2019-2020年高考物理一輪復習講義 第九章 電磁感應(yīng) 第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 教科版.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習講義 第九章 電磁感應(yīng) 第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 教科版 　　　　　　　　　　　 第1講　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象． 2．產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件及情形 (1)條件 ①電路閉合． ②磁通量發(fā)生變化，即ΔΦ≠0. (2)情形 ①閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動． ②穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化． 3．產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì) 穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．如果電路閉合，則有感應(yīng)電流；如果電路不閉合，則只有感應(yīng)電動勢而無感應(yīng)電流． 二、楞次定律 1．關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，以下說法中正確的是(　　) A．閉合電路在磁場中運動，閉合電路中就一定會有感應(yīng)電流 B．閉合電路在磁場中做切割磁感線運動，閉合電路中一定會有感應(yīng)電流 C．穿過閉合電路的磁通量為零的瞬間，閉合電路中一定不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 D．無論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生了變化，閉合電路中一定會有感應(yīng)電流 解析：　產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：回路閉合，穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，D正確． 答案：　D 2．下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) 解析：　A中線圈沒閉合，無感應(yīng)電流；B中閉合電路中的磁通量增大，有感應(yīng)電流；C中的導線在圓環(huán)的正上方，不論電流如何變化，穿過線圈的磁感線都相互抵消，磁通量恒為零，也無電流；D中回路磁通量恒定，無感應(yīng)電流． 答案：　B 3.如圖所示的金屬圓環(huán)放在勻強磁場中，將它從磁場中勻速拉出來，下列說法正確的是(　　) A．向左拉出和向右拉出，其感應(yīng)電流方向相反 B．不管從什么方向拉出，金屬圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向總是順時針 C．不管從什么方向拉出，環(huán)中的感應(yīng)電流方向總是逆時針 D．在此過程中感應(yīng)電流大小不變 解析：　金屬圓環(huán)不管是從什么方向拉出磁場，金屬圓環(huán)中的磁通量方向不變，且不斷減小，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的方向相同，感應(yīng)電流的磁場方向和原磁場的方向相同，則由右手螺旋定則知感應(yīng)電流的方向是順時針方向，B正確．金屬圓環(huán)勻速出磁場過程中，磁通量的變化率在發(fā)生變化，D錯誤． 答案：　B 4.如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動．金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面．則線框中感應(yīng)電流的方向是(　　) A．a(chǎn)→b→c→d→a B．d→c→b→a→d C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d 解析：　線框從右側(cè)擺到最低點的過程中，穿過線框的磁通量減小，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向為d→c→b→a→d，從最低點擺到左側(cè)最高點的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向為d→c→b→a→d，所以選B. 答案：　B 5.在一根較長的鐵釘上，用漆包線繞上兩個線圈A、B，將線圈B的兩端接在一起，并把CD段直漆包線沿南北方向放置在靜止的小磁針的上方，如圖所示．下列判斷正確的是(　　) A．開關(guān)閉合時，小磁針不發(fā)生轉(zhuǎn)動 B．開關(guān)閉合時，小磁針的N極垂直紙面向里轉(zhuǎn)動 C．開關(guān)斷開時，小磁針的N極垂直紙面向里轉(zhuǎn)動 D．開關(guān)斷開時，小磁針的N極垂直紙面向外轉(zhuǎn)動 解析：　開關(guān)保持接通時，A內(nèi)電流的磁場向右；開關(guān)斷開時，穿過B的磁感線的條數(shù)向右減少，因此感應(yīng)電流的磁場方向向右，感應(yīng)電流的方向由C到D，CD下方磁感線的方向垂直紙面向里，小磁針N極向里轉(zhuǎn)動． 答案：　C  1．發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件 穿過電路的磁通量發(fā)生變化． 2．磁通量變化的常見情況 變化情形 舉例 磁通量變化量 磁場變化 永磁鐵靠近或遠離線圈、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流發(fā)生變化 ΔΦ＝ΔBS 有效面積變化 回路面積變化 閉合線圈的部分導線做切割磁感線運動，如圖 ΔΦ＝BΔS 回路平面與磁場夾角變化 線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，如圖 如圖所示，一個U形金屬導軌水平放置，其上放有一個金屬導體棒ab，有一個磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面，且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中，一定能在軌道回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A．a(chǎn)b向右運動，同時使θ減小 B．磁感應(yīng)強度B減小，θ角同時也減小 C．a(chǎn)b向左運動，同時增大磁感應(yīng)強度B D．