浙江省高三物理復(fù)習 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

考點要求說明電磁感應(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點很多，如力學、電學、磁場以及能量知識等，是高中階段最復(fù)雜的應(yīng)用題之一，因此，應(yīng)深刻理解各知識的內(nèi)涵與外延，注意訓練和掌握綜合性試題的分析思路和方法，注意培養(yǎng)綜合運用這些知識分析、解決實際問題的能力 近幾年全國各地高考題中均有該章的知識，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年全國卷24題、08年全國20題、08年江蘇8題重點考查感應(yīng)電流方向的判斷和感應(yīng)電動勢大小的計算1要抓住兩個定律(法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律)和等效電路對楞次定律要加深理解其本質(zhì)含義，對于它的應(yīng)用可根據(jù)題目的情境靈活選取判斷方法；對感應(yīng)電流大小的計算，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動、能量守恒、電路分析、安培力等許多力學和電學知識主要的類型有滑軌類問題、線圈穿越有界磁場的問題、電磁感應(yīng)圖象的問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)生多少電能對于上述較復(fù)雜的綜合題，基本的分析方法為：分析物理過程，建立清晰的物理情境，明確變化過程中的功能關(guān)系，明確研究對象，選用恰當?shù)亩ɡ怼⒍?要重視理論聯(lián)系實際本章知識在實際中有廣泛的應(yīng)用，如日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導技術(shù)的應(yīng)用等，這些在復(fù)習時也要引起重視 這部分的應(yīng)用一般較力學中要復(fù)雜，解題前一定要認真審題，建立正確、明晰的物理情景，選擇恰當?shù)奈锢硪?guī)律和簡潔的方法，力的觀點和能量的觀點是思考問題的兩個不同角度，可以單獨應(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際問題的能力質(zhì)譜儀和回旋加速器在這里只為了培養(yǎng)學生能力，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的乘積叫做穿過這個面積的磁通量2公式：(1) BS，此式的適用條件是勻強磁場，且線圈與磁場垂直(2)如果磁感線與平面不垂直，上式中的S為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積BSsin其中為磁場與面積之間的夾角，我們稱Ssin為“有效面積”或“正對面積”3單位：韋伯(Wb)，1Wb1Tm24磁通量是標量，但有正負磁通量的正負不代表大小只表示磁感線是怎樣穿過平面的即若以向里穿過某面的磁通量為正，則向外穿過這個面的磁通量為負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|BSsin|；B、不變，S改變，這時|SBsin|；B、S不變，改變，這時|BS(sin2sin1)|.當B、S、中有兩個或三個一起變化時，就要分別計算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：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢2(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化(2)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件：無論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，這部分電路就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢這部分電路或?qū)w相當于電源三、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”的角度來看，由磁通量計算式BSsin可知，原磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場與原磁通量相反，“反抗”其增加；原磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場與原磁通量相同，“補償”其減小即“增反減同”(2)從“阻礙相對運動”的角度來看，楞次定律的這個結(jié)論可以用能量守恒來解釋：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運動引起的，所以只能是機械能減少轉(zhuǎn)化為電能，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對運動，即“來拒去留”(3)從“線圈面積變化”的角度來看，有使線圈面積擴大或縮小的趨勢，即“增縮減擴”(4)從“阻礙自身電流變化”的角度來看，當線圈自身的電流發(fā)生變化時，感應(yīng)電流的效果就阻礙原來的電流發(fā)生變化當線圈自身的電流增大時，感應(yīng)電流的方向與線圈自身的電流方向相反，當線圈自身的電流減小時，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：伸開右手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把右手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運動方向，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)形導線a中有順時針方向的電流，a環(huán)外有兩個同心導線圈b、c，與環(huán)形導線a在同一平面內(nèi)當a中的電流增大時，穿過線圈b、c的磁通量各如何變化？在相同時間內(nèi)哪一個變化更大？