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2022年高考物理一輪復習講義 第九章 電磁感應 第1講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律 教科版

上傳人:xt****7 文檔編號:107631482 上傳時間:2022-06-14 格式:DOC 頁數(shù):12 大?。?.03MB
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1、2022年高考物理一輪復習講義 第九章 電磁感應 第1講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律 教科版             第1講 電磁感應現(xiàn)象 楞次定律 一、電磁感應現(xiàn)象 1.電磁感應現(xiàn)象 當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時,電路中有感應電流產(chǎn)生的現(xiàn)象. 2.產(chǎn)生感應電流的條件及情形 (1)條件 ①電路閉合. ②磁通量發(fā)生變化,即ΔΦ≠0. (2)情形 ①閉合電路的一部分導體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動. ②穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化. 3.產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的實質(zhì) 穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就會產(chǎn)生感應電動勢.如果電路閉合,則有感應電流;如果電路不閉合,則只有

2、感應電動勢而無感應電流. 二、楞次定律 1.關(guān)于產(chǎn)生感應電流的條件,以下說法中正確的是(  ) A.閉合電路在磁場中運動,閉合電路中就一定會有感應電流 B.閉合電路在磁場中做切割磁感線運動,閉合電路中一定會有感應電流 C.穿過閉合電路的磁通量為零的瞬間,閉合電路中一定不會產(chǎn)生感應電流 D.無論用什么方法,只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生了變化,閉合電路中一定會有感應電流 解析: 產(chǎn)生感應電流的條件:回路閉合,穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,D正確. 答案: D 2.下圖中能產(chǎn)生感應電流的是(  ) 解析: A中線圈沒閉合,無感應電流;B中閉合電路中的磁通量增大,有感應

3、電流;C中的導線在圓環(huán)的正上方,不論電流如何變化,穿過線圈的磁感線都相互抵消,磁通量恒為零,也無電流;D中回路磁通量恒定,無感應電流. 答案: B 3.如圖所示的金屬圓環(huán)放在勻強磁場中,將它從磁場中勻速拉出來,下列說法正確的是(  ) A.向左拉出和向右拉出,其感應電流方向相反 B.不管從什么方向拉出,金屬圓環(huán)中的感應電流方向總是順時針 C.不管從什么方向拉出,環(huán)中的感應電流方向總是逆時針 D.在此過程中感應電流大小不變 解析: 金屬圓環(huán)不管是從什么方向拉出磁場,金屬圓環(huán)中的磁通量方向不變,且不斷減小,根據(jù)楞次定律知,感應電流的方向相同,感應電流的磁場方向和原磁場的方向相同,則由

4、右手螺旋定則知感應電流的方向是順時針方向,B正確.金屬圓環(huán)勻速出磁場過程中,磁通量的變化率在發(fā)生變化,D錯誤. 答案: B 4.如圖所示,在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中,有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點,并可繞O點擺動.金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放,在擺動到左側(cè)最高點的過程中,細桿和金屬線框平面始終處于同一平面,且垂直紙面.則線框中感應電流的方向是(  ) A.a(chǎn)→b→c→d→a B.d→c→b→a→d C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d 解析: 線框

5、從右側(cè)擺到最低點的過程中,穿過線框的磁通量減小,由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d,從最低點擺到左側(cè)最高點的過程中,穿過線框的磁通量增大,由楞次定律可判斷感應電流的方向為d→c→b→a→d,所以選B. 答案: B 5.在一根較長的鐵釘上,用漆包線繞上兩個線圈A、B,將線圈B的兩端接在一起,并把CD段直漆包線沿南北方向放置在靜止的小磁針的上方,如圖所示.下列判斷正確的是(  ) A.開關(guān)閉合時,小磁針不發(fā)生轉(zhuǎn)動 B.開關(guān)閉合時,小磁針的N極垂直紙面向里轉(zhuǎn)動 C.開關(guān)斷開時,小磁針的N極垂直紙面向里轉(zhuǎn)動 D.開關(guān)斷開時,小磁針的N極垂直紙面向外轉(zhuǎn)動 解析: 開關(guān)保

