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1、第十章电磁感应第1节电磁感应现象楞次定律知识梳理考点自诊一、磁通量1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向 垂直的面积S与B的乘积。2.公式:= BS。适用条件: 匀强磁场。3.S为 垂直磁场的有效面积。4.磁通量是 标量(选填“标量”或“矢量”)。5.磁通量的意义:(1)磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。(2)同一线圈平面,当它跟磁场方向垂直时,磁通量 最大;当它跟磁场方向平行时,磁通量为 零;当正向穿过线圈平面的磁感线条数和反向穿过的磁感线条数一样多时,磁通量为 零。知识梳理考点自诊二、电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量 发生变化时,电路中产生 感应电流
2、的现象。2.产生感应电流的条件(1)条件:穿过闭合电路的磁通量 发生变化。(2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做 切割磁感线运动。3.能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为 电能。知识梳理考点自诊三、感应电流方向的判定 知识梳理考点自诊1.如图所示,正方形线圈abcd位于纸面内,边长为l,匝数为n,过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为() 答案解析解析关闭 答案解析关闭知识梳理考点自诊2.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是() 答案解析解析关闭根据产生感应电流的条件,闭合回路
3、内磁通量发生变化才能产生感应电流,只有选项B正确。 答案解析关闭B知识梳理考点自诊3.(多选)下列各图是验证楞次定律实验的示意图,各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中与事实相符的是 () 答案解析解析关闭A图中磁铁向下运动,穿过线圈的磁通量在向下增加,由楞次定律知感应电流的磁场阻碍原磁场的增加,方向向上,再由安培定则可以判断A中感应电流的方向与图中相反,所以A错,同理得B错,C、D正确。 答案解析关闭CD知识梳理考点自诊4.如图所示,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO,OO与线圈在同一平面上。
4、在线圈以OO为轴翻转180的过程中,线圈中电流流向()A.始终为ABCAB.始终为ACBAC.先ACBA再ABCAD.先ABCA再ACBA 答案解析解析关闭在线圈以OO为轴翻转090的过程中,穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小,则感应电流产生的磁场垂直桌面向下,由右手螺旋定则可知感应电流方向为ABCA;线圈以OO为轴翻转90180的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,则感应电流产生的磁场垂直桌面向上,由右手螺旋定则可知感应电流方向仍然为ABCA,A正确。 答案解析关闭A命题点一命题点二命题点三电磁感应现象的理解及判断电磁感应现象的理解及判断常见的产生感应电流的三种情况命题点一命题点二命题点
5、三例1(2017全国卷)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 () 答案解析解析关闭装置的原理是利用电磁阻尼。当薄板进出磁场时产生感应电流,薄板受安培力,安培力总是阻碍导体相对磁场的运动,从而使薄板尽快停下来。选项中,B项无法有效阻碍上下振动,C项无法有效阻碍上下左右振动,D项无法有效阻碍上下振动。只有A项阻碍上下左右振动最有效。 答案解析关闭A
6、命题点一命题点二命题点三思维点拨装置的原理是利用电磁阻尼,关键是看回路的磁通量是否发生了变化。判断能否产生电磁感应现象,关键是看回路的磁通量是否发生了变化。磁通量的变化量=2-1主要有下列四种形式:1.S、不变,B改变,则=BSsin。2.B、不变,S改变,则=SBsin。3.B、S不变,改变,则=BS(sin2-sin1)。4.B、S、中的两个或三个量同时变化引起的磁通量变化。命题点一命题点二命题点三即学即练即学即练1.(多选)(2016江苏卷)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有
7、()A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化 答案解析解析关闭 答案解析关闭命题点一命题点二命题点三2.(2017福建质检)法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。如图所示,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针。实验中可能观察到的现象是()A.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转B.线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转C.线圈A和电池连接瞬间,小磁针会偏转D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针
8、不偏转 答案解析解析关闭根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件,只有线圈B中磁通量变化时才能在线圈B中产生感应电流,因此无论线圈B匝数多少,线圈A接多少电池,都不能在线圈B中产生感应电流,选项A、选项B错误。只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间,线圈B中才能产生感应电流,电流产生磁场,使导线下面平行放置的小磁针发生偏转,选项C正确,选项D错误。 答案解析关闭C命题点一命题点二命题点三楞次定律的理解及应用楞次定律的理解及应用楞次定律中“阻碍”的含义命题点一命题点二命题点三例2(2017全国卷)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形
9、成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向 答案解析解析关闭金属杆从静止开始突然向右运动,产生感应电动势,感应电流从无到有,根据右手定则可知,感应电流的方向由Q指向P,PQRS中的电流沿逆时针方向;该感应电流在金属线框T中产生的磁通量向外,故穿过金属线框T向里的磁通量减小,根据楞次定律,T中感应电流沿顺
10、时针方向,D正确。 答案解析关闭D命题点一命题点二命题点三思维点拨解题关键是掌握右手定则、楞次定律判断感应电流的方向,还要理解PQRS中感应电流产生的磁场会使T中的磁通量变化,又会使T中产生感应电流。命题点一命题点二命题点三1.判断感应电流方向的方法(1)楞次定律。(2)右手定则。2.判断感应电流方向“四步”命题点一命题点二命题点三3.楞次定律中“阻碍”的推广含义楞次定律可以推广为:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因,列表说明如下:命题点一命题点二命题点三命题点一命题点二命题点三命题点一命题点二命题点三即学即练即学即练3.(2016上海卷)磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图方向
