高考物理人教版選修3-2 9.1《電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用》課件

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歡迎進(jìn)入物理課堂 1 了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程 體會(huì)人類(lèi)探索自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度 2 理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 了解電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用 3 理解楞次定律 掌握法拉第電磁感應(yīng)定律 4 了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象 能列舉自感和渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用 本部分內(nèi)容是高考考查的重點(diǎn) 且多為計(jì)算題 分值高 難度大 具有較高的區(qū)分度 法拉第電磁感應(yīng)定律 幾乎是高考的必考點(diǎn) 一般以計(jì)算題或選擇題的形式出現(xiàn) 并且與力學(xué)知識(shí)相結(jié)合 電磁場(chǎng)的問(wèn)題是高考的熱點(diǎn) 隨著高中 課程標(biāo)準(zhǔn) 的實(shí)施 高考改革的深化 這方面的問(wèn)題依然是考查的重點(diǎn) 帶電粒子 金屬棒 線(xiàn)圈等在電 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題幾乎是必考的內(nèi)容 由于電磁感應(yīng)的題大多與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系 往往綜合性較強(qiáng) 與前面的知識(shí)聯(lián)系較多 涉及力和運(yùn)動(dòng) 能量 直流電路 安培力等多方面的知識(shí) 解題時(shí)一般從以下兩個(gè)方面分析 1 受力情況 運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析 2 功能分析 電磁感應(yīng)過(guò)程往往涉及多種形式能量的轉(zhuǎn)化 力學(xué) 電學(xué)與本章內(nèi)容結(jié)合的題目是復(fù)習(xí)中應(yīng)強(qiáng)化訓(xùn)練的重要內(nèi)容 1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 穿過(guò)閉合電路的發(fā)生變化 即 0 2 引起磁通量變化的常見(jiàn)情況 閉合電路的做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 線(xiàn)圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化 磁通量 部分導(dǎo)體 3 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件 無(wú)論電路閉合與否 只要穿過(guò)線(xiàn)圈的發(fā)生變化 電路中就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生 的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 如果則產(chǎn)生感應(yīng)電流 如果則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無(wú)感應(yīng)電流 磁通量 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 回路閉合 回路不閉合 2 楞次定律 1 內(nèi)容 感應(yīng)電流具有這樣的方向 即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要引起感應(yīng)電流的的變化 2 適用范圍 適用于的感應(yīng)電流方向的判斷 3 右手定則 1 適用范圍 適用于閉合回路的部分導(dǎo)體磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況 2 方法 伸開(kāi)右手 讓拇指跟其余四指 并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi) 讓磁感線(xiàn)從手心進(jìn)入 大拇指指向 其余四指所指的就是的方向 阻礙 磁通量 一切情況 切割 垂直 垂直 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向 感應(yīng)電流 考點(diǎn)一如何正確理解 應(yīng)用楞次定律1 楞次定律中 阻礙 一詞的含義 技巧提示 阻礙 不等于 阻止 當(dāng)由于原磁通量增加引起感應(yīng)電流時(shí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反 其作用僅僅是使原磁通量的增加變慢了 但磁通量仍在增加 當(dāng)由于原磁通量的減少引起感應(yīng)電流時(shí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同 其作用僅僅是使原磁通量的減少變慢了 但磁通量仍在減少 阻礙 也不意味 相反 2 楞次定律的另外兩種表述 1 楞次定律還可表述為 當(dāng)磁體間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí) 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 2 楞次定律還可表述為 感應(yīng)電流的效果總與引起感應(yīng)電流的原因相對(duì)抗 3 楞次定律的推廣含義的應(yīng)用 1 阻礙原磁通量的變化 增反減同 2 阻礙 導(dǎo)體的 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 來(lái)拒去留 3 