6、持接通時,A內(nèi)電流的磁場向右;開關(guān)斷開時,穿過B的磁感線的條數(shù)向右減少,因此感應電流的磁場方向向右,感應電流的方向由C到D,CD下方磁感線的方向垂直紙面向里,小磁針N極向里轉(zhuǎn)動. 答案: C 1.發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的條件 穿過電路的磁通量發(fā)生變化. 2.磁通量變化的常見情況 變化情形 舉例 磁通量變化量 磁場變化 永磁鐵靠近或遠離線圈、電磁鐵(螺線管)內(nèi)電流發(fā)生變化 ΔΦ=ΔB·S 有效面積變化 回路面積變化 閉合線圈的部分導線做切割磁感線運動,如圖 ΔΦ=B·ΔS 回路平面與磁場夾角變化 線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,如圖 如圖所示,一個U形金屬導軌水

7、平放置,其上放有一個金屬導體棒ab,有一個磁感應強度為B的勻強磁場斜向上穿過軌道平面,且與豎直方向的夾角為θ.在下列各過程中,一定能在軌道回路中產(chǎn)生感應電流的是(  ) A.a(chǎn)b向右運動,同時使θ減小 B.磁感應強度B減小,θ角同時也減小 C.a(chǎn)b向左運動,同時增大磁感應強度B D.a(chǎn)b向右運動,同時增大磁感應強度B和θ角(0°<0<90°) 解析: 設(shè)此時回路面積為S ,據(jù)題意,磁通量Φ=BScos θ,A選項中,S增大,θ減小,即cos θ增大,則Φ增大,所以A對;B選項中,磁感應強度B減小,θ減小即cos θ增大,則Φ可能不變,B錯;C選項中,S減小,磁感應強度B增大,則Φ可能

8、不變,C錯;D選項中,S增大,磁感應強度B增大,θ增大,cos θ減小,則Φ可能不變,D錯. 答案: A 感應電流能否產(chǎn)生的判斷思路 1-1:如圖所示為當年法拉第實驗裝置示意圖,兩個線圈分別繞在一個鐵環(huán)上,線圈A接直流電源,線圈B接靈敏電流表,下列哪種情況能使線圈B中產(chǎn)生感應電流(  ) A.將開關(guān)S接通或斷開的瞬間 B.開關(guān)S接通一段時間之后 C.開關(guān)S接通后,改變滑動變阻器滑動頭的位置時 D.拿走鐵環(huán),再做這個實驗,開關(guān)S接通或斷開的瞬間 解析: 根據(jù)法拉第對產(chǎn)生感應電流的五類概括,A、C、D選項符合變化的電流(變化的磁場)產(chǎn)生感應電流的條件.而開關(guān)S接通一段時間之后,

9、A線圈中電流恒定,不能使B線圈中產(chǎn)生感應電流.B項錯. 答案: ACD 楞次定律中“阻礙”的含義 (xx·廣州模擬)某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證楞次定律,當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時,通過電流表的感應電流方向是(  ) A.a(chǎn)→G→b B.先a→G→b,后b→G→a C.b→G→a D.先b→G→a,后a→G→b 解析: (1)條形磁鐵在穿入線圈的過程中,原磁場方向向下.(2)穿過線圈向下的磁通量增加.(3)由楞次定律可知:感應電流的磁場方向向上.(4)應用安培定則可判斷:感應電流的方向為逆時針(俯視),即由b→G→a.同理可以判斷:條形磁鐵穿出線圈的過程

10、中,向下的磁通量減小,感應電流產(chǎn)生的磁場方向向下,感應電流的方向為順時針(俯視),即由a→G→b. 答案: D 1.感應電流方向的判斷方法 方法一:右手定則(適用于部分導體切割磁感線) 方法二:楞次定律 楞次定律的應用步驟(“程序法”) 可以用下面的方框圖加以概括: 2.程序法解題的一般思路及注意事項 在使用“程序法”處理問題時,需注意以下兩點:①根據(jù)題目類型制定一個嚴謹、簡潔的解題程序.②在分析和解決問題時,要嚴格按照解題程序進行,這樣可以規(guī)范解題過程、減少失誤、節(jié)約解題時間. 2-1:(xx·鹽城模擬)如圖所示,MN、GH為光滑的水平平行金屬導軌,ab、cd為跨在導軌

