浙江省高三物理復(fù)習(xí) 第9章 第1講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量楞次定律課件 新人教版

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1、考點(diǎn)要求說(shuō)明電磁感應(yīng)現(xiàn)象法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律自感、渦流 本單元綜合性試題涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，如力學(xué)、電學(xué)、磁場(chǎng)以及能量知識(shí)等，是高中階段最復(fù)雜的應(yīng)用題之一，因此，應(yīng)深刻理解各知識(shí)的內(nèi)涵與外延，注意訓(xùn)練和掌握綜合性試題的分析思路和方法，注意培養(yǎng)綜合運(yùn)用這些知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力 近幾年全國(guó)各地高考題中均有該章的知識(shí)，如09年上海物理13題、09年山東卷21題、09年福建卷18題、09年浙江卷17題、09年全國(guó)卷24題、08年全國(guó)20題、08年江蘇8題重點(diǎn)考查感應(yīng)電流方向的判斷和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算1要抓住兩個(gè)定律(法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律)和等效電路對(duì)楞次定律要加深理解其本質(zhì)含義，

2、對(duì)于它的應(yīng)用可根據(jù)題目的情境靈活選取判斷方法；對(duì)感應(yīng)電流大小的計(jì)算，則用法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合閉合電路歐姆定律進(jìn)行2要重視電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的綜合應(yīng)用性試題它往往涉及力和運(yùn)動(dòng)、能量守恒、電路分析、安培力等許多力學(xué)和電學(xué)知識(shí)主要的類型有滑軌類問(wèn)題、線圈穿越有界磁場(chǎng)的問(wèn)題、電磁感應(yīng)圖象的問(wèn)題等其中要注意安培力可能是變力，且克服安培力做功使其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，安培力做了多少功，電路中就產(chǎn)生多少電能對(duì)于上述較復(fù)雜的綜合題，基本的分析方法為：分析物理過(guò)程，建立清晰的物理情境，明確變化過(guò)程中的功能關(guān)系，明確研究對(duì)象，選用恰當(dāng)?shù)亩ɡ怼⒍?要重視理論聯(lián)系實(shí)際本章知識(shí)在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，如日光燈原理、磁懸浮

3、原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用等，這些在復(fù)習(xí)時(shí)也要引起重視 這部分的應(yīng)用一般較力學(xué)中要復(fù)雜，解題前一定要認(rèn)真審題，建立正確、明晰的物理情景，選擇恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律和簡(jiǎn)潔的方法，力的觀點(diǎn)和能量的觀點(diǎn)是思考問(wèn)題的兩個(gè)不同角度，可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以綜合應(yīng)用，要注意到不同的方法的比較，不斷提高自己的分析綜合能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力質(zhì)譜儀和回旋加速器在這里只為了培養(yǎng)學(xué)生能力，而不是為了高考目的 一、磁通量及磁通量的變化一、磁通量及磁通量的變化1定義：我們把B與S的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量2公式：(1) BS，此式的適用條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且線圈與磁場(chǎng)垂直(2)如果磁感線與平面不垂直，上式中的S為平面在垂直于

4、磁感線方向上的投影面積BSsin其中為磁場(chǎng)與面積之間的夾角，我們稱Ssin為“有效面積”或“正對(duì)面積”3單位：韋伯(Wb)，1Wb1Tm24磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)磁通量的正負(fù)不代表大小只表示磁感線是怎樣穿過(guò)平面的即若以向里穿過(guò)某面的磁通量為正，則向外穿過(guò)這個(gè)面的磁通量為負(fù)5磁通量的變化|21|21|有多種形式，主要有：S、不變，B改變，這時(shí)|BSsin|；B、不變，S改變，這時(shí)|SBsin|；B、S不變，改變，這時(shí)|BS(sin2sin1)|.當(dāng)B、S、中有兩個(gè)或三個(gè)一起變化時(shí)，就要分別計(jì)算1、2，再求|21|了 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件1電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象

5、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件：無(wú)論電路是否閉合，只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，這部分電路就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)這部分電路或?qū)w相當(dāng)于電源三、楞次定律及右手定則1楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化2楞次定律的具體應(yīng)用(1)從“阻礙磁通量變化”的角度來(lái)看，由磁通量計(jì)算式BSsin可知，原磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁通量相反，“反抗”其增加；原磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁通量相同，“補(bǔ)償”其減小即“增反減同”(2)從“阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的角度來(lái)看，楞次定律的這

6、個(gè)結(jié)論可以用能量守恒來(lái)解釋：既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生，就有其他能轉(zhuǎn)化為電能又由于是相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的，所以只能是機(jī)械能減少轉(zhuǎn)化為電能，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即“來(lái)拒去留”(3)從“線圈面積變化”的角度來(lái)看，有使線圈面積擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)，即“增縮減擴(kuò)”(4)從“阻礙自身電流變化”的角度來(lái)看，當(dāng)線圈自身的電流發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電流的效果就阻礙原來(lái)的電流發(fā)生變化當(dāng)線圈自身的電流增大時(shí)，感應(yīng)電流的方向與線圈自身的電流方向相反，當(dāng)線圈自身的電流減小時(shí)，感應(yīng)電流的方向與線圈自身的電流方向相同，即電流方向“增反減同” 3右手定則：伸開(kāi)右手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)

