高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題40 電磁感應(yīng) 楞次定律（講）（含解析）1

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專題40 電磁感應(yīng) 楞次定律（講） 1．高考對本專題內(nèi)容考查較多的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向． 2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)、能量等知識聯(lián)系的綜合題以及感應(yīng)電流（或感應(yīng)電動勢）的圖象問題在高考中頻繁出現(xiàn)． 3．該部分知識與其他學(xué)科知識相互滲透也是命題的趨勢，同時將該部分知識同生產(chǎn)、生活實際、高科技等相結(jié)合，注重考查學(xué)生分析、解決實際問題的能力． 4．試題題型全面，選擇題、解答題都可能出現(xiàn)，且解答題難度較大，涉及知識點多，考查綜合能力，從而增加試題的區(qū)分度． 1．知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件． 2．理解磁通量及磁通量變化的含義，并能計算． 3．掌握楞次定律和右手定則的應(yīng)用，并能判斷感應(yīng)電流的方向及相關(guān)導(dǎo)體的運動方向． 一、磁通量 1．定義：在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，與磁場方向垂直的面積S和B的乘積． 2．公式：Φ＝BS． 適用條件：（1）勻強磁場． （2）S為垂直磁場的有效面積． 3．磁通量是標(biāo)量（填“標(biāo)量”或“矢量”）． 4．磁通量的意義： （1）磁通量可以理解為穿過某一面積的磁感線的條數(shù)． （2）同一平面，當(dāng)它跟磁場方向垂直時，磁通量最大；當(dāng)它跟磁場方向平行時，磁通量為零；當(dāng)正向穿過線圈平面的磁感線條數(shù)和反向穿過的一樣多時，磁通量為零． 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件： 表述1：閉合回路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線的運動． 表述2：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化． 3．能量轉(zhuǎn)化 發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能． 深化拓展　當(dāng)回路不閉合時，沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢，只產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象也可以稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，且產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體或線圈相當(dāng)于電源． 三、感應(yīng)電流方向的判斷 1．楞次定律 （1）內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化． （2）適用情況：所有的電磁感應(yīng)現(xiàn)象． 2．右手定則 （1）內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進入，并使拇指指向?qū)w運動的方向，這時四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向． （2）適用情況：導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流． 考點一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象能否發(fā)生的判斷 1．磁通量發(fā)生變化的三種常見情況 （1）磁場強弱不變，回路面積改變； （2）回路面積不變，磁場強弱改變； （3）回路面積和磁場強弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變． 2．判斷流程：（1）確定研究的閉合回路． （2）弄清楚回路內(nèi)的磁場分布，并確定該回路的磁通量Φ． （3） ★重點歸納★ 1、判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生的一般流程 ★典型案例★（多選）如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實驗裝置．如果在原線圈插入副線圈后保持不動，閉合電鍵時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么閉合電鍵后，下列情況下電流計指針偏轉(zhuǎn)情況是（ ） A．將原線圈迅速從副線圈中拔出時，指針向左偏轉(zhuǎn)一下 B．保持電建閉合狀態(tài)時，指針一直偏在零點右側(cè) C．滑動變阻器觸頭迅速向左滑動時，指針向右偏轉(zhuǎn)一下 D．將原線圈內(nèi)鐵芯A快速拔出時，指針向左偏轉(zhuǎn)一下 【答案】AD 【名師點睛】電磁感應(yīng)現(xiàn)象是否發(fā)生判斷流程： ★針對練習(xí)1★如圖所示，一個閉合三角形導(dǎo)線框位于豎直平面內(nèi)，其下方固定一根與線框所在的豎直平面平行且很靠近（但不重疊）的水平直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流．線框從實線位置由靜止釋放，在其后的運動過程中（ ） A．線框中的磁通量為零時其感應(yīng)電流也為零B．線框中感應(yīng)電流方向為先順時針后逆時針 C．線框受到安培力的合力方向豎直向上D．線框減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能 【答案】C 【名師點睛】本題考查通電直導(dǎo)線的磁場的特點和楞次定律的應(yīng)用，該過程中，要注意穿越導(dǎo)線時，先是向外的磁通量減小，一直減小到0，之后變成向里的磁通量，并逐漸增大．