11、上的兩根金屬桿,勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面,如圖所示,則(  ) A.若固定ab,使cd向右滑動,則abdc回路有電流,電流方向由a→b→d→c B.若ab、cd以相同的速度一起向右滑動,則abdc回路有電流,電流方向由c→d→b→a C.若ab向左、cd向右同時運動,則abdc回路電流為零 D.若ab、cd都向右運動,且兩桿速度vcd>vab,則abdc回路有電流,電流方向由c→d→b→a 解析: 由右手定則可判斷出A項做法使回路產(chǎn)生順時針方向的電流,故A項錯.若ab、cd同向且速度大小相同,ab、cd所圍的線圈面積不變,磁通量不變,故不產(chǎn)生感應電流,故B錯.若ab向左,

12、cd向右,則abdc中有順時針方向的電流,故C項錯.若ab、cd都向右運動,但vcd>vab,則abdc所圍面積發(fā)生變化,磁通量也發(fā)生變化,由楞次定律可判斷出,回路中產(chǎn)生順時針方向的電流,故D項正確. 答案: D 對楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為感應電流的效果總是阻礙產(chǎn)生感應電流的原因: (1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”; (2)阻礙相對運動——“來拒去留”; (3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”; (4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”. (xx·海南單科)如圖,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上,細線從一水平金屬圓環(huán)中穿過.現(xiàn)將

13、環(huán)從位置Ⅰ釋放,環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置Ⅱ.設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為FT1和FT2,重力加速度大小為g,則(  ) A.FT1>mg,F(xiàn)T2>mg B.FT1<mg,F(xiàn)T2<mg C.FT1>mg,F(xiàn)T2<mg D.FT1<mg,F(xiàn)T2>mg 解析: 金屬圓環(huán)從位置Ⅰ到位置Ⅱ過程中,由楞次定律知,金屬圓環(huán)在磁鐵上端時受力向上,在磁鐵下端時受力也向上,則金屬圓環(huán)對磁鐵的作用力始終向下,對磁鐵受力分析可知FT1>mg,F(xiàn)T2>mg,A項正確. 答案: A 3-1:如圖所示,光滑固定導軌M、N水平放置,兩根導體棒P、Q平行放置在導軌上,形成一個閉合回路,當一條形磁鐵從高處

14、下落接近回路時(  ) A.P、Q將互相靠攏 B.P、Q將互相遠離 C.磁鐵的加速度仍為g D.磁鐵的加速度小于g 解析: 根據(jù)楞次定律的拓展應用可知:感應電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應電流的原因.本題中“原因”是回路中磁通量的增加,歸根結(jié)底是磁鐵靠近回路,“效果”便是阻礙磁通量的增加和磁鐵的靠近.所以,P、Q將互相靠近且磁鐵的加速度小于g,應選A、D. 答案: AD 1.“三定則一規(guī)律”應用區(qū)別 2.右手定則和左手定則的應用技巧 (1)“因動而電”,即運動生電——用右手,記住“電”字的最后一筆“”向右甩. (2)“因電而動”,即通電受力——用左手,記住“力”

15、字的最后一筆“丿”向左撇. 如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,MN的左邊有一閉合電路,當PQ在外力的作用下運動時,MN向右運動.則PQ所做的運動可能是(  ) A.向右加速運動       B.向左加速運動 C.向右減速運動 D.向左減速運動 解析: MN向右運動,說明MN受到向右的安培力,因為ab在MN處的磁場垂直紙面向里MN中的感應電流由M→NL1中感應電流的磁場方向向上;若L2中磁場方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運動;若L2中磁場方向向下增強PQ中電流為P→Q且增大向左加速運動. 答案: BC 如圖所示,在水平平行金屬導軌

16、之間存在一勻強磁場,導軌電阻不計,導軌上放兩根導線ab和cd,導軌跟大線圈A相連,A內(nèi)有一小閉合線圈B,磁感線垂直導軌所在的平面向上(俯視).小線圈B中能產(chǎn)生感應電流,且使得ab和cd之間的距離減小,下列敘述正確的是(  ) A.導線ab加速向右運動,B中產(chǎn)生逆時針方向的電流,cd所受安培力水平向右 B.導線ab勻速向左運動,B中產(chǎn)生順時針方向的電流,cd所受安培力水平向左 C.導線cd勻速向右運動,B中不產(chǎn)生感應電流,ab不受安培力 D.導線cd加速向左運動,B中產(chǎn)生順時針方向的電流,ab所受安培力水平向左 解析: 在ab和cd只有一個運動且ab向右運動或cd向左運動時,ab和cd

