(新課改省份專(zhuān)用)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律學(xué)案(含解析)

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1、電磁感應(yīng) 新課程標(biāo)準(zhǔn) 核心知識(shí)提煉 1.收集資料,了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,體會(huì)科學(xué)探索中科學(xué)思想和科學(xué)態(tài)度的重要作用。 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),探究并了解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。能舉例說(shuō)明電磁感應(yīng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。 3.通過(guò)實(shí)驗(yàn),探究影響感應(yīng)電流方向的因素,理解楞次定律。理解法拉第電磁感應(yīng)定律。 4.通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。能舉例說(shuō)明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn):探究影響感應(yīng)電流方向的因素 第1節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律 一、磁通量 1.概念:在磁感應(yīng)

2、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,與磁場(chǎng)方向垂直的面積S與B的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量。 2.公式:Φ=BS,單位符號(hào)是Wb。[注1] 3.適用條件: (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 (2)S為垂直于磁場(chǎng)的有效面積。 4.物理意義:相當(dāng)于穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)的條數(shù)。 二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1.定義:當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。 2.感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 (1)表述一:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)。 (2)表述二:穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 3.實(shí)質(zhì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如果電路閉合,則有感應(yīng)電流。

3、如果電路不閉合,則只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無(wú)感應(yīng)電流。 三、感應(yīng)電流方向的判定 1.楞次定律 (1)內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙[注2]引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。 (2)適用范圍:一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 2.右手定則[注3] (1)內(nèi)容:如圖,伸開(kāi)右手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向,這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。 (2)適用情況:導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 【注解釋疑】 [注1] 磁通量是標(biāo)量,但有正負(fù),若磁通量為正,表示磁感線(xiàn)從規(guī)定的正面穿入;磁通量為負(fù)則反之。 [注2] “阻礙”不一定是相反,

4、“阻礙”的是磁通量的變化;“阻礙”也不是阻止,而是延緩了磁通量的變化過(guò)程。 [注3] 右手定則是楞次定律的特例,楞次定律適用于所有電磁感應(yīng)現(xiàn)象,而右手定則適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況。 [深化理解] 1.感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件表述一、表述二本質(zhì)相同。 2.右手定則常用于感應(yīng)電流產(chǎn)生條件表述一對(duì)應(yīng)的問(wèn)題,楞次定律對(duì)表述一、表述二對(duì)應(yīng)的問(wèn)題都適用。 3.楞次定律的本質(zhì)是能量守恒。 4.解題中常用到的二級(jí)結(jié)論: (1)楞次定律的三個(gè)推廣含義:“增反減同”“增縮減擴(kuò)”“來(lái)拒去留”。 (2)楞次定律的雙解:①“加速向左運(yùn)動(dòng)”與“減速向右運(yùn)動(dòng)”等效。 ②“×增加”與“·減少”所

5、產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向一樣,反之亦然。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 一、判斷題 (1)1831年,英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(√) (2)閉合電路內(nèi)只要有磁通量,就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(×) (3)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量和線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)。(√) (4)線(xiàn)框不閉合時(shí),即使穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量發(fā)生變化,線(xiàn)框中也沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(√) (5)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí),一定產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(√) (6)由楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反。 (×) (7)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)一定阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的磁通量的變化。(√) 二、選擇題 1.[魯科版選修3-2 P8T3]如圖所示,條形磁

6、鐵以速度v向螺線(xiàn)管靠近,下面幾種說(shuō)法中正確的是(  ) A.螺線(xiàn)管中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.螺線(xiàn)管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.只有磁鐵速度足夠大時(shí),螺線(xiàn)管中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.只有在磁鐵的磁性足夠強(qiáng)時(shí),螺線(xiàn)管中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 解析:選B 當(dāng)條形磁鐵以速度v向螺線(xiàn)管靠近,穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁通量增大,則螺線(xiàn)管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,與磁鐵的速度、磁鐵的磁性強(qiáng)弱無(wú)關(guān),故B正確。 2.[粵教版選修3-2 P12T2改編]一矩形線(xiàn)框abcd與長(zhǎng)直通電導(dǎo)線(xiàn)處于同一平面內(nèi),ad邊與導(dǎo)線(xiàn)平行,如圖所示。當(dāng)線(xiàn)框在此平面內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)線(xiàn)的右邊的過(guò)程中,線(xiàn)框內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)?  ) A.一直沿順時(shí)針?lè)较? B

