2022届高三物理(鲁科版)一轮复习教案：电磁感应现象-楞次定律-Word版含解析.docx

考点内容要求命题规律复习策略电磁感应现象(1)楞次定律、右手定则推断感应电流的方向；(2)感应电动势方向的推断和大小的计算；(3)与图像结合考查电磁感应现象；(4)电磁感应与力学、电路、能量相结合的综合考查(1)把握公式，理解各物理量，各定则、规律的区分；(2)娴熟把握滑轨类问题、线框穿过有界匀强磁场的问题、电磁感应的图像问题、电磁感应的能量问题的解决方法；(3)提高应用数学方法解决物理问题的力量磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流第1课时电磁感应现象 楞次定律知 识 梳 理学问点一、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。3单位：1 Wb1_Tm2。4公式的适用条件(1)匀强磁场；(2)磁感线的方向与平面垂直，即BS。学问点二、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，电路中有感应电流产生的现象。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产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势，假如回路闭合则产生感应电流；假如回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。学问点三、楞次定律思维深化推断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)磁通量与线圈的匝数无关。()(2)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。()(3)感应电流的磁场肯定与引起感应电流的磁场方向相反。()(4)感应电流的磁场肯定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。()答案(1)(2)(3)(4)题 组 自 测题组一对磁通量的理解及大小计算1如图1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恰好位于垂直纸面对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()图1A. B. CBL2 DNBL2解析穿过线圈的磁通量BSBL2，选项A正确。答案A2在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场，如图2所示，垂直纸面对外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内，垂直纸面对里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b(ba)的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度大小开头减小到，则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为()图2A.B(b2a2) BB(b22a2)CB(b2a2) D.B(b22a2)解析计算磁通量时，磁感线既有垂直纸面对外的，又有垂直纸面对里的，所以可以取垂直纸面对里的方向为正方向。磁感应强度大小为B时线圈磁通量1B(b2a2)Ba2，磁感应强度大小为时线圈磁通量2B(b2a2)Ba2，因而该线圈磁通量的变化量的大小为|21|B(b22a2)，故选项D正确。答案D题组二电磁感应现象及楞次定律的应用3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()解析依据产生感应电流的条件，闭合回路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B4(2022石家庄市质量检测二)法拉第创造了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机。如图3所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动(自上向下看)，电流表的指针发生偏转。下列说法正确的是()图3A回路中电流大小变化，方向不变B回路中电流大小不变，方向变化C回路中电流的大小和方向都周期性变化D回路中电流方向不变，从b导线流进电流表解析把圆盘的转动等效成多个并联的金属杆围绕中心轴的转动。因转速不变，产生的感应电动势大小不变，A、C错误；依据右手定则，感应电流方向从边缘流向中心，即从b导线进入电流表，D正确，B错误。答案D考点一电磁感应现象的推断1产生感应电流的条件(1)闭合回路；(2)磁通量发生变化。2磁通量发生变化的三种常见状况(1)磁场强弱不变，回路面积转变；(2)回路面积不变，磁场强弱转变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生转变。【例1】(2022新课标全国卷，14)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的试验中，能观看到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观看电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观看电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观看电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观看电流表的变化解析产生感应电流的条件是：穿过闭合回路中的磁通量发生变化，引起磁通量变化的缘由有闭合回路中的磁场变化；在磁场不变的条件下，闭合回路中的有效面积变化；闭合回路的面积、磁场均变化。选项A、B、C中的闭合回路的面积及回路中的磁场均不变，故选项A、B、C均错误。在选项D中线圈通电或断电的瞬间转变了电流的大小，使另一个闭合回路中的磁场发生变化，故有感应电流产生，选项D正确。答案D推断电磁感应现象是否发生的一般流程【变式训练】1(多选)如图4所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，一矩形导线框abcd与通电导线共面放置，且ad与通电导线平行。下述状况能产生感应电流的是()图4A线框向右平动B线框沿电流方向平动C线框以ab边为轴转动D线框以直导线为轴转动E线框不动，增大导线中的电流解析通电直导线四周磁场的特点是越靠近导线磁感应强度越强。