17、間的距離才會減??;導線ab向右運動時,由楞次定律(或右手定則)可知,回路abdca中感應電流的方向是逆時針的,即cd中的感應電流由d→c,由左手定則可知,cd所受安培力水平向右,而ab和大線圈A構(gòu)成的回路中的感應電流則是順時針方向的,若ab加速運動,則感應電流穿過小線圈的向下磁通量增加.由楞次定律可知,小線圈B中的感應電流為逆時針方向;同理可得,當導線cd向左加速運動時,B中產(chǎn)生順時針方向的感應電流,ab所受安培力水平向左,所以敘述正確的是A、D. 答案: AD 1.如圖所示,豎直放置的長直導線通以恒定電流,有一矩形線框與導線在同一平面內(nèi),在下列情況中不能使線框產(chǎn)生感應電流的是(  )

18、 A.導線中電流強度變大 B.線框向右平動 C.線框向下平動 B.線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動 解析: 產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化.A、B、D的做法均會使穿過線框的磁通量發(fā)生變化,C選項中的做法,穿過線框的磁通量無變化,無感應電流產(chǎn)生. 答案: C 2.(xx·合肥市八校聯(lián)考)兩根通電直導線M、N都垂直紙面固定放置,通過它們的電流方向如圖所示,線圈L的平面跟紙面平行,現(xiàn)將線圈從位置A沿M、N連線的中垂線迅速平移到位置B,則在平移過程中,線圈中的感應電流(  ) A.沿順時針方向,且越來越小 B.沿逆時針方向,且越來越大 C.始終為零 D.先順時針,后逆時針

19、 解析: 由于線圈平面與紙面平行,故線圈的磁通量始終為零,線圈中的感應電流始終為零,C正確. 答案: C 3.如圖所示,光滑絕緣水平面上有一個靜止的小導體環(huán),現(xiàn)在將一個條形磁鐵從導體環(huán)的右上方較高處向下移動,則在此過程中,關(guān)于導體環(huán)的運動方向以及導體環(huán)中的電流方向,下列說法中正確的是(  ) A.導體環(huán)向左運動;從上向下看,電流方向是順時針方向 B.導體環(huán)向右運動;從上向下看,電流方向是順時針方向 C.導體環(huán)向右運動;從上向下看,電流方向是逆時針方向 D.導體環(huán)向左運動;從上向下看,電流方向是逆時針方向 解析: 當條形磁鐵從導體環(huán)的右上方較高處向下移動過程中,穿過導體環(huán)中的磁通量

20、向下增加,由楞次定律知導體環(huán)將出現(xiàn)“阻礙”其增加的感應電流磁場,方向向上,由安培定則可判定電流方向為從上向下看是逆時針方向,又由左手定則可知導體環(huán)所受合力向左,導體環(huán)向左運動,D對. 答案: D 4.如圖所示,金屬導軌上的導體棒ab在勻強磁場中沿導軌做下列哪種運動時,銅制線圈c中將有感應電流產(chǎn)生且被螺線管吸引(  ) A.向右做勻速運動       B.向左做減速運動 C.向右做減速運動 D.向右做加速運動 解析: 當導體棒向右勻速運動時產(chǎn)生恒定的電流,線圈中的磁通量恒定不變,無感應電流出現(xiàn),A錯;當導體棒向左減速運動時,由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應電流且

21、減小,由安培定則知螺線管中感應電流的磁場向左在減弱,由楞次定律知c中出現(xiàn)順時針感應電流(從右向左看)且被螺線管吸引,B對;同理可判定C對、D錯. 答案: BC 5.(xx·北京理綜)物理課上,老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”.如圖,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導線連接起來后、將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán).閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起. 某同學另找來器材再探究此實驗.他連接好電路,經(jīng)重復試驗,線圈上的套環(huán)均未動.對比老師演示的實驗,下列四個選項中,導致套環(huán)未動的原因可能是(  ) A.線圈接在了直流電源上 B.電源電壓過高 C.所選線圈的匝數(shù)過多 D.所用套環(huán)的材料與老師的不同 解析: 金屬套環(huán)跳起的原因是開關(guān)S閉合時,套環(huán)上產(chǎn)生感應電流與通電螺線管上的電流相互作用而引起的.線圈接在直流電源上,S閉合時,金屬套環(huán)也會跳起.電壓越高,線圈匝數(shù)越多,S閉合時,金屬套環(huán)跳起越劇烈.若套環(huán)是非導體材料,則套環(huán)不會跳起.故選項A、B、C錯誤,選項D正確. 答案: D

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