第一讲电磁感应定律和楞次定律课件.ppt

1、【知能诊断】1(2012 年高考北京理综卷)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关 S 和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环闭合开关 S 的瞬间，套环立刻跳起某同学另找来器材再探究此实验 他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是()A线圈接在了直流电源上【疑惑】是否可以从安培力的方向发生改变来确定电流方向也发生改变？【解析】由安培定则知线框中感应电流的磁场方向为垂直纸面向里；由楞次定律知长直导线中的电流应正向减小或反向增大；结合线框左侧导线与长直导线电流同向时吸引，

2、反向时排斥可知正确选项为 A.【答案】A3(2013 年高考新课标全国卷)如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()【疑惑】(1)闭合回路中切割磁感线的有效长度如何变化？(2)闭合回路中电阻是如何变化的呢？【解析】设MN切割磁感线的有效长度为l，bac2，金属棒单位长度的电阻为k.在回路中的感应电动势EBlv，回路的总电阻Rk(llsin)，感应电流

3、iERBlvkllsin，其大小与有效长度l无关，且保持恒定，选项A 正确【答案】A4如图所示，在匀强磁场中矩形线圈的匀速转动的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为 2.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过 60时的感应电流为 1 A那么()A线圈消耗的电功率为 4 WB线圈中感应电流的有效值为 2 AC任意时刻线圈中的感应电动势为e4cos2TtD任意时刻穿过线圈的磁通量为Tsin2Tt【疑惑】(1)线框在图示位置时感应电动势是最大值还是最小值？(2)磁通量的大小与磁通量的变化率是什么关系？(3)感应电动势的最大值与有效值是什么关系？【解析】线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的

4、轴转动，从线圈平面与磁场方向平行开始计时，则感应电动势的表达式为enBScos(2Tt)，当线圈转过 60时感应电流为 1 A,则感应电动势最大值em4 V，电流最大值为 2 A，电流的有效值为2A，线圈消耗的电功率PI2R(2)22 W4 W，所以 A、C 选项正确，B 选项错误；从电动势最大值等于4 V可知，穿过线圈磁通量的最大值为mBSEmn42T2T，所以 D 选项错误【答案】AC5如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角，M、P两端接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向

5、上t0 时对棒施一平行于导轨的外力F，棒由静止开始沿导轨向上运动，通过R的感应电流随时间t变化的关系如图乙所示下列关于穿过回路abPMa的磁通量和磁通量的瞬时变化率t以及a、b两端的电势差Uab和通过棒的电荷量q随时间变化的图象中，正确的是()【疑惑】(1)感应电流It，根据qIt，电荷量q是不是也与t成正比？(2)由于It，是不是E和也与t成正比？第一讲电磁感应定律和楞次定律【高效整合】一、感应电动势的大小1法拉第电磁感应定律内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比公式：EntnBStnBSt(适用于任何情况)2导线切割磁感线【解题精要】一、感应电流方向的判断感应电流的方向

6、主要是根据楞次定律来判断，注意理解楞次定律中阻碍的含义：(1)“阻碍”不是“相反”，原磁场与感应电流磁场方向有“增反减同”的特点；(2)“阻碍”不是“阻止”，阻碍只是延缓其变化；(3)“阻碍”从能量角度上说就是能量的转化和守恒如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN.当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()A向右匀加速运动B向左匀加速运动C向右匀减速运动变式训练 1如图甲所示，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x轴的正方

7、向，则图乙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()【解析】由楞次定律可知，当圆环向下朝中心O运动的过程中，感应电流方向为顺时针方向(从上向下看)，而当圆环向下远离中心O运动的过程中，感应电流方向为逆时针方向，故经O点前后感应电流方向相反，D 错误；因圆环向下运动的速度会逐渐增大，故题给图象中负方向的感应电流的极值应比正方向的极值要大些，B 正确，A、C 均错误【答案】B二、法拉第电磁感应定律及其应用常见感应电动势产生的原因可分为动生电动势和感生电动势，按电动势变化的属性可分为瞬时电动势和平均电动势，对于不同的电动势求解方法各不相同1动生电动势如图所示，两个垂直纸面的匀强

8、磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为 2a，一个直径为 2a的导线圆环从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，则感应电流I与导线圆环移动距离x的关系图象最有可能正确的是()【解析】导电圆环进入左边磁场后，切割磁感线的等效长度等于圆环与磁场边界相交两点连线的长度，它是非均匀增加的，所以感应电动势也是非均匀变化的当圆环刚好一半进入磁场时，切割磁感线的等效长度最大，且此时的变化率为零所以感应电流图象是曲线变化的，选项 A、B 错误当圆环左侧全部进入磁场时，圆环右边开始进入右侧磁场，右侧磁场方向与左侧相反，穿过圆环的向里的磁通量减少，向外的磁通量增加，

9、产生同方向的感应电流，所以在圆环跨越两磁场边界的过程中感应电动势是进入左侧磁场时的 2倍，故选项 C 正确，选项 D 错误【答案】C【点评】求动生电动势时，应注意：导线切割磁感线时其等效长度不一定等于导线的长度；对于圆环或线框，在跨越两种不同磁场时，实际的感应电动势是导线在两个磁场中产生的感应电动势的共同效果2感生电动势如图甲所示的线圈共有 50 匝，它的两个端点C、D与内阻很大的电压表相连，穿过线圈的磁通量变化规律如图乙所示(只有环内有磁场)，则C、D两点的电势高低与电压表的示数为()【点评】法拉第电磁感应定律适用于感生电动势的计算，且计算结果是电动势的平均值，穿过闭合电路的磁通量改变有多种

10、方式，如面积一定，磁感应强度发生变化；磁感应强度一定，闭合电路的面积发生变化(相对运动、转动等)；磁感应强度和面积都发生变化；等等三、电磁感应的图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图线，即Bt图线、t图线、Et图线和It图线对于导线切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图线，即Ex图线和Ix图线这些图象问题大体上可分为两类：一类是由有关的物理过程和物理量作出上述图象；另一类是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量不管是何种类型，丙【解析】由图乙可知在 01 s 内磁感应强度均匀增大

11、，产生恒定感应电流，根据楞次定律可判断感应电流的方向为逆时针，导体棒受到的安培力的方向水平向左由于棒静止不动，故摩擦力方向水平向右，为正方向.1 s2 s 内，磁感应强度不变，导体棒无感应电流，故不受安培力作用.2 s3 s 内，磁感应强度均匀减小，导体棒受到的安培力向右，摩擦力向左所以选项 B 正确【答案】B【点评】电磁感应中的图象问题要注意：正确认识图象的物理意义；认清物理量正方向的规定；认真分析每一个过程变式训练 2如图所示，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；OO为EOF的角平分线，OO间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里一边长为l的正方形导线框沿

12、OO方向匀速通过磁场，t0 时刻恰好位于图示位置规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则下列关于感应电流i与时间t的关系图线中，可能正确的是()【解析】根据楞次定律，导线框中的电流先是沿逆时针方向，可以排除 C 项与 D 项在整个运动过程中，导线框的左、右两条边在切割磁感线，一开始是左面一条边在切割磁感线，且有效长度越来越长，向左运动l2后有效长度保持l不变，再运动l2后左边逐步移出磁场，右边逐步进入磁场，此过程电流先减小，然后顺时针增大，运动l2后，切割磁感线的有效长度为l，且在接下来运动的l2中，有效长度不变，等到右边开始移出，电流顺时针减小【答案】B【点评】本题易错点是没有将导线框整个运动的情景提画出来，然后凭几个特殊的位置加以判断【审题范例】