阻礙線(xiàn)圈自身電流的變化 自感現(xiàn)象 4 應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方法由此圖可以看出 閉合回路的磁通量變化和該電路的磁場(chǎng)方向 感應(yīng)電流方向這3個(gè)因素是相互關(guān)聯(lián)的 應(yīng)用楞次定律時(shí)一定要依照以上思維程序進(jìn)行 案例1 2009 浙江理綜 如圖所示 在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 有一質(zhì)量為m 阻值為R的閉合矩形金屬線(xiàn)框abcd用絕緣輕質(zhì)細(xì)桿懸掛在O點(diǎn) 并可繞O點(diǎn)擺動(dòng) 金屬線(xiàn)框從右側(cè)某一位置靜止開(kāi)始釋放 在擺動(dòng)到左側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中 細(xì)桿和金屬線(xiàn)框平面始終處于同一平面 且垂直紙面 則線(xiàn)框中感應(yīng)電流的方向是 A a b c d aB d c b a dC 先是d c b a d 后是a b c d aD 先是a b c d a 后是d c b a d 解析 由楞次定律 一開(kāi)始磁通量減小 后來(lái)磁通量增大 由 增反減同 可知電流方向是d c b a d 答案 B 即時(shí)鞏固1 如圖是某電磁沖擊鉆的原理圖 若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動(dòng) 則可能是 A 開(kāi)關(guān)S閉合瞬間B 開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間C 開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的 變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)D 開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的 變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng) 解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)突然閉合時(shí) 左線(xiàn)圈上有了電流 產(chǎn)生磁場(chǎng) 而對(duì)于右線(xiàn)圈來(lái)說(shuō) 磁通量增加 由楞次定律可知 為了阻礙磁通量的增加 鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離左邊線(xiàn)圈 故A項(xiàng)正確 當(dāng)開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間 穿過(guò)右線(xiàn)圈的磁通量要減少 為了阻礙磁通量的減少 鉆頭M要向左運(yùn)動(dòng)靠近左邊線(xiàn)圈 故B項(xiàng)錯(cuò)誤 開(kāi)關(guān)閉合時(shí) 當(dāng)變阻器滑片P突然向左滑動(dòng)時(shí) 回路的電阻減小 回路電流增大 產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng) 穿過(guò)右線(xiàn)圈的磁通量增大 為了阻礙磁通量的增加 鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離左邊線(xiàn)圈 故C項(xiàng)正確 當(dāng)變阻器滑片P突然向右滑動(dòng)時(shí) 回路的電阻增大 回路電流減小 產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱 穿過(guò)右線(xiàn)圈的磁通量減少 為了阻礙磁通量的減少 鉆頭M向左運(yùn)動(dòng)靠近左邊線(xiàn)圈 故D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 A C 考點(diǎn)二楞次定律 右手定則 左手定則 安培定則的綜合應(yīng)用1 規(guī)律比較 2 應(yīng)用區(qū)別關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系 因電而生磁 I B 安培定則 因動(dòng)而生電 v B I安 右手定則 因電而受力 I B F安 左手定則 案例2 如圖所示 導(dǎo)線(xiàn)框abcd與通電直導(dǎo)線(xiàn)在同一平面內(nèi) 直導(dǎo)線(xiàn)通有恒定電流并通過(guò)ad和bc的中點(diǎn) 在線(xiàn)框向右運(yùn)動(dòng)的瞬間 A 線(xiàn)框中有感應(yīng)電流 且沿順時(shí)針?lè)较駼 線(xiàn)框中有感應(yīng)電流 且沿逆時(shí)針?lè)较駽 線(xiàn)框中有感應(yīng)電流 但方向難以判斷D 由于穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量為零 線(xiàn)框中沒(méi)有感應(yīng)電流 解析 本題可以用以下兩種方法求解 借此區(qū)分右手定則和楞次定律 解法1 首先 由安培定則判斷通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)方向 如圖所示 由對(duì)稱(chēng)性可知合磁通量 0 其次 當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)框向右運(yùn)動(dòng)時(shí) 穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增大 方向垂直向里 由楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外 最后 由安培定則判知感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?