7、.一直沿逆時(shí)針?lè)较? C.先沿順時(shí)針?lè)较颍傺啬鏁r(shí)針?lè)较? D.先沿順時(shí)針?lè)较?,再沿逆時(shí)針?lè)较?,最后沿順時(shí)針?lè)较? 解析:選D 根據(jù)“來(lái)拒去留”“同向吸引異向排斥”“近大遠(yuǎn)小”等規(guī)律可得,電流方向依次為b→c、c→b、a→d、d→a,即先順時(shí)針,再逆時(shí)針,最后順時(shí)針,故D正確。 3.[人教版選修3-2 P14T6改編][多選]如圖所示,一輕質(zhì)絕緣橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)小環(huán),看到的現(xiàn)象及現(xiàn)象分析正確的是(  ) A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) C.磁鐵插向左環(huán),左環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

8、和感應(yīng)電流 D.磁鐵插向右環(huán),右環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流 解析:選BD 左環(huán)不閉合,磁鐵插向左環(huán)時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),不產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)不受力,橫桿不轉(zhuǎn)動(dòng),故A、C錯(cuò)誤;右環(huán)閉合,磁鐵插向右環(huán)時(shí),環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)受到磁場(chǎng)的作用,橫桿轉(zhuǎn)動(dòng),故B、D正確。 4.如圖所示,兩個(gè)線(xiàn)圈A、B套在一起,線(xiàn)圈A中通有電流,方向如圖所示。當(dāng)線(xiàn)圈A中的電流突然增強(qiáng)時(shí),線(xiàn)圈B中的感應(yīng)電流方向?yàn)?  ) A.沿順時(shí)針?lè)较颉 ?B.沿逆時(shí)針?lè)较? C.無(wú)感應(yīng)電流 D.先沿順時(shí)針?lè)较颍傺啬鏁r(shí)針?lè)较? 解析:選A 由安培定則可判斷,線(xiàn)圈A中電流在線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)向外,在線(xiàn)圈外產(chǎn)生的磁場(chǎng)向里,穿過(guò)線(xiàn)圈B的

9、合磁通量向外。當(dāng)線(xiàn)圈A中的電流增大時(shí),產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng),通過(guò)線(xiàn)圈B的磁通量增加,由楞次定律可知線(xiàn)圈B中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,故A正確。 高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查,主要集中在對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷、楞次定律及其推論的理解應(yīng)用、“三個(gè)定則,一個(gè)定律”的綜合應(yīng)用,對(duì)這些考點(diǎn)的考查,主要以選擇題的形式呈現(xiàn),難度一般。 考點(diǎn)一 對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的判斷 [基礎(chǔ)自修類(lèi)] [題點(diǎn)全練] 1.[感應(yīng)電流有無(wú)的判斷] 如圖所示,閉合圓形導(dǎo)體線(xiàn)圈放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大時(shí),以下說(shuō)法正確的是(  ) A.線(xiàn)圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.線(xiàn)圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電

10、流 C.線(xiàn)圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.線(xiàn)圈面積有縮小的傾向 解析:選C 由于線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)平行,所以穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量仍然為零,則線(xiàn)圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故只有C正確。 2.[感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件] 在法拉第時(shí)代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中,能觀察到感應(yīng)電流的是(  ) A.將繞在磁鐵上的線(xiàn)圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化 B.在一通電線(xiàn)圈旁放置一連有電流表的閉合線(xiàn)圈,然后觀察電流表的變化 C.將一房間內(nèi)的線(xiàn)圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線(xiàn)圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線(xiàn)

11、圈,分別接電源和電流表,在給線(xiàn)圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化 解析:選D 只形成閉合回路,回路中的磁通量不變化,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,A、B、C錯(cuò)誤;給線(xiàn)圈通電或斷電瞬間,通過(guò)閉合回路的磁通量變化,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,能觀察到電流表的變化,D正確。 3.[電磁感應(yīng)現(xiàn)象與現(xiàn)代科技] (2017·全國(guó)卷Ⅰ)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤(pán)周邊沿其徑向?qū)ΨQ(chēng)地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示。無(wú)擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方

12、案是(  ) 解析:選A 施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減STM的微小振動(dòng),其原理是電磁阻尼,在振動(dòng)時(shí)通過(guò)紫銅薄板的磁通量變化,紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,則其受到安培力作用,該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng),即促使其振動(dòng)衰減。方案A中,無(wú)論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng),通過(guò)它的磁通量都發(fā)生變化;方案B中,當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),通過(guò)它的磁通量可能不變,當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí),通過(guò)它的磁通量不變;方案C中,紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí),通過(guò)它的磁通量可能不變;方案D中,當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是A。 [名師微點(diǎn)] 考點(diǎn)

13、二 楞次定律的理解及應(yīng)用 [基礎(chǔ)自修類(lèi)] [題點(diǎn)全練] 1.[判斷感應(yīng)電流的方向] (多選)磁懸浮高速列車(chē)在我國(guó)已投入運(yùn)行數(shù)年。如圖所示就是磁懸浮的原理,圖中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán)。將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中,則(  ) A.在B放入磁場(chǎng)的過(guò)程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流消失 B.在B放入磁場(chǎng)的過(guò)程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流仍存在 C.若A的N極朝上,B中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從上往下看) D.若A的N極朝上,B中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?從上往下看) 解析:選BC 

14、在B放入磁場(chǎng)的過(guò)程中,穿過(guò)B的磁通量增加,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,因?yàn)锽是超導(dǎo)體,沒(méi)有電阻,所以感應(yīng)電流不會(huì)消失,故A錯(cuò)誤,B正確;若A的N極朝上,在B放入磁場(chǎng)的過(guò)程中,磁通量向上增加,根據(jù)楞次定律可判斷B中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,C正確,D錯(cuò)誤。 2.[電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的運(yùn)動(dòng)分析] (多選)(2018·全國(guó)卷Ⅰ)如圖,兩個(gè)線(xiàn)圈繞在同一根鐵芯上,其中一線(xiàn)圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源連接,另一線(xiàn)圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線(xiàn)連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線(xiàn)正上方,開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是(  ) A.開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng) B.開(kāi)關(guān)

15、閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 解析:選AD 根據(jù)安培定則,開(kāi)關(guān)閉合時(shí)鐵芯上產(chǎn)生水平向右的磁場(chǎng)。開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,根據(jù)楞次定律,直導(dǎo)線(xiàn)上將產(chǎn)生由南向北的電流,根據(jù)安培定則,直導(dǎo)線(xiàn)上方的磁場(chǎng)垂直紙面向里,故小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng),故A正確。同理D正確。開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,直導(dǎo)線(xiàn)上沒(méi)有感應(yīng)電流,故小磁針的N極指北,故B、C錯(cuò)誤。 3.[電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的功能分析] 如圖所示,螺線(xiàn)管與靈敏電流計(jì)相連,磁

16、鐵從螺線(xiàn)管的正上方由靜止釋放,向下穿過(guò)螺線(xiàn)管。下列說(shuō)法正確的是(  ) A.電流計(jì)中的電流先由a到b,后由b到a B.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)始終低于b點(diǎn)的電勢(shì) C.磁鐵減少的重力勢(shì)能等于回路中產(chǎn)生的熱量 D.磁鐵剛離開(kāi)螺線(xiàn)管時(shí)的加速度小于重力加速度 解析:選D 由楞次定律可知,電流計(jì)中的電流先由b到a,后由a到b,A錯(cuò)誤;a點(diǎn)的電勢(shì)先比b點(diǎn)低,后比b點(diǎn)高,B錯(cuò)誤;磁鐵減少的機(jī)械能等于回路中產(chǎn)生的熱量,C錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙磁鐵與閉合回路間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),磁鐵剛離開(kāi)螺線(xiàn)管時(shí),受到向上的磁場(chǎng)力,加速度小于重力加速度,D正確。 [名師微點(diǎn)] 1.判斷感應(yīng)電流的方法 (1)楞

17、次定律;(2)右手定則。 2.判斷感應(yīng)電流方向的“四步法” 3.楞次定律中“阻礙”的含義 考點(diǎn)三 楞次定律推論的應(yīng)用[多維探究類(lèi)] 楞次定律中“阻礙”的含義可以推廣為:感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因。列表說(shuō)明如下: 內(nèi)容 例證 阻礙原磁通量變化 ——“增反減同” 阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng) ——“來(lái)拒去留” 使回路面積有擴(kuò)大或縮小 的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)” 阻礙原電流的變化 ——“增反減同” 考法(一) 增反減同 [例1] 如圖所示,一個(gè)N極朝下的條形磁鐵豎直下落,恰能穿過(guò)水平放置的固定矩形導(dǎo)線(xiàn)框,則(  ) A.磁鐵經(jīng)過(guò)位置①時(shí),線(xiàn)框中

18、感應(yīng)電流沿abcd方向;經(jīng)過(guò)位置②時(shí),沿adcb方向  B.磁鐵經(jīng)過(guò)位置①時(shí),線(xiàn)框中感應(yīng)電流沿adcb方向;經(jīng)過(guò)位置②時(shí),沿abcd方向  C.磁鐵經(jīng)過(guò)位置①和②時(shí),線(xiàn)框中的感應(yīng)電流都沿abcd方向 D.磁鐵經(jīng)過(guò)位置①和②時(shí),線(xiàn)框中感應(yīng)電流都沿adcb方向 [解析] 當(dāng)磁鐵經(jīng)過(guò)位置①時(shí),穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量向下且不斷增加,由楞次定律可確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上,阻礙磁通量的增加,根據(jù)右手螺旋定則可判定感應(yīng)電流應(yīng)沿abcd方向。同理可判斷當(dāng)磁鐵經(jīng)過(guò)位置②時(shí),感應(yīng)電流沿adcb方向。故A正確。 [答案] A 考法(二) 來(lái)拒去留 [例2] 如圖所示,通電導(dǎo)線(xiàn)MN與單匝矩形線(xiàn)圈abcd共面

19、,位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)矩形線(xiàn)圈突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)圈所受安培力的合力方向(  ) A.向左     B.向右 C.垂直紙面向外 D.垂直紙面向里 [解析] 當(dāng)矩形線(xiàn)圈突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?,根?jù)左手定則可知,ab邊受的安培力向左,cd邊受的安培力向左,合力的方向向左,A正確?;蚋鶕?jù)楞次定律,“來(lái)拒去留”,感應(yīng)電流的效果總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以線(xiàn)圈向右運(yùn)動(dòng)時(shí)所受安培力向左。故A正確。 [答案] A 考法(三) 增縮減擴(kuò) [例3] (多選)如圖所示,兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上,其中B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),A為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)B繞軸心順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速增大時(shí),下列說(shuō)

20、法正確的是(  ) A.A中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.A中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.A具有收縮的趨勢(shì) D.A具有擴(kuò)展的趨勢(shì) [解析] 由題圖可知,B為均勻帶負(fù)電絕緣環(huán),B中電流為逆時(shí)針?lè)较?,由右手螺旋定則可知,電流的磁場(chǎng)垂直紙面向外且逐漸增強(qiáng);由楞次定律可知,磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反,所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里,A中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。B環(huán)外的磁場(chǎng)的方向與B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)的方向相反,當(dāng)B環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),A環(huán)具有面積擴(kuò)展的趨勢(shì),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 [答案] BD [題點(diǎn)全練] 1.[增反減同] 如圖甲所示,在

21、同一平面內(nèi)有兩個(gè)圓環(huán)A、B,圓環(huán)A將圓環(huán)B分為面積相等的兩