7、中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，那么其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向一、磁通量及磁通量變化例1、如圖911所示，環(huán)形導(dǎo)線a中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，a環(huán)外有兩個(gè)同心導(dǎo)線圈b、c，與環(huán)形導(dǎo)線a在同一平面內(nèi)當(dāng)a中的電流增大時(shí)，穿過(guò)線圈b、c的磁通量各如何變化？在相同時(shí)間內(nèi)哪一個(gè)變化更大？圖911解析：b、c線圈所圍面積內(nèi)的磁通量有向里的也有向外的，但向里的更多，所以總磁通量向里，a中的電流增大時(shí)，總磁通量也向里增大由于穿過(guò)b線圈向外的磁通量比穿過(guò)c線圈的少，所以穿過(guò)b線圈的磁通量更大，變化也更大變式訓(xùn)練1、如圖912所示，虛線圓a內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線圓a外是無(wú)磁場(chǎng)空

8、間環(huán)外有兩個(gè)同心導(dǎo)線圈b、c，與虛線圓a在同一平面內(nèi)當(dāng)虛線圓a中的磁通量增大時(shí)，穿過(guò)線圈b、c的磁通量各如何變化？在相同時(shí)間內(nèi)哪一個(gè)變化更大？圖912解析：b、c線圈所圍面積內(nèi)都只有向里的磁通量，且大小相同因此穿過(guò)它們的磁通量和磁通量變化都始終是相同的且磁通量都增大 變式訓(xùn)練2、如圖913所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng)，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)、外，磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B.一半徑為b，電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合在內(nèi)、外磁場(chǎng)同時(shí)由B均勻地減小到零的過(guò)程中，求這一過(guò)程中半徑為b的圓形區(qū)域的磁通量變化 圖913解析：已知垂直向里的圓形磁場(chǎng)半徑為a，導(dǎo)

9、線圓環(huán)的半徑為b，設(shè)通過(guò)導(dǎo)線圈的磁通量為，當(dāng)合磁通量向里時(shí)：Ba2(b2a2)B(2a2b2)故1B(2a2b2)當(dāng)合磁通量向外時(shí)：2B(b2a2)a2B(b22a2)故2B(b22a2)二、楞次定律例2、一平面線圈用細(xì)桿懸于P點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)細(xì)桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖914所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知線圈平面始終與紙面垂直，當(dāng)線圈第一次通過(guò)位置和位置時(shí)，順著磁場(chǎng)的方向看去，線圈中感應(yīng)電流的方向分別為()位置 位置A逆時(shí)針?lè)较?逆時(shí)針?lè)较駼逆時(shí)針?lè)较?順時(shí)針?lè)较駽順時(shí)針?lè)较?順時(shí)針?lè)较駾順時(shí)針?lè)较?逆時(shí)針?lè)较駼圖914解析：線圈第一次通過(guò)位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，由楞次定律知線圈中感應(yīng)電流

10、的磁場(chǎng)向左，根據(jù)安培定則，順著磁場(chǎng)方向看去，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虍?dāng)線圈第一次通過(guò)位置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量減小，可判斷出感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，故選項(xiàng)B正確點(diǎn)評(píng)：由于空間想象能力所限，部分考生無(wú)法判定線圈經(jīng)位置、時(shí)刻磁通量的變化趨勢(shì)，從而無(wú)法依據(jù)楞次定律和右手螺旋定則推理出正確選項(xiàng)楞次定律所揭示的電磁感應(yīng)過(guò)程中有兩個(gè)最基本的因果聯(lián)系，一是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)磁通量變化之間的阻礙與被阻礙的關(guān)系，二是感應(yīng)電流與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)間的產(chǎn)生和被產(chǎn)生的關(guān)系抓住“阻礙”和“產(chǎn)生”這兩個(gè)因果關(guān)聯(lián)點(diǎn)是應(yīng)用楞次定律解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵變式訓(xùn)練3、如圖915所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈當(dāng)一豎直放置

11、的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過(guò)時(shí)，若線圈始終不動(dòng)，則關(guān)于線圈受到的支持力N及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是( ) A.N先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左B.N先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左C.N先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右D.N先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右解析:當(dāng)條形磁鐵從圖示位置運(yùn)動(dòng)到線圈正上方的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量必增大，根據(jù)楞次定律的推廣應(yīng)用“來(lái)拒”，線圈有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，對(duì)桌面的壓力大于mg；從線圈正上方向右移動(dòng)的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量必減小，根據(jù)推廣應(yīng)用“去留”，線圈還是有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，對(duì)桌面的壓力小于mg，故選D.三、右手定則例3、一航天飛機(jī)下

12、有一細(xì)金屬桿,桿指向地心.若僅考慮地磁場(chǎng)的影響,則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空()A由東向西水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下B由西向東水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下C沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由下向上D沿經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時(shí)，金屬桿中一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)AD解析：如圖所示，設(shè)觀察方向?yàn)槊嫦虮狈?，左西右東，則地磁場(chǎng)方向平行赤道表面向北，若飛機(jī)由東向西飛行時(shí)，由右手定則可判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛缮舷蛳?，若飛機(jī)由西向東飛行時(shí)，由右手定則可判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛上孪蛏?，A對(duì)B錯(cuò)；沿著經(jīng)過(guò)地磁極的那條經(jīng)線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速

13、度方向平行于磁場(chǎng)方向，金屬桿中一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C錯(cuò)D對(duì)變式訓(xùn)練4、如圖916所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線電接觸良好；勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里導(dǎo)體棒的電阻可忽略當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由b到aB流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由b到aC流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由a到bD流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由a到bB解析：本題考查右手定則的應(yīng)用根據(jù)右手定則，可判斷PQ作為電源，Q端電勢(shì)高，在PQcd回路中，電流為逆時(shí)針?lè)较颍戳鬟^(guò)R的電流為由c到d，在電阻r的回路中，電流為順時(shí)針?lè)较?，即流過(guò)r的電流為由b到a.當(dāng)然也可以用楞次定律，通過(guò)回路的磁通量的變化判斷電流方向所以選項(xiàng)B正確