11、的感应电流,则磁铁()A.向上运动B.向下运动C.向左运动D.向右运动 答案解析解析关闭根据感应电流的方向可知感应电流的磁场方向向上,与磁铁在线圈中产生的原磁场方向相反,根据楞次定律,原磁场应处于增强过程中,在选项中,只有磁铁向下运动才会使磁通量增大。 答案解析关闭B命题点一命题点二命题点三4.(2016海南卷)如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。下列说法正确的是()A.若金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向B.若金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向C.若金属
12、环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向D.若金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向 答案解析解析关闭根据楞次定律,当金属圆环上、下移动时,穿过圆环的磁通量不发生变化,故没有感应电流产生,故选项A、选项B错误;当金属圆环向左移动时,穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强,根据楞次定律可以知道,产生的感应电流为顺时针,故选项C错误;当金属圆环向右移动时,穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强,根据楞次定律可以知道,产生的感应电流为逆时针,故选项D正确。 答案解析关闭D命题点一命题点二命题点三5.(多选)(2016上海卷)如图甲,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头
13、所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化时()A.在t1t2时间内,L有收缩趋势B.在t2t3时间内,L有扩张趋势C.在t2t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流D.在t3t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流 答案解析解析关闭L收缩还是扩张取决于螺线管中产生感应电流的变化情况,t1t2磁通量的变化率增大,感应电流变大,abcd线框内磁通量变大,L有收缩的趋势,A选项正确;t2t3时间内磁通量的变化率为常数,产生的感应电流恒定不变,abcd线框内磁感应强度不变,L没有电流,也就没有扩张趋
14、势,B、C选项错误;根据楞次定律,t3t4时间内由于螺线管内磁通量变化引起的感应电流在线框中为dcba方向并减小,L线圈中原磁场的方向垂直于纸面向里且磁感应强度大小减小,根据楞次定律得L中的感应电流方向为顺时针方向,D选项正确。 答案解析关闭AD命题点一命题点二命题点三“三个定则、一个定律三个定则、一个定律”的综合应用的综合应用1.规律比较命题点一命题点二命题点三2.相互联系(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则。(2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。命题点一命题点二命题点三例3从置于匀强磁场中的金
15、属圆盘中央和边缘各引出一根导线,与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上,如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在竖直向上的匀强磁场中。下列说法正确的是()A.圆盘顺时针加速转动时,ab棒将向右运动B.圆盘顺时针匀速转动时,ab棒将向右运动C.圆盘顺时针减速转动时,ab棒将向右运动D.圆盘逆时针加速转动时,ab棒将向左运动 答案解析解析关闭由右手定则知,圆盘顺时针加速转动时,感应电流从圆心流向边缘,线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。由楞次定律知,线圈B中的感应磁场方向向上,由右手螺旋定则知,ab棒中感应电流方向由ab。由左手定则知,ab棒受的安培力方向向左
16、,将向左运动,故A错;同理B、D错,C对。 答案解析关闭C命题点一命题点二命题点三思维点拨(1)圆盘匀速转动时,线圈B是否有感应电流?(2)圆盘加速转动时,线圈B的感应电流的磁场方向如何?提示:线圈B无感应电流。提示:线圈B感应电流的磁场与原磁场方向相反。(3)圆盘减速转动时,线圈B的感应电流的磁场方向如何?提示:线圈B感应电流的磁场与原磁场方向相同。命题点一命题点二命题点三多定则应用的区别多定则应用的关键是抓住因果关系:(1)因电而生磁(IB)安培定则。(2)因动而生电(v、BI)右手定则。(3)因电而受力(I、BF安)左手定则。命题点一命题点二命题点三即学即练即学即练6.(多选)(2017
17、广东佛山模拟)两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中,与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动。当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法正确的是()A.导体棒CD内有电流通过,方向是DCB.导体棒CD内有电流通过,方向是CDC.磁场对导体棒CD的作用力向左D.磁场对导体棒AB的作用力向左 答案解析解析关闭两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路,当AB向右运动时,回路中磁通量增加,结合楞次定律判断回路中感应电流的方向是BACDB。再根据左手定则,可判断出磁场对CD的作用力向右,对AB的作用力向左。故选项B、D正确。 答案解析关闭BD命题点一命题点二命题点三7.(2017河南焦作定
18、位测试)如图所示,在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,虚线为有界磁场的左边界,导轨跟圆形线圈M相接,图中线圈N与线圈M共面、彼此绝缘,且两线圈的圆心重合,半径rMrN。在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab,已知磁场垂直于导轨所在平面向外。欲使线圈N有收缩的趋势,下列说法正确的是()A.导体棒可能沿导轨向左做加速运动B.导体棒可能沿导轨向右做加速运动C.导体棒可能沿导轨向左做减速运动D.导体棒可能沿导轨向左做匀速运动C命题点一命题点二命题点三解析:导体棒ab加速向左运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出ab中电流方向由ba,根据安培定则可知M产生的磁场方向垂
19、直纸面向外,穿过N的磁通量增大,线圈面积越大抵消的磁感线越多,所以线圈N要通过增大面积以阻碍磁通量的增大,故A错误;导体棒ab加速向右运动时,导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出来ab电流方向由ab,根据安培定则判断可知M产生的磁场方向垂直纸面向里,穿过N的磁通量增大,同理可知B错误;命题点一命题点二命题点三导体棒ab减速向左运动时,导体棒ab中产生的感应电动势和感应电流减小,由右手定则判断出来ab中电流方向由ba,根据安培定则判断可知M产生的磁场方向垂直纸面向外,穿过N的磁通量减小,线圈面积越大抵消的磁感线越多,所以线圈N要通过减小面积以阻碍磁通量的减小,故C正确;导体棒ab匀速向左运动时,导体棒ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变,线圈M产生的磁场恒定不变,穿过线圈N中的磁通量不变,没有感应电流产生,则线圈N不受磁场力,没有收缩的趋势,故D错误。