线框向右平动时，通过线框abcd的磁通量发生变化，所以线框中有感应电流，所以A正确；若线框沿电场方向平动，穿过线框abcd的磁通量不发生变化，所以线框中没有感应电流，B不正确；若以ab边为轴转动，穿过线框中的磁通量也发生变化，有感应电流产生，C正确；假如以导线为轴转动，穿过线框的磁通量不发生变化，无感应电流产生，D不正确；增大导线中的电流会增加导线四周的磁场，穿过线框中的磁通量也增大，有感应电流产生，故E正确。答案ACE考点二楞次定律的理解及应用楞次定律中“阻碍”的含义【例2】(2022海南卷，1)如图5，在一水平、固定的闭合导体圆环上方。有一条形磁铁(N极朝上，S极朝下)由静止开头下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是()图5A总是顺时针B总是逆时针C先顺时针后逆时针D先逆时针后顺时针解析由条形磁铁的磁场分布可知，磁铁下落的过程，闭合圆环中的磁通量始终向上，并且先增加后削减，由楞次定律可推断出，从上向下看时，闭合圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针，C正确。答案C(1)推断感应电流的方法楞次定律右手定则(2)应用楞次定律推断感应电流的方法【变式训练】2如图6所示，两条相互平行的导线M、N中通过大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中线框中的感应电流的方向为()图6A先顺时针后逆时针 B先逆时针后顺时针C始终是逆时针 D始终是顺时针解析M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，可以以M、N两导线之间的中心面OO为界，在OO右边合磁场的方向垂直纸面对外，在OO左边，合磁场的方向垂直纸面对里。线框从右向左移动到关于OO对称的位置以前，垂直纸面对外穿过线框的磁通量减小；移动到关于OO对称的位置时磁通量为零；越过关于OO对称的位置向左时，垂直纸面对里穿过线框的磁通量增大。由楞次定律可以推断感应电流的方向始终为逆时针方向。答案C考点三楞次定律推论的应用1线圈(回路)中磁通量变化时，阻碍原磁通量的变化增反减同；2导体与磁体间有相对运动时，阻碍相对运动来拒去留；3当回路可以形变时，感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势增缩减扩；4自感现象中，感应电动势阻碍原电流的变化增反减同。【例3】(2022全国大纲卷，20)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开头下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率()A均匀增大B先增大，后减小C渐渐增大，趋于不变D先增大， 再减小，最终不变解析开头时，条形磁铁以加速度g竖直下落，则穿过铜环的磁通量发生变化，铜环中产生感应电流，感应电流的磁场阻碍条形磁铁的下落。开头时的感应电流比较小，条形磁铁向下做加速运动，且随下落速度增大，其加速度变小。当条形磁铁的速度达到肯定值后，相应铜环对条形磁铁的作用力趋近于条形磁铁的重力。故条形磁铁先加速运动，但加速度变小，最终的速度趋近于某个定值。选项C正确。答案C磁场中闭合电路运动状况的分析方法(1)常规法据原磁场(B原方向及状况)确定感应磁场(B感方向)推断感应电流(I感方向)导体受力及运动趋势。(2)效果法由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“缘由”，深刻理解“阻碍”的含义。据“阻碍”原则，可直接对运动趋势作出推断，更简捷、快速。【变式训练】3如图7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推断是()图7AN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CN先大于mg后大于mg，运动趋势向右DN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，穿过线圈的磁通量先增加后削减。当穿过线圈的磁通量增加时，为阻碍其增加，线圈有向磁场弱的地方运动的趋势，即在竖直方向上有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势；当穿过线圈的磁通量削减时，为阻碍其削减，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右，选D。答案D考点四“三个定则、一个定律”的综合应用名称基本现象应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场安培定则(因电而生磁)洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则(因电而受力)电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则(因动而生电)闭合回路磁通量变化楞次定律(因磁而生电)【例4】(多选)如图8所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动。则PQ所做的运动可能是()图8A向右加速运动 B向左加速运动C向右减速运动 D向左减速运动由MN的运动状况确定MN所受的安培力方向MN处的磁场方向MN中的感应电流方向L1中感应电流的磁场方向L2中磁场方向及变化状况PQ中电流方向及大小变化确定PQ所做的运动。解析MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，由于ab在MN处的磁场垂直纸面对里MN中的感应电流由MNL1中感应电流的磁场方向向上；若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为QP且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增加PQ中电流为PQ且增大向左加速运动。答案BC【变式训练】4. (多选)如图9所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈M相连接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在金属导轨上的金属棒ab的运动状况是(两线圈共面放置)()图9A向右匀速运动 B向左加速运动C向右减速运动 D向右加速运动解析欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场方向垂直纸面对里，由楞次定律可知有两种状况：一是M中有沿顺时针方向渐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小；二是M中有逆时针方向渐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大。因此对前者应使ab向右减速运动；对于后者，则应使ab向左加速运动。答案BC