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文檔簡介
第1頁考綱要求考綱解讀電磁感應現象Ⅰ磁通量Ⅰ楞次定律Ⅱ電磁感應是高考考查重點內容,利用楞次定律判斷感應電流產生條件和感應電流方向,在高考中多以選擇題、填空題形式出現.自感、渦流Ⅰ法拉第電磁感應定律Ⅱ楞次定律Ⅱ電磁感應現象與磁場、電路、力學、能量等知識相聯絡綜合問題以及圖象問題是高考考查重點和難點,將各部分知識和規律綜合考查應用,高考中常以選擇和計算題形式出現,難度較大.第2頁第3頁(對應學生用書P164)一、電磁感應現象(Ⅰ)1.磁通量(1)概念:在磁感應強度為B勻強磁場中,與磁場方向垂直平面S和B乘積.(2)公式:Φ=BS.(3)單位:1Wb=1_T·m2.第4頁問題探究1
Φ=B·Scosθ,當面積增大時Φ一定增大嗎?[提醒]
若在勻強磁場中,且磁感線垂直穿過線圈時,S越大Φ越大,若在非勻強磁場,或磁場在線圈里面時面積增大Φ反而會減小.第5頁2.電磁感應現象(1)產生感應電流條件:穿過閉合電路磁通量發生改變.(2)引發磁通量改變常見情況①閉合電路部分導體做切割磁感線運動,造成Φ變.②線圈在磁場中轉動,造成Φ變.③磁感應強度B改變,造成Φ變.(3)產生感應電動勢條件:不論回路是否閉合,只要穿過線圈平面磁通量發生改變,線路中就有感應電動勢.(4)電磁感應現象實質是產生感應電動勢,假如回路閉合則產生感應電流;假如回路不閉合,則只有感應電動勢,而無感應電流.第6頁(1)磁通量Φ=BS,S是指充滿磁感線且與磁感線垂直有效面積,不一定是線圈面積.(2)磁通量是否發生改變,是判定電磁感應現象唯一依據,而引發磁通量改變路徑有各種.第7頁二、楞次定律(Ⅱ)1.楞次定律(1)內容:感應電流含有這么方向,即感應電流磁場總要妨礙引發感應電流磁通量改變.(2)適用情況:全部電磁感應現象.2.右手定則(1)內容:伸開右手,使拇指與其余四個手指垂直,而且都與手掌在同一平面內,讓磁感線從掌心進入,并使拇指指向導線運動方向,這時四指所指方向就是感應電流方向.(2)適用情況:導體切割磁感線產生感應電流.第8頁問題探究2
楞次定律中表述妨礙改變,既然妨礙了改變為何還要改變?[提醒]
妨礙改變不是不改變,只是改變延緩,阻止改變才是不改變.第9頁(對應學生用書P164)關鍵點一對磁通量了解1.磁通量是標量,為何有正負磁通量是標量,但有正負之分.磁通量正負不代表大小,只反應磁感線是怎么穿過某一平面,若要求磁感線向里穿過某一平面磁通量為正,則向外為負.所求磁通量為正、反兩面穿入磁感線代數和,尤其在計算磁通量改變時更應注意.第10頁第11頁如圖所表示,一水平放置N匝矩形線框面積為S,勻強磁場磁感應強度為B,方向斜向上,與水平面成30°角,現若使矩形線框以左邊一條邊為軸轉到豎直虛線位置,則此過程中磁通量改變量大小是(
)第12頁[答案]
C第13頁關鍵點二對楞次定律了解和應用1.楞次定律中“妨礙”含義誰妨礙誰感應電流磁場妨礙引發感應電流磁場(原磁場)磁通量改變妨礙什么妨礙是磁通量改變,而不是磁場本身怎樣妨礙當磁通量增加時,感應電流磁場方向與原磁場方向相反,妨礙其增加;當磁通量降低時,感應電流磁場方向與原磁場方向相同,妨礙其降低,即“增反減同”結果怎樣妨礙并不是阻止,只是延緩了磁通量改變快慢,這種改變將繼續進行,最終止果不受影響第14頁2.楞次定律推廣含義應用(1)妨礙原磁通量改變——“增反減同”.(2)妨礙(導體)相對運動——“來拒去留”.(3)磁通量增加,線圈面積“縮小”;磁通量降低,線圈面積“擴張”.(4)妨礙線圈本身電流改變(自感現象).3.楞次定律中因果關系閉合回路中磁通量改變是產生感應電流原因,而感應電流磁場出現是感應電流存在結果,簡單地說,只有當穿過閉合回路中磁通量發生改變時,才會有感應電流磁場出現.第15頁
