第9章第1节电磁感应现象楞次定律.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第9章第1节电磁感应现象楞次定律,第1节,电磁感应现象 楞次定律,考点1：电磁感应现象,【例1】,在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图911所示：电流表；直流电源；带铁芯的线圈,A,；线圈,B,；电键；滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连接好一根导线)若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱,C,和,D,上，而在电键刚闭合时电流表指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱,C,移动时，电流表指针将_(填“左偏”“右偏”或“不偏”),答案：,(1)左偏；,(2)按实验的要求在实物图上连线,图911,点评：,此例的分析必须熟悉发生电磁感应现象和产生感应电流的条件，熟悉楞次定律,考点2：探究感应电流的产生,【例2】,磁感应强度为,B,的匀强磁场仅存在于边长为2,l,的正方形范围内，有一个电阻为,R,、边长为,l,的正方形导线框,abcd,，沿垂直于磁感线方向，以速度,v,匀速通过磁场，如图912所示，从,ab,边进入磁场算起,(1)画出穿过线框的磁通量,随时间变化的图象；,(2)说明线框中感应电流的方向,图912,【解析】,线框穿过磁场的过程可分为三个阶段进入磁场阶段(只有,ab,边在磁场中)，在磁场中运动阶段(,ab,、,cd,两边都在磁场中)，离开磁场阶段(只有,cd,边在磁场中),(1)线框进入磁场阶段：,t,为0,l,/,v,.线框进入磁场中的面积线性增加，,S,=,l,v,t,，最后,=,B,S,=,Bl,2,.,线框在磁场中运动阶段：,t,为,l,/,v,2,l,/,v,，线框磁通量为,=,B,S,=,Bl,2,，保持不变,线框离开磁场阶段，,t,为2,l,/,v,3,l,/,v,，线框磁通量线性减少，最后为零,(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减少，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向,点评：,理清磁通量的变化是顺利解决产生感应电流的前提，也是正确解决感应电流图象类问题的保证，所以要仔细审题，分段处理,考点3：楞次定律,【例3】(2010,镇江模拟),如图913甲所示，两个闭合圆形线圈,A,、,B,的圆心重合，放在同一水平面内，线圈,A,中通以如图乙所示的变化电流，,t,=0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)在,t,1,t,2,时间内，对于线圈,B,，下列说法中正确的是(),图913,A线圈,B,内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势,B线圈,B,内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势,C线圈,B,内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势,D线圈,B,内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势,【解析】,在,t,1,t,2,时间内，通入线圈,A,中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过,B,的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈,B,中会产生顺时针方向的感应电流线圈,B,中电流为顺时针方向，与,A,中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈,B,将有扩张的趋势综上所述，A项正确,答案：A,点评：,应用楞次定律重要结论判断感应电流方向实质上还是对“阻碍”两字的诠释,题型一：磁通量及其变化的计算,【例4】,面积为,S,的矩形线框,abcd,，处在磁感应强度为,B,的匀强磁场中(磁场区域足够大)，磁场方向与线框平面成,角，如图914所示，当线框以,ab,为轴顺时针转90过程中，穿过,abcd,的磁通量变化量,=_.,图914,切入点：,磁通量正负的规定：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入磁通量为正，则磁感线从反面穿入时磁通量为负穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量,点评：,由公式,=,BS,计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点：,(1)此公式只适用于匀强磁场,(2)式中的,S,是与磁场垂直的有效面积,(3)磁通量,为双向标量，其正负表示与规定的正方向是相同还是相反,(4)磁通量的变化量,是指穿过磁场中某一面的末态磁通量,2,与初态磁通量,1,的差值，即,=|,2,-,1,|.,题型二：楞次定律推论的应用,【例5】,如图915所示，,ab,是一个可以绕垂直于纸面的轴,O,转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器,R,滑片,P,自左向右滑的过程中，线圈,ab,将(),A静止不动,B顺时针转动,C逆时针转动,D发生转动，但电源的极性,不明，无法确定转动方向,图915,切入点：,本题现象属于减小面积阻碍磁通量增大情形分析时应注意两通电线圈绕向相同还是相反，以及线圈所在处磁场的方向,【解析】,图中的两个通电线圈绕向相同，电流的磁场方向相同，两磁铁之间合磁场方向是水平的当滑动变阻器,R,的滑片,P,自左向右滑动时，电路中电流增大，两磁铁之间合磁场增强，穿过矩形线圈的磁通量增大根据楞次定律，矩形闭合线圈中的感应电流磁场要阻碍磁通量增大，所以矩形线圈会顺时针转动，减小其垂直于磁场方向的投影面积，才能阻碍穿过的磁通量增大,答案：B,点评：,在实际问题的分析中，楞次定律的应用可拓展为以下四个方面,阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”；,阻碍相对运动，即“来拒去留”；,使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“大小小大”；,阻碍导体中原来的电流发生变化，即“自感现象”,题型三：安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用,【例6】,如图916所示，通电螺线管与电源相连，与螺线管同一轴线上套有三个轻质闭合铝环，,b,在螺线管中央，,a,在螺线管左端，,