a(chǎn)b向右運動，同時增大磁感應(yīng)強度B和θ角(0＜0＜90) 解析：　設(shè)此時回路面積為S ，據(jù)題意，磁通量Φ＝BScos θ，A選項中，S增大，θ減小，即cos θ增大，則Φ增大，所以A對；B選項中，磁感應(yīng)強度B減小，θ減小即cos θ增大，則Φ可能不變，B錯；C選項中，S減小，磁感應(yīng)強度B增大，則Φ可能不變，C錯；D選項中，S增大，磁感應(yīng)強度B增大，θ增大，cos θ減小，則Φ可能不變，D錯． 答案：　A 感應(yīng)電流能否產(chǎn)生的判斷思路 1－1：如圖所示為當年法拉第實驗裝置示意圖，兩個線圈分別繞在一個鐵環(huán)上，線圈A接直流電源，線圈B接靈敏電流表，下列哪種情況能使線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流(　　) A．將開關(guān)S接通或斷開的瞬間 B．開關(guān)S接通一段時間之后 C．開關(guān)S接通后，改變滑動變阻器滑動頭的位置時 D．拿走鐵環(huán)，再做這個實驗，開關(guān)S接通或斷開的瞬間 解析：　根據(jù)法拉第對產(chǎn)生感應(yīng)電流的五類概括，A、C、D選項符合變化的電流(變化的磁場)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件．而開關(guān)S接通一段時間之后，A線圈中電流恒定，不能使B線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流．B項錯． 答案：　ACD 楞次定律中“阻礙”的含義 (xx廣州模擬)某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律，當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流表的感應(yīng)電流方向是(　　) A．a(chǎn)→G→b B．先a→G→b，后b→G→a C．b→G→a D．先b→G→a，后a→G→b 解析：　(1)條形磁鐵在穿入線圈的過程中，原磁場方向向下．(2)穿過線圈向下的磁通量增加．(3)由楞次定律可知：感應(yīng)電流的磁場方向向上．(4)應(yīng)用安培定則可判斷：感應(yīng)電流的方向為逆時針(俯視)，即由b→G→a.同理可以判斷：條形磁鐵穿出線圈的過程中，向下的磁通量減小，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向下，感應(yīng)電流的方向為順時針(俯視)，即由a→G→b. 答案：　D 1.感應(yīng)電流方向的判斷方法 方法一：右手定則(適用于部分導體切割磁感線) 方法二：楞次定律 楞次定律的應(yīng)用步驟(“程序法”) 可以用下面的方框圖加以概括： 2．程序法解題的一般思路及注意事項 在使用“程序法”處理問題時，需注意以下兩點：①根據(jù)題目類型制定一個嚴謹、簡潔的解題程序．②在分析和解決問題時，要嚴格按照解題程序進行，這樣可以規(guī)范解題過程、減少失誤、節(jié)約解題時間． 2－1：(xx鹽城模擬)如圖所示，MN、GH為光滑的水平平行金屬導軌，ab、cd為跨在導軌上的兩根金屬桿，勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示，則(　　) A．若固定ab，使cd向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由a→b→d→c B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則abdc回路有電流，電流方向由c→d→b→a C．若ab向左、cd向右同時運動，則abdc回路電流為零 D．若ab、cd都向右運動，且兩桿速度vcd＞vab，則abdc回路有電流，電流方向由c→d→b→a 解析：　由右手定則可判斷出A項做法使回路產(chǎn)生順時針方向的電流，故A項錯．若ab、cd同向且速度大小相同，ab、cd所圍的線圈面積不變，磁通量不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯．若ab向左，cd向右，則abdc中有順時針方向的電流，故C項錯．若ab、cd都向右運動，但vcd＞vab，則abdc所圍面積發(fā)生變化，磁通量也發(fā)生變化，由楞次定律可判斷出，回路中產(chǎn)生順時針方向的電流，故D項正確． 答案：　D 對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應(yīng)電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因： (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”． (xx海南單科)如圖，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過．現(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置Ⅱ.設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2，重力加速度大小為g，則(　　) A．FT1＞mg，F(xiàn)T2＞mg B．FT1＜mg，F(xiàn)T2＜mg C．FT1＞mg，F(xiàn)T2＜mg D．FT1＜mg，F(xiàn)T2＞mg 解析：　金屬圓環(huán)從位置Ⅰ到位置Ⅱ過程中，由楞次定律知，金屬圓環(huán)在磁鐵上端時受力向上，在磁鐵下端時受力也向上，則金屬圓環(huán)對磁鐵的作用力始終向下，對磁鐵受力分析可知FT1＞mg，F(xiàn)T2＞mg，A項正確． 答案：　A 3－1：如圖所示，光滑固定導軌M、N水平放置，兩根導體棒P、Q平行放置在導軌上，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：　根據(jù)楞次定律的拓展應(yīng)用可知：感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因．本題中“原因”是回路中磁通量的增加，歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路，“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近．所以，P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g，應(yīng)選A、D. 答案：　AD  1．“三定則一規(guī)律”應(yīng)用區(qū)別 2.右手定則和左手定則的應(yīng)用技巧 (1)“因動而電”，即運動生電——用右手，記住“電”字的最后一筆“”向右甩． (2)“因電而動”，即通電受力——用左手，記住“力”字的最后一筆“丿”向左撇． 如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，MN的左邊有一閉合電路，當PQ在外力的作用下運動時，MN向右運動．