這一過程是連續(xù)的，始終有感應(yīng)電流存在．屬于基礎(chǔ)題型，易錯題。 ★針對練習(xí)2★如圖所示，將一個矩形小線圈放在一個大勻強磁場中，線圈平面平行于磁感線，則線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是（ ） A．當(dāng)矩形線圈做平行于磁感線的平動 B．當(dāng)矩形線圈做垂直于磁感線的平動 C．當(dāng)矩形線圈繞AB邊做轉(zhuǎn)動時 D．當(dāng)矩形線圈繞BC邊做轉(zhuǎn)動時 【答案】C 【名師點睛】本題考查應(yīng)用感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件判斷實際問題的能力，常規(guī)題，情景并不復(fù)雜。 考點二　利用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向 1．楞次定律中“阻礙”的含義 ★重點歸納★ 1．判斷感應(yīng)電流方向的“四步法” 2．用右手定則判斷 該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線．判斷時注意掌心、四指、拇指的方向： （1）掌心——磁感線垂直穿入； （2）拇指——指向?qū)w運動的方向； （3）四指——指向感應(yīng)電流的方向． 3．楞次定律的推廣應(yīng)用 楞次定律中“阻礙”的主要表現(xiàn)形式： （1）阻礙原磁通量的變化——“增反減同”； （2）阻礙相對運動——“來拒去留”； （3）使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”； （4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）——“增反減同”． 4．“三個定則、一個定律”的綜合應(yīng)用技巧 （1）應(yīng)用現(xiàn)象及規(guī)律比較 基本現(xiàn)象 應(yīng)用的定則或定律 運動電荷、電流產(chǎn)生的磁場 安培定則 磁場對運動電荷、電流的作用力 左手定則 電磁 感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線運動 右手定則 閉合回路磁通量變化 楞次定律 （2）應(yīng)用技巧 多定則應(yīng)用的關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系：無論是“安培力”還是“洛倫茲力”，只要是“力”都用左手判斷．“電生磁”或“磁生電”均用右手判斷． ①因電而生磁（I→B）→安培定則； ②因動而生電（v、B→I）→右手定則； ③因電而受力（I、B→F安）→左手定則． （3）一般解題步驟 ①分析題干條件，找出閉合電路或切割磁感線的導(dǎo)體棒． ②結(jié)合題中的已知條件和待求量的關(guān)系選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律． ③正確地利用所選擇的規(guī)律進行分析和判斷． ★典型案例★如圖所示，A，B都是很輕的鋁環(huán)，分別吊在絕緣細(xì)桿的兩端，桿可繞中間豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的。若用磁鐵分別接近這兩個圓環(huán)，則下面說法正確的是:（） A．磁鐵N極接近A環(huán)時，A環(huán)被吸引，而后被推開 B．磁鐵N極遠(yuǎn)離A環(huán)時，A環(huán)被排斥，而后隨磁鐵運動 C．磁鐵N極接近B環(huán)時，B環(huán)被排斥，遠(yuǎn)離磁鐵運動 D．磁鐵的任意一磁極接近A環(huán)時，A環(huán)均被排斥 【答案】D 【名師點睛】當(dāng)磁鐵的運動，導(dǎo)致兩金屬圓環(huán)的磁通量發(fā)生變化，對于閉合圓環(huán)，從而由楞次定律可得線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，則處于磁鐵的磁場受到安培力，使圓環(huán)運動；對于不閉合圓環(huán)，雖有感應(yīng)電動勢，但沒有感應(yīng)電流，則不受安培力作用。 ★針對練習(xí)1★如圖所示，MN是一根固定的通電直導(dǎo)線，電流方向由N到M，今將一金屬框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊，兩者彼此絕緣，當(dāng)導(dǎo)線中的電流突然增大時，線框整體受力情況為 A．受力沿x軸正向 B．受力沿x軸負(fù)向 C．受力沿y軸正向 D．受力沿y軸負(fù)向 【答案】A 【名師點睛】金屬線框abcd放在導(dǎo)線MN上，導(dǎo)線中電流產(chǎn)生磁場，當(dāng)導(dǎo)線中電流增大時，穿過線框abcd的磁通量增大，根據(jù)楞次定律判斷線框abcd所受有安培力方向．當(dāng)磁通量增大時，線框abcd應(yīng)向磁通量減小的方向移動。 ★針對練習(xí)2★（多選）如圖所示的水平裝置中，cd桿原來靜止．當(dāng)ab 桿做如下那些運動時，cd桿將向右移動（ ） A．向右勻速運動 B．向右加速運動 C．向左加速運動 D．向左減速運動 【答案】BD 【解析】桿向右勻速運動，在桿中產(chǎn)生恒定的電流，該電流在線圈中產(chǎn)生恒定的磁場，在中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以桿不動，故A錯誤；桿向右加速運動，根據(jù)右手定則，知在桿上產(chǎn)生增大的a到b的電流，根據(jù)安培定則，在中產(chǎn)生向上增強的磁場，該磁場向下通過，根據(jù)楞次定律，在桿上產(chǎn)生c到d的電流，根據(jù)左手定則，受到向右的安培力，向右運動，故B正確；桿向左加速運動，根據(jù)右手定則，知在桿上產(chǎn)生增大的b到a的電流，根據(jù)安培定則，在中產(chǎn)生向下增強的磁場，該磁場 【名師點睛】本題綜合考查了右手定則、左手定則、安培定則以及楞次定律，綜合性較強，關(guān)鍵搞清各種定則適用的范圍，不能混淆。