受到的磁场力的方向保持不变vABvCDv答案：D2021/8/11 星期三54v解析：磁通量是指穿过线圈中磁感线的净条数，故在位置2，磁通量为0，但磁通量的变化率不为0，对；12，磁通量减小，感应电流为逆时针，23，磁通量增加，感应电流仍为逆时针，由楞次定律知，线圈所受磁场力总是阻碍线圈与导线的相对运动，方向总是向右，选D.2021/8/11 星期三55v6与磁感应强度B0.8 T垂直的单匝线圈面积为0.5 m2，线圈的磁通量有多大？若这个线圈有50匝，磁通量又为多少？线圈位置转过53时，磁通量为多少？v答案：0.4 Wb0.4 Wb0.24 Wbv解析：(1)BS，BS0.8 T0.5 m20.4 Wbv(2)因为磁通量为穿过线圈的磁感线条数，所以它和线圈匝数无关故0.4 Wb.v(3)当线圈位置转过53时BScos 530.8 T0.5 m20.60.24 Wb.2021/8/11 星期三562021/8/11 星期三57