2022年【先学后教新思路】高考物理教与学经典组合【学案】【教案】教案16电磁感应现象楞次定律 .pdf
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1、【先学后教新思路】2014 高考物理教与学经典组合【学案】+【教案】:教案 16 电磁感应现象楞次定律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.掌握楞次定律和右手定则的应用,并能判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逐渐变大图 1 B逐渐减小共 16 页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e
2、f 产生的,因为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名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 24 页 - - - - - - - - - 3 对楞次定律的考查下列各图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,
3、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情况,其中正确的是( ) 答案 CD 解析 根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)利用安培定则判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,在直线电流附近有一根金属棒ab,当金属棒以 b 端为圆心,以ab 为半
4、径,在过导线的平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2 C金属棒内电场强度等于零共 16 页DUa>Ub 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 24 页 - - - - - - - - - 答案 BD 解析 因金属棒所在区域的磁场的方向垂直于纸面向外,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BS和 B的乘积2公式:
5、 . 适用条件: (1)匀强磁场(2)S为垂直磁场的有效面积3 (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: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名师归纳总结 精品学习资料 - - - - -
6、 - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 24 页 - - - - - - - - - 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、感应电流方向的判断1 楞次定律(1) (2)适用情况:所有的电磁感应现象2 右手定则(1)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) 共 16 页5 利用楞次定律的推论“增反减同”解题如图 3 所示, ab 是一
7、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 3 C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 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 24 页 - - - - - - - - - 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,根据楞次定律判断,线圈ab 将顺时针转动6 利用楞次定律的推论“阻
8、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 4 A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判断的方法:方法 1:阻碍原磁通量的变化“增反减同”方法 2
9、: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”名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 24 页 - - - - - - - - - 方法 4:阻碍原电流的变化(自感现象 )“增反减同”. 共 16 页考点一电磁感应现象能否发生的判断1 磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变,回路面积改变;(2)回路面积不变,磁场强弱改变;(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位臵发生改变2 判断流程: (1)确定研究的
10、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. ?不变无感应电流?(3)?回路闭合, 有感应电流 变化 ?不闭合, 无感应电流, 但有感应电动势 ? 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圆盘在磁场中向右匀速平移图5 D匀强磁场均匀增加例 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,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;当圆盘以某一水名师归纳总结 精品学
11、习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 24 页 - - - - - - - - - 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,也共 16 页无感应电流; D 图中的磁通量恒定,无感应电流
12、故选B. 考点二利用楞次定律判断感应电流的方向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 6 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 24 页 - - - - - - - - - D逆时
13、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强,a 环的旋转情况应该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判断中的应用逆向思维法是指从事物正向发展的目标、规律的相反方向出发,运用对立的、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共 16 页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原因突破训练 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
14、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 7 A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,线圈有扩张的趋势名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 24 页 - - - - - - - - - D线圈 B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势答案
15、 A 解析 在 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向外且是增加的,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线圈内的增强,根据楞次定律,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 增强时, 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 8 D内、外环均为逆时针答案 A 解析 磁场增强,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
16、向;若分开讨论,则外环逆时针,内环顺时针,A 正确. 共 16 页40 “一定律三定则”的应用技巧1应用现象及规律比较2. 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 24 页 - - - - - - - - - 无论是“安培力”还是“洛伦兹力” ,只要是“力”都用左手判断“电生磁”或“磁生电”均用右手判断例 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
17、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9 D向左减速运动解析 MN 向右运动,说明MN 受到向右的安培力,因为ab 在 MN 处的磁场垂直纸面向里MN 中的感应电流由MN L1中感应电流的磁场方向向上PQ 中电流 ?L2中磁场方向向上减弱?;若 L2 中磁场方向向上减弱?L中磁场方向向下增强?2 为 QP且减小电流为 PQ 且增大答案 BC 向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强,向左加速运动 PQ中突破训练 4 两根相互平行的金属导轨水平放置于图10 所示的匀强磁场名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - -
18、- -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页,共 24 页 - - - - - - - - - 中,在导轨上接触良好的导体棒AB和 CD可以自由滑动当AB在外力 F作用下向右运动时,下列说法中正确的是( ) A导体棒 CD内有电流通过,方向是DC 图 10 B导体棒 CD内有电流通过,方向是CD C磁场对导体棒CD的作用力向左D磁场对导体棒AB的作用力向左答案 BD 共 16 页解析 利用楞次定律两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,分析出磁通量增加,结合安培定则判断回路中感应电流的方向是BACDB.以此为基础,再根据左手定则进一步
19、判定CD 、AB的受力方向,经过比较可得正确答案高考题组1 (2012山东理综 14)下列叙述正确的是 ( ) A法拉第发现了电磁感应现象B惯性是物体的固有属性,速度大的物体惯性一定大C牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因D感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守恒定律的必然结果答案 AD 解析 电磁感应现象的发现者是法拉第,故选项A 正确;惯性是物体本身固有的属性,质量是物体惯性大小的唯一量度,故选项B 错误;伽利名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - -
20、 - - - 第 11 页,共 24 页 - - - - - - - - - 略通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因,故选项C错误;楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的表现,故选项D 正确2 (2012北京理综 19)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验” 如图 11,她把一个带铁芯的线圈L、开关 S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈 L上,且使铁芯穿过套环闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起图 11 某同学另找来器材再探究此实验他连接好电路,经重复实验,线圈上的套环均未动对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是( ) A线圈接在了直流电源上B电源电压过高
21、C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同答案 D 解析 金属套环跳起的原因是开关S闭合时,套环上产生的感应电流与通电螺线管上的共 16 页电流相互作用而引起的线圈接在直流电源上,S闭合时,金属套环也会跳起电源电压越高,线圈匝数越多,S闭合时,金属套环跳起越剧烈若套环是非导体材料,则套环不会跳起故选项A、B、C 错误,选项D正确名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页,共 24 页 - - - - - - - - - 3 (2011海南单科 2
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