則PQ所做的運動可能是(　　) 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 解析：　MN向右運動，說明MN受到向右的安培力，因為ab在MN處的磁場垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場方向向上；若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運動；若L2中磁場方向向下增強PQ中電流為P→Q且增大向左加速運動． 答案：　BC 如圖所示，在水平平行金屬導軌之間存在一勻強磁場，導軌電阻不計，導軌上放兩根導線ab和cd，導軌跟大線圈A相連，A內(nèi)有一小閉合線圈B，磁感線垂直導軌所在的平面向上(俯視)．小線圈B中能產(chǎn)生感應(yīng)電流，且使得ab和cd之間的距離減小，下列敘述正確的是(　　) A．導線ab加速向右運動，B中產(chǎn)生逆時針方向的電流，cd所受安培力水平向右 B．導線ab勻速向左運動，B中產(chǎn)生順時針方向的電流，cd所受安培力水平向左 C．導線cd勻速向右運動，B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，ab不受安培力 D．導線cd加速向左運動，B中產(chǎn)生順時針方向的電流，ab所受安培力水平向左 解析：　在ab和cd只有一個運動且ab向右運動或cd向左運動時，ab和cd間的距離才會減??；導線ab向右運動時，由楞次定律(或右手定則)可知，回路abdca中感應(yīng)電流的方向是逆時針的，即cd中的感應(yīng)電流由d→c，由左手定則可知，cd所受安培力水平向右，而ab和大線圈A構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電流則是順時針方向的，若ab加速運動，則感應(yīng)電流穿過小線圈的向下磁通量增加．由楞次定律可知，小線圈B中的感應(yīng)電流為逆時針方向；同理可得，當導線cd向左加速運動時，B中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，ab所受安培力水平向左，所以敘述正確的是A、D. 答案：　AD  1.如圖所示，豎直放置的長直導線通以恒定電流，有一矩形線框與導線在同一平面內(nèi)，在下列情況中不能使線框產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(　　) A．導線中電流強度變大 B．線框向右平動 C．線框向下平動 B．線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動 解析：　產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化．A、B、D的做法均會使穿過線框的磁通量發(fā)生變化，C選項中的做法，穿過線框的磁通量無變化，無感應(yīng)電流產(chǎn)生． 答案：　C 2.(xx合肥市八校聯(lián)考)兩根通電直導線M、N都垂直紙面固定放置，通過它們的電流方向如圖所示，線圈L的平面跟紙面平行，現(xiàn)將線圈從位置A沿M、N連線的中垂線迅速平移到位置B，則在平移過程中，線圈中的感應(yīng)電流(　　) A．沿順時針方向，且越來越小 B．沿逆時針方向，且越來越大 C．始終為零 D．先順時針，后逆時針 解析：　由于線圈平面與紙面平行，故線圈的磁通量始終為零，線圈中的感應(yīng)電流始終為零，C正確． 答案：　C 3.如圖所示，光滑絕緣水平面上有一個靜止的小導體環(huán)，現(xiàn)在將一個條形磁鐵從導體環(huán)的右上方較高處向下移動，則在此過程中，關(guān)于導體環(huán)的運動方向以及導體環(huán)中的電流方向，下列說法中正確的是(　　) A．導體環(huán)向左運動；從上向下看，電流方向是順時針方向 B．導體環(huán)向右運動；從上向下看，電流方向是順時針方向 C．導體環(huán)向右運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向 D．導體環(huán)向左運動；從上向下看，電流方向是逆時針方向 解析：　當條形磁鐵從導體環(huán)的右上方較高處向下移動過程中，穿過導體環(huán)中的磁通量向下增加，由楞次定律知導體環(huán)將出現(xiàn)“阻礙”其增加的感應(yīng)電流磁場，方向向上，由安培定則可判定電流方向為從上向下看是逆時針方向，又由左手定則可知導體環(huán)所受合力向左，導體環(huán)向左運動，D對． 答案：　D 4．如圖所示，金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時，銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引(　　) A．向右做勻速運動　　　　　　 B．向左做減速運動 C．向右做減速運動 D．向右做加速運動 解析：　當導體棒向右勻速運動時產(chǎn)生恒定的電流，線圈中的磁通量恒定不變，無感應(yīng)電流出現(xiàn)，A錯；當導體棒向左減速運動時，由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應(yīng)電流且減小，由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場向左在減弱，由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針感應(yīng)電流(從右向左看)且被螺線管吸引，B對；同理可判定C對、D錯． 答案：　BC 5．(xx北京理綜)物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”．如圖，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導線連接起來后、將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)．閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起． 某同學另找來器材再探究此實驗．他連接好電路，經(jīng)重復試驗，線圈上的套環(huán)均未動．對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環(huán)未動的原因可能是(　　) A．線圈接在了直流電源上 B．電源電壓過高 C．所選線圈的匝數(shù)過多 D．所用套環(huán)的材料與老師的不同 解析：　金屬套環(huán)跳起的原因是開關(guān)S閉合時，套環(huán)上產(chǎn)生感應(yīng)電流與通電螺線管上的電流相互作用而引起的．線圈接在直流電源上，S閉合時，金屬套環(huán)也會跳起．電壓越高，線圈匝數(shù)越多，S閉合時，金屬套環(huán)跳起越劇烈．若套環(huán)是非導體材料，則套環(huán)不會跳起．故選項A、B、C錯誤，選項D正確． 答案：　D