故B選項(xiàng)正確 解法2 ab導(dǎo)線(xiàn)向右做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí) 由右手定則判斷感應(yīng)電流由a b 同理可判斷cd導(dǎo)線(xiàn)中的感應(yīng)電流方向由c d ad bc兩邊不做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 所以整個(gè)線(xiàn)框中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?答案 B 技巧提示 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例 所以判定感應(yīng)電流方向的右手定則也是楞次定律的特例 用右手定則能判定的 一定也能用楞次定律來(lái)判定 只是不少情況下 不如用右手定則判定來(lái)得方便簡(jiǎn)單 即時(shí)鞏固2 如圖 金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上 在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B 磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下 在ef左側(cè)的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L 圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi) 當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場(chǎng)左邊界ef處由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)后 圓環(huán)L有 填 收縮 或 擴(kuò)張 趨勢(shì) 圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流 填 變大 變小 或 不變 解析 由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運(yùn)動(dòng) 則abcd回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場(chǎng) 隨著金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng) 圓環(huán)的磁通量將增大 依據(jù)楞次定律可知 圓環(huán)將有收縮的趨勢(shì)以阻礙圓環(huán)的磁通量增大 又由于金屬棒向右運(yùn)動(dòng)的加速度減小 單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率減小 所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小 答案 收縮變小 案例3 如圖所示 水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ MN 當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí) MN在磁場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng) 則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是 A 向右加速運(yùn)動(dòng)B 向左加速運(yùn)動(dòng)C 向右減速運(yùn)動(dòng)D 向左減速運(yùn)動(dòng) 解析 分析該類(lèi)問(wèn)題 首先要明確PQ運(yùn)動(dòng)是引起MN運(yùn)動(dòng)的原因 然后根據(jù)楞次定律和左手定則判斷 由右手定則PQ向右加速運(yùn)動(dòng) 穿過(guò)L1的磁通量向上且增加 由楞次定律和左手定則可判斷MN向左運(yùn)動(dòng) 故A錯(cuò) 若PQ向左加速運(yùn)動(dòng) 情況正好和A相反 故B對(duì) 若PQ向右減速運(yùn)動(dòng) 由右手定則 穿過(guò)L1的磁通量向上且減小 由楞次定律和左手定則可判知MN向右運(yùn)動(dòng) 故C對(duì) 若PQ向左減速運(yùn)動(dòng) 情況恰好和C相反 故D錯(cuò) 答案 B C 誤區(qū)警示 解決此類(lèi)問(wèn)題往往多次運(yùn)用楞次定律 并注意要想在下一級(jí)中有感應(yīng)電流 導(dǎo)體棒一定做變速運(yùn)動(dòng) 或穿過(guò)閉合回路的磁通量非均勻變化 這樣才可以產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流 這一變化的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是變化的 會(huì)在其他回路中再次產(chǎn)生感應(yīng)電流 即時(shí)鞏固3 如圖所示 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有平行銅導(dǎo)軌 它與大線(xiàn)圈M相連 要使小導(dǎo)線(xiàn)圈N獲得順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 則放在導(dǎo)軌上的裸金屬棒ab的運(yùn)動(dòng)情況是 兩線(xiàn)圈共面放置 A 向右勻速運(yùn)動(dòng)B 向左加速運(yùn)動(dòng)C 向右減速運(yùn)動(dòng)D 向右加速運(yùn)動(dòng) 解析 欲使N產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)為垂直紙面向里 由楞次定律可知有兩種情況 一是M中有順時(shí)針?lè)较蛑饾u減小的電流 使其在N中的磁場(chǎng)方向向里 且磁通量在減小 二是M中有逆時(shí)針?lè)较蛑饾u增大的電流 使其在N中的磁場(chǎng)方向向外 且磁通量在增大 因此 對(duì)于前者 應(yīng)使ab減速向右運(yùn)動(dòng) 對(duì)于后者 則應(yīng)使ab加速向左運(yùn)動(dòng) 故應(yīng)選B C 答案 B C 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全