高三物理1輪復習學案：第12章《電磁感應》專題1_電磁感應現(xiàn)象_楞次定律（人教版）

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111 第十二章 電磁感應 本章是電磁學的核心內(nèi)容，研究了電磁感應的一系列現(xiàn)象．這部分內(nèi)容能使力、電、磁三方面知識充分聯(lián)系，使力的平衡條件、牛頓定律、動量守恒、動能定理、能量守恒、閉合電路歐姆定律有機結(jié)合，安培力則活躍其中．即可單獨命題，又能出現(xiàn)靈活多樣的綜合題．考題很能考查學生能力，備受出題人青睞．近幾年高考對本章命題頻率比較高，對學生的能力提出了很高的要求． 本章及相關(guān)內(nèi)容知識網(wǎng)絡(luò)： 閉合電路的部分導體切割磁感線 右手定則 電磁感應 電磁感應現(xiàn)象 感應電動勢的大小 自感 產(chǎn)生感應電流的條件 感應電流方向的判定 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 楞次定律 法拉第電磁感應定律 推論ε=BLvsinθ 切割磁感線導體的平衡和變速運動問題 切割磁感線的導體充當電源引起恒定電流的問題 電磁感應現(xiàn)象中的能的轉(zhuǎn)化和守恒問題 日光燈 專題一 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律 【考點透析】 一、本專題考點： 電磁感應現(xiàn)象、感應電流的方向、右手定則、楞次定律是Ⅱ類要求，即能夠理解其確切含義及與其他知識的聯(lián)系，能夠進行敘述和解釋，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用． 二、理解和掌握的內(nèi)容 1．磁通量、磁通量的變化的區(qū)別：(1)磁通量Ф,表示穿過磁場中某個面積的磁感線的條數(shù)．(2)磁通量的變化 ΔΦ=Φ2-Φ1，它可由B、S或兩者之間的夾角發(fā)生變化引起．二者之間沒有固定的聯(lián)系，不能混為一談． 2．感應電流的產(chǎn)生條件：有兩種說法 (1)閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運動． (2)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化 上述第二種說法反映了電磁感應的本質(zhì)，更具一般性，因而感應電流的產(chǎn)生條件可只用第二種說法．如果電路不閉合，只產(chǎn)生感應電動勢而不產(chǎn)生感應電流，也發(fā)生了電磁感應現(xiàn)象． 3．感應電流方向的判定： （1）右手定則：①適用范圍:閉合電路部分導體切割磁感線時. ②定律內(nèi)容:伸開右手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直穿入手心,大拇指指向?qū)w運動的方向,那么其余四個手指所指的方向就是感應電流的方向. (2)楞次定律: ①適用范圍:穿過閉合電路的磁通量變化時. ②定律內(nèi)容:感應電流具有這樣的方向,就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.③判定步驟:a.明確閉合電路范圍內(nèi)的原磁場的方向;b.分析穿過閉合電路的磁通量變化情況;c.根據(jù)楞次定律(增異減同),判定感應電流磁場的方向;d.利用安培定則,判定感應電流的方向. 4．難點釋疑 正確理解楞次定律中“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”. (1)簡單地說是“阻礙” “變化”,而不是阻礙原磁場.具體地說是:當原磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反---以阻礙增加;當原磁通量減少時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同---以阻礙減少. (2) “阻礙”并不是阻止. 如果原來的磁通量增加,感應電流的磁場只能阻礙它增加的速率,而不能阻止它的增加,即原來的磁通量還是要增加. 