(1)磁通量改變方式比較多,有一個常見就是引發感應電流磁場與導體發生相對運動.那么,感應電流磁場總是要妨礙磁體和閉合回路間相對運動.(2)楞次定律實質是能量守恒定律在電磁感應現象中表達.電磁感應現象中總是伴伴隨能量轉化和守恒,感應電流磁場妨礙過程使機械能轉化為電能.第16頁
(·上海高考)如圖,金屬環A用輕繩懸掛,與長直螺線管共軸,并位于其左側.若變阻器滑片P向左移動,則金屬環A將向__________(填“左”或“右”)運動,并有__________(填“收縮”或“擴張”)趨勢.[解析]
本題考查楞次定律了解及應用.滑片P向左移動時,電阻減小,電流增大,穿過金屬環A磁通量增加,依據楞次定律,金屬環將向左運動,并有收縮趨勢.[答案]
左收縮第17頁(對應學生用書P165)題型一感應電流方向判斷(1)右手定則——導體在磁場中做切割磁感線運動(2)楞次定律——閉合電路中磁通量發生改變利用楞次定律判定感應電流方向基本思緒可歸結為:“一原、二感、三電流”,即:①明確原磁場;②確定感應磁場;③判定感應電流方向.(3)相對運動三步法:①明確研究對象和相對運動方向;②用“妨礙相對運動”判斷出感應磁場方向;③用安培定則判斷出感應電流方向.
第18頁例1
一航天飛機下有一細金屬桿,桿指向地心.若僅考慮地磁場影響,則當航天飛機位于赤道上空(
)A.由東向西水平飛行時,金屬桿中感應電動勢下端高B.由西向東水平飛行時,金屬桿中感應電動勢上端高C.沿經過地磁極那條經線由南向北水平飛行時,金屬桿中感應電動勢上端高D.沿經過地磁極那條經線由北向南水平飛行時,金屬桿中一定沒有感應電動勢[思緒誘導]
分析該題時應注意以下三點:(1)確定赤道上空地磁場分布情況;(2)飛機沿不一樣方向飛行時,金屬桿切割磁感線情況;(3)右手定則確定感應電動勢高低.第19頁[嘗試解答]
赤道上方地磁場方向是由南指向北,依據右手定則,飛機由東向西飛行時,桿下端電勢高,而飛機由西向東飛行時,桿上端電勢高,故A、B對.若飛機沿經線由南向北或由北向南水平飛行時,桿均不切割磁感線,桿中不會產生感應電動勢,故C錯、D正確.[答案]
ABD第20頁利用右手定則判斷時,應明確磁場方向、切割方向及感應電流方向與手掌對應關系,且應分清左、右手.第21頁如右圖所表示,在磁感應強度大小為B、方向豎直向上勻強磁場中,有一質量為m、阻值為R閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質細桿懸掛在O點,并可繞O點擺動.金屬線框從右側某一位置靜止開始釋放,在擺動到左側最高點過程中,細桿和金屬線框平面一直處于同一平面,且垂直紙面,則線框中感應電流方向是(
)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第22頁[解析]
線框從右側開始由靜止釋放,穿過線框平面磁通量逐步降低,由楞次定律可得感應電流方向為d→c→b→a→d;線框過豎直位置繼續向左擺動過程中,穿過線框平面磁通量逐步增大,由楞次定律可得感應電流方向仍為d→c→b→a→d,故B正確.[答案]
B第23頁題型二楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則綜合應用(1)規律比較基本現象應用規律運動電荷、電流產生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流作用左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量改變楞次定律第24頁(2)應用區分關鍵是抓住因果關系:①因電而生磁(I→B)→安培定則;②因動而生電(v、B→I安)→右手定則;③因電而受力(I、B→F安)→左手定則.(3)相互聯絡①應用楞次定律,必定要用到安培定則;②感應電流受到安培力,有時能夠先用右手定則確定電流方向,再用左手定則確定安培力方向,有時能夠直接應用楞次定律推論確定.第25頁例2