c,在螺线管右端当开关S闭合时，若忽略三个环中感应电流的相互作用，则(),A,a,向左运动，,c,向右运动，,b,不动,B,a,向右运动，,c,向左运动，,b,不动,C,a,、,b,、,c,都向左运动,D,a,、,b,、,c,都向右运动,图916,切入点：,此题是楞次定律、安培定则、左手定则的综合应用问题，要善于查找现象间的因果关系，即感应磁场与原磁通量变化之间的阻碍与被阻碍关系；感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系；只有找到先行现象和后继现象间的关联点，才能顺利地作出推理判断,【解析】,首先应弄清楚，当开关S闭合时，由通电螺线管的电流所产生的磁场在铝环,a,、,b,、,c,中的磁通量变化情况根据安培定则可知，通电后，该螺线管的磁场等效为一个N极在左、S极在右的条形磁铁的磁场(如图甲所示)，当开关S闭合时，向左通过各铝环的磁通量(为合磁通量，如图乙所示螺线管内部的磁感线最密，方向向左；螺线管外面的磁感线疏，方向向右，所以合磁通量向左)突然增大,然后，由于向左通过各铝环的磁通量突然增大，根据楞次定律“增反减同”原则可知，各铝环的感应磁场方向必然与螺线管的磁场方向相反而向右,接着，运用安培定则可确定，各铝环的感应电流方向如图甲所示，从左向右看均为顺时针方向,最后，根据图丙所提供的感应电流和原磁场的分布情况，运用左手定则可判定,a,、,b,、,c,三个铝环所受的安培力分别如图丙所示，于是,a,受安培力,F,a,作用，向左运动，,c,环受安培力,F,c,作用，向右运动，而由,b,环受力的对称性可知，,b,环所受的安培力,F,b,合力为零，,b,环仍然静止因此正确答案为选项A.,点评：,左手定则、右手螺旋定则(即安培定则)、右手定则和楞次定律的应用是考生必须掌握的，像这道题就考查了其中的三个，要求能够熟练掌握并能够综合应用这些定则！特别是楞次定律的应用，要注意步骤和方法！,(1)安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同的现象：,(2)解决此类问题的关键是抓住因果关系,因电而生磁(,I,B,)安培定则,因动而生电(,v,、,B,I,感,)右手定则用右手；“电”字的最后一笔向向右钩，可以联想到右手定则用来判断感应电流方向,因电而受力(,I,、,B,F,安,)左手定则用左手，“力”字的最后一笔向左钩，可以联想到左手定则用来判断安培力,1.(2010,海南),一金属圆环水平固定放置现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环(),A始终相互吸引,B始终相互排斥,C先相互吸引，后相互排斥,D先相互排斥，后相互吸引,D,【解析】,由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，D项正确,2.(2012福建),如图917，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合若取磁铁中心,O,为坐标原点，建立竖直向下为正方向的,x,轴，则下图中最能正确反映环中感应电流,i,随环心位置坐标,x,变化的关系图象是(),B,图917,【解析】,本题考查电磁感应,i,是,t,的函数，,x,是,t,的二次函数，所以，,i,和,x,不是线性变化，A错误；电流方向要改变，D错误；离开磁铁时速度更大，感应电动势更大，即感应电流峰值应更大些，C错误；B正确,3.(2011,广东),将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是(),A感应电动势的大小与线圈的匝数无关,B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大,C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大,D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同,C,4.,一平面线圈用细杆悬于,P,点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图918所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为(),A逆时针方向；逆时针方向,B逆时针方向；顺时针方向,C顺时针方向；顺时针方向,D顺时针方向；逆时针方向,图918,B,【解析】,线圈第一次经过位置时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据右手定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向,当线圈第一次通过位置时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场方向向右，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确,5.,如图919，均匀带正电的绝缘圆环,a,与金属圆环,b,同心共面放置，当,a,绕,O,点在其所在平面内旋转时，,b,中产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张趋势，由此可知，圆环,a,(),A顺时针加速旋转,B顺时针减速旋转,C逆时针加速旋转,D逆时针减速旋转,图919,C,【解析】,因为,b,具有扩张趋势，故,a,的电流应为逆时针方向，根据楞次定律可知产生,b,环感应电流的磁感应强度应向外增加，故,a,加速旋转,6.,如图9110所示，粗糙水平桌面上有一质量为,m,的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线,AB,正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力,N,及在水平方向运动趋势的正确判断是(),图9110,6.,如图9110所示，粗糙水平桌面上有一质量为,m,的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线,AB,正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力,N,及在水平方向运动趋势的正确判断是(),A,N,先小于,mg,后大于,mg,，运动趋势向左,B,N,先大于,mg,后小于,mg,，运动趋势向左,C,N,先小于,mg,后大于,mg,，运动趋势向右,D,N,先大于,mg,后小于,mg,，运动趋势向右,D,【解析】,当条形磁铁从图示位置运动到线圈正上方的过程中，穿过线圈的磁通量必增大，根据楞次定律的推广应用“来拒”，线圈有向右的运动趋势，对桌面的压力增大；条形磁铁从线圈正上方向右移动的过程中，穿过线圈的磁通量必减小，根据推广应用“去留”，线圈还是有向右的运动趋势，对桌面的压力减小，故选D.,