【例題精析】 a b c d B 圖13-1 例1 如圖13—1所示,一個矩形線圈在勻強磁場中旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動軸為其一邊ab(如圖).當轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向平行時是否產(chǎn)生感應電流? 解析：本題考查感應電流的產(chǎn)生條件 方法1 在這時刻附近極短時間里，穿過線圈的磁通量從有→無，再從無→有，發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流． 方法2 閉合電路的一部分（dc邊）切割磁感線產(chǎn)生感應電流． 錯解：此時穿過線圈的磁通量為零，不產(chǎn)生感應電流． M N P Q 圖13--2 小結(jié)：產(chǎn)生感應電流的條件是“只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化．”這句話關(guān)鍵的兩個字是“變化”．因此，這類問題的解題關(guān)鍵是判斷磁通量是否變化，而不是確定磁通量的數(shù)值． 思考拓寬：若從上向下看線圈繞逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則在圖示位置處線圈中感應電流的方向如何？ 解答：dcbad方向． N S F F P Q ；圖13--3 ? 例2 如圖13—2所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放于導軌上，形成一個閉合回路．當一條形磁鐵從高處下落接近回路時（ ） A．P、Q將互相靠攏 B.P、Q將互相遠離 C．磁鐵的加速度仍為g D. 磁鐵的加速度小于g 解析：本題考查楞次定律及和相關(guān)知識的綜合運用 方法1 設(shè)磁鐵下端為N極，如圖13—3所示，根據(jù)楞次定律可判斷出PQ中的感應電流方向，再根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向如圖．可見，P、Q將互相靠攏．又由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律知，磁鐵將受到向上的反作用力，從而加速度小于g．當磁鐵下端為S極時，根據(jù)類似的分析可得到相同的結(jié)果，本題應選A、D． 方法2 根據(jù)楞次定律的另一表述---安培力的效果也是阻礙磁通量的變化．本題中為阻礙回路中磁通量的增加，安培力應使P、Q互相靠近，且對磁鐵產(chǎn)生向上的力，因此磁鐵的加速度要小于g．應選A、D． 小結(jié)： 方法1是依賴力---運動的關(guān)系，分析求得結(jié)果，是分析問題的基本方法． 方法2是應用楞次定律的第二種表述，思路較簡單．常見的安培力的效果表現(xiàn)為： （1）阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”； （2）使線圈面積有增大或縮小的趨勢． 利用上述規(guī)律分析問題可以獨辟蹊徑，取得快速準確的效果．凡涉及相對運動引起的電磁感應現(xiàn)象的題目，均可用此方法求解． 【能力提升】 Ⅰ．知識與技能 1．如圖13-4所示，關(guān)于閉合導線框中產(chǎn)生感應電流的下列說法中正確的是 （ ） A．只要閉合導線框在磁場中作切割磁感線運動，線框中就會產(chǎn)生感應電流 B．只要閉合導線框處于變化的磁場中，線框中就會產(chǎn)生感應電流 C．圖13-4中矩形導線框以其任何一條邊為軸在磁場中旋轉(zhuǎn)，都可以產(chǎn)生感應電流 D．圖13-4中，閉合導線框以其對稱軸OOˊ在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當穿過線圈的磁通量最大時，線框內(nèi)不產(chǎn)生感應電流；當穿過線框內(nèi)的磁通量為零時，線框中有感應電流產(chǎn)生 O Oˊ a b d c 圖13-4 O M B 圖13-5 N O S 圖13-6 a a b b c c d d A B I 圖13--7 2．如圖13-5所示，把有孔的金屬圓環(huán)與輕質(zhì)彈簧連接起來，穿在一根水平桿上，桿與金屬圓環(huán)的摩擦可忽略不計．