如右圖所表示,兩個線圈套在同一個鐵芯上,線圈繞向在圖中已經標出.左線圈連著平行導軌M和N,導軌電阻不計,在導軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處于垂直于紙面向外勻強磁場中.以下說法中正確是(
)第26頁A.當金屬棒ab向右勻速運動時,a點電勢高于b點,c點電勢高于d點B.當金屬棒ab向右勻速運動時,b點電勢高于a點,c點與d點等電勢C.當金屬棒ab向右加速運動時,b點電勢高于a點,c點電勢高于d點D.當金屬棒ab向右加速運動時,b點電勢高于a點,d點電勢高于c點[思緒誘導]
金屬棒ab在磁場中切割磁感線產生感應電流,從而在左邊線圈中產生磁場,這個磁場會經過鐵芯穿過右邊線圈.若磁場改變,則在右邊線圈中產生感應電動勢和感應電流.第27頁[嘗試解答]
當金屬棒ab向右勻速運動而切割磁感線時,金屬棒中產生恒定感應電動勢,由右手定則判斷電流方向由a→b.依據電流從電源(ab相當于電源)正極流出沿外電路回到電源負極特點,能夠判斷b點電勢高于a點.又左線圈中感應電動勢恒定,則感應電流也恒定,所以穿過右線圈磁通量保持不變,不產生感應電流,c點與d點等電勢.第28頁當金屬棒ab向右做加速運動時,由右手定則可推斷φb>φa,電流沿逆時針方向.又由E=BLv可知金屬棒ab兩端E不停增大,那么左邊電路中感應電流也不停增大,由安培定則可判斷它在鐵芯中磁感線方向是沿逆時針方向,而且場強不停增強,所以右邊線圈中向上磁通量不停增加.由楞次定律可判斷右邊電路中感應電流方向應沿逆時針,而在右線圈繞成電路中,感應電動勢僅產生在繞在鐵芯上那部分線圈上.把這個線圈看做電源,因為電流是從c沿內電路(即右線圈)流向d,所以d點電勢高于c點.總而言之,選項B、D正確.[答案]
BD第29頁(1)正確使用右手定則和楞次定律,抓住兩個電路之間關系,準確地判定感應電流方向,是處理問題關鍵和基礎.(2)在本類型題目中,往往屢次利用楞次定律,在分析問題時應注意導體棒運動特點或穿過閉合回路磁通量改變情況,預防在應用楞次定律時出現錯誤.第30頁如右圖所表示,水平放置兩條光滑軌道上有可自由移動金屬棒PQ、MN,當PQ在外力作用下運動時,MN在磁場力作用下向右運動,則PQ所做運動可能是(
)A.向右加速運動B.向左加速運動C.向右減速運動D.向左減速運動第31頁[解析]
當PQ向右運動時,用右手定則可判定PQ中感應電流方向是由Q→P,由安培定則可知穿過L1磁場方向是自下而上;若PQ向右加速運動,則穿過L1磁通量增加,用楞次定律能夠判斷流過MN感應電流是從N→M,用左手定則可判定MN受到向左安培力,將向左運動,可見選項A不正確.若PQ向右減速運動,流過MN感應電流方向、感應電流所受安培力方向均將反向,MN向右運動,所以選項C是正確,同理可判斷B項是正確,D項是錯誤.[答案]
BC第32頁(對應學生用書P166)易錯點1:磁通量改變情況分析不全方面造成錯解如圖所表示,矩形閉合線圈放置在水平薄板上,有一塊蹄形磁鐵如圖所表示置于平板正下方(磁極間距略大于矩形線圈寬度).當磁鐵勻速向右經過線圈正下方時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到薄板摩擦力方向和線圈中產生感應電流方向(從上向下看)是(
)A.摩擦力方向一直向左B.摩擦力方向先向左、后向右C.感應電流方向順時針→逆時針→逆時針→順時針D.感應電流方向順時針→逆時針第33頁[易錯分析]
對磁鐵向右運動過程中穿過線框磁通量改變細節判斷不夠準確,不能夠判斷出N極和S極分別靠近和遠離線框時經過磁通量改變情況.[正確解答]