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，總磁通量也向里增大由于穿過b線圈向外的磁通量比穿過c線圈的少，所以穿過b線圈的磁通量更大，變化也更大變式訓練1、如圖912所示，虛線圓a內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，虛線圓a外是無磁場空間環(huán)外有兩個同心導線圈b、c，與虛線圓a在同一平面內(nèi)當虛線圓a中的磁通量增大時，穿過線圈b、c的磁通量各如何變化？在相同時間內(nèi)哪一個變化更大？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 變式訓練2、如圖913所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)、外，磁場方向相反，磁感應(yīng)強度的大小均為B.一半徑為b，電阻為R的圓形導線環(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)、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中，求這一過程中半徑為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半徑為a，導線圓環(huán)的半徑為b，設(shè)通過導線圈的磁通量為，當合磁通量向里時：Ba2(b2a2)B(2a2b2)故1B(2a2b2)當合磁通量向外時：2B(b2a2)a2B(b22a2)故2B(b22a2)二、楞次定律例2、一平面線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖914所示的勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過位置和位置時，順著磁場的方向看去，線圈中感應(yīng)電流的方向分別為()位置 位置A逆時針方向 逆時針方向B逆時針方向 順時針方向C順時針方向 順時針方向D順時針方向 逆時針方向B圖914解析：線圈第一次通過位置時，穿過線圈的磁通量增加，由楞次定律知線圈中感應(yīng)電流的磁場向左，根據(jù)安培定則，順著磁場方向看去，感應(yīng)電流的方向為逆時針方向當線圈第一次通過位置時，穿過線圈的磁通量減小，可判斷出感應(yīng)電流為順時針方向，故選項B正確點評：由于空間想象能力所限，部分考生無法判定線圈經(jīng)位置、時刻磁通量的變化趨勢，從而無法依據(jù)楞次定律和右手螺旋定則推理出正確選項楞次定律所揭示的電磁感應(yīng)過程中有兩個最基本的因果聯(lián)系，一是感應(yīng)電流的磁場與原磁場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”這兩個因果關(guān)聯(lián)點是應(yīng)用楞次定律解決物理問題的關(guān)鍵變式訓練3、如圖915所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力N及在水平方向運動趨勢的正確判斷是( ) A.N先小于mg后大于mg,運動趨勢向左B.N先大于mg后小于mg,運動趨勢向左C.N先小于mg后大于mg,運動趨勢向右D.N先大于mg后小于mg,運動趨勢向右解析:當條形磁鐵從圖示位置運動到線圈正上方的過程中，穿過線圈的磁通量必增大，根據(jù)楞次定律的推廣應(yīng)用“來拒”，線圈有向右的運動趨勢，對桌面的壓力大于mg；從線圈正上方向右移動的過程中，穿過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動趨勢，對桌面的壓力小于mg，故選D.三、右手定則例3、一航天飛機下有一細金屬桿,桿指向地心.若僅考慮地磁場的影響,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(yīng)電動勢的方向一定由上向下B由西向東水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下C沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由下向上D沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時，金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動勢AD解析：如圖所示，設(shè)觀察方向為面向北方，左西右東，則地磁場方向平行赤道表面向北，若飛機由東向西飛行時，由右手定則可判斷出感應(yīng)電動勢方向為由上向下，若飛機由西向東飛行時，由右手定則可判斷出感應(yīng)電動勢方向為由下向上，A對B錯；沿著經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線運動時，速度方向平行于磁場方向，金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動勢，C錯D對變式訓練4、如圖916所示，同一平面內(nèi)的三條平行導線串有兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線電接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面向里導體棒的電阻可忽略當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是()A流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到aB流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到aC流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到bD流過R的電流為由c到d，流過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端電勢高，在PQcd回路中，電流為逆時針方向，即流過R的電流為由c到d，在電阻r的回路中，電流為順時針方向，即流過r的電流為由b到a.當然也可以用楞次定律，通過回路的磁通量的變化判斷電流方向所以選項B正確