金屬圓環(huán)靜止時位于O點，O點右側(cè)的空間存在一個垂直紙面的勻強磁場，將金屬圓環(huán)由平衡位置O向右拉至M點后放開，金屬圓環(huán)的運動情況是（設(shè)金屬圓環(huán)所在平面始終垂直于磁場的方向） A．金屬圓環(huán)將作簡諧運動 B．金屬圓環(huán)將作振幅逐漸增大的振動 C．金屬圓環(huán)將作振幅逐漸減小的振動 D．金屬圓環(huán)將作振動，其振幅時而增大時而減小 3.如圖13—6所示，一均勻的條形磁鐵的軸線與一圓形線圈在同一平面內(nèi)，磁鐵中心與圓心重合，為了在磁鐵開始運動時在線圈中得到逆時針方向的感應電流，磁鐵的運動方式應是（ ） A． N極向紙內(nèi)，S極向紙外，使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動 B． N極向紙外，S極向紙內(nèi)，使磁鐵繞O點轉(zhuǎn)動 C． 使磁鐵在線圈平面內(nèi)繞O點順時針轉(zhuǎn)動 D． 使磁鐵垂直線圈平面向外平動 4.如圖13—7所示，導線框abcd與導線AB在同一平面內(nèi)，直導線中通有恒定電流I，當線框由左向右勻速通過直導線過程中，線框中感應電流的方向是（ ） A．先abcda,再dcbad,后abcda. B.先abcda, 再dcbad. C.始終是dcbad. D. 先dcbad, 再abcda, 后dcbad 5．一根沿東西方向的水平導線，在赤道上空自由下落的過程中，導線上各點的電勢（ ） A．東端最高 B．西端最高 C．中點最高 D．各點一樣高 Ⅱ．能力與素質(zhì) S S 圖13-8 6．如圖13—8所示，1982年美國物理學家卡布萊設(shè)計了一個尋找磁單極子的實驗，他設(shè)想，如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過圖示的超導線圈，那么從上向下看，超導線圈上將出現(xiàn)（ ） A.先是逆時針方向，然后是順時針方向的感應電流 B.先是順時針方向，然后是逆時針方向的感應電流 C.順時針方向持續(xù)流動的感應電流 D.逆時針方向持續(xù)流動的感應電流 7．如圖13—9所示，當直導線中的電流不斷增強時，A、B兩環(huán)的運動情況是（ ） A B I 圖13-9 a b 圖13-11 N S 圖13-12 A．A向左，B向右 B. A向右，B向左 C．均向左 D．均向右 8．如圖13—10所示，閉合電路中一定長度的螺線管可自由伸縮，通電時燈泡有一定的亮度，若將一軟鐵棒從螺線管一端迅速插入螺線管內(nèi)，則在插入過程中，燈泡的亮度將 （填變亮、不變或變暗），螺線管的長度將 (填伸長、不變或縮短)． 9.在水平面上放置兩個完全相同的帶中心軸的金屬圓盤，兩金屬圓盤可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，它們彼此用導線把中心軸和對方圓盤的邊緣相連接，組成電路如圖13-11所示，一沿豎直方向的勻強磁場穿過兩金屬圓盤，若不計一切摩擦，當a盤在外力作用下做逆時針轉(zhuǎn)動時，b盤 （ ） A，不轉(zhuǎn)動 B．沿順時針方向轉(zhuǎn)動 C．沿逆時針方向轉(zhuǎn)動 D．轉(zhuǎn)動方向不明確，因不知磁場具體方向 10．如圖13-12所示，一輕質(zhì)閉合彈簧線圈用絕緣細線懸掛著，現(xiàn)將一根條形磁鐵的一極，垂直于彈簧所圍平面，向圓心移近，在磁鐵移近的過程中，彈簧將發(fā)生什么現(xiàn)象？ 【拓展研究】 超導是當今高科技的熱點，當一塊磁體靠近超導體時，超導體會產(chǎn)生強大的電流，對磁體有排斥作用．這種排斥力可使磁體懸浮空中，磁懸浮列車采用了這種技術(shù)． (1)超導體產(chǎn)生強大的電流，是由于 （ ） A．超導體中磁通量很大 B.超導體中磁通量變化率很大 C．超導體電阻極小 D．超導體電阻極大 (2)磁體懸浮的原理是（ ） A.超導體電流的磁場方向與磁體磁場方向相同 B.超導體電流的磁場方向與磁體磁場方向相反 C.超導體使磁體處于失重狀態(tài) D.超導體對磁體的磁力大于磁體重力 專題一 1.D 2. C 3.A 4.D 5.A 6.C 7.A 8.變暗 伸長 9．B 10.彈簧向左擺動，同時圓面積縮小 拓展研究(1)C (2)B 111