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。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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