穿過線圈磁通量先向上增加,后降低,當線圈處于磁鐵中間以后,磁通量先向下增加,后降低,所以感應電流方向順時針→逆時針→逆時針→順時針,故C正確,D錯誤;依據楞次定律能夠判斷:磁鐵向右移動過程中,磁鐵對線圈有向右安培力作用,所以摩擦力方向向左,故A正確,B錯誤.答案為AC.第34頁(·湖北武漢部分學校高三調研測試)如圖所表示,某同學用一個閉合線圈穿入蹄形磁鐵由1位置經2位置到3位置,最終從下方S極拉出,則在這一過程中,線圈感應電流方向是(
)A.沿abcd不變B.沿dcba不變C.先沿abcd,后沿dcba
D.先沿dcba,后沿abcd第35頁[解析]
在蹄形磁鐵磁極部位磁感線多,而彎曲部位則少,在內部都是一樣,外部磁通量先減小后增大,所以總磁通量改變是先增大后減小,在彎曲部位最大,由楞次定律判斷知感應電流先沿dcba,后沿abcd,選項D正確.[答案]
D第36頁易錯點2:對楞次定律中“妨礙”含義了解不到位如圖甲所表示,AB兩絕緣金屬環套在同一鐵芯上,A環中電流iA隨時間t改變規律如圖乙所表示.以下說法中正確是(
)A.t1時刻,兩環作用力最大B.t2和t3時刻,兩環相互吸引C.t2時刻兩環相互吸引,t3時刻兩環相互排斥D.t3和t4時刻,兩環相互吸引第37頁[易錯分析]
楞次定律應用不熟練;導線電流有一個為零時兩線間沒有力作用.[正確解答]
t1時刻B環中感應電流為零,故兩環作用力為零,則A錯誤;t2時刻A環中電流在減小,則B環中產生與A環同向電流使二者相互吸引,B正確;同理,t3時刻也應相互吸引,故C錯誤;t4時刻A中電流為零,兩環無相互作用.答案為B.第38頁一長直鐵芯上繞有一固定線圈M,鐵芯右端與一木質圓柱密接,木質圓柱上套有一閉合金屬環N.M、N可在木質圓柱上無摩擦移動.M連接在以下列圖所表示電路中,其中R為滑動變阻器,E1和E2為直流電源,S為單刀雙擲開關.以下情況中,可觀察到N向左運動是(
)A.在S斷開情況下,S向a閉合瞬間B.在S斷開情況下,S向b閉合瞬間C.在S已向a閉合情況下,將R滑動頭向c端移動時D.在S已向a閉合情況下,將R滑動頭向d端移動時第39頁[解析]
由感應電流磁場總要妨礙磁通量改變可知:只要線圈中電流增強,即穿過N磁通量增加,則N受排斥而向右,只要線圈中電流減弱,即穿過N磁通量降低,則N受吸引而向左,故C選項正確.[答案]
C第40頁(對應學生用書P167)1.(·韶關模擬)繞有線圈鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個鋁環,線圈與電源、電鍵相連,以下列圖所表示.線圈上端與電源正極相連,閉合電鍵瞬間,鋁環向上跳起.則以下說法中正確是(
)A.若保持電鍵閉合,則鋁環不停升高B.若保持電鍵閉合,則鋁環停留在某一高度C.若保持電鍵閉合,則鋁環跳起到某一高度后將回落D.假如電源正、負極對調,觀察到現象不變第41頁[解析]
若保持電鍵閉合,磁通量不變,感應電流消失,所以鋁環跳起到某一高度后將回落,A、B錯,C對;正、負極對調,一樣磁通量增加,由楞次定律知,鋁環向上跳起,現象不變,D正確.[答案]
CD第42頁2.如右圖所表示,沿x軸、y軸有兩根長直導線,相互絕緣.x軸上導線中通有-x方向電流,y軸上導線中通有+y方向電流,兩虛線是坐標軸所夾角角平分線.a、b、c、d是四個圓心在虛線上、與坐標原點等距相同圓形導線環.當兩直導線中電流從相同大小,以相同快慢均勻減小時,各導線環中感應電流情況是(
)A.a中有逆時針方向電流B.b中有順時針方向電流C.c中有逆時針方向電流D.d中有順時針方向電流第43頁[解析]
先依據安培定則能夠判斷a、b、c、d圓環所在區域合磁場、合磁通,a、d圓環內合磁通為零,b圓環內合磁通方向向里,c圓環內合磁通方向向外.再依據楞次定律能夠判斷b圓環上感應電流方向為順時針,c圓環上感應電流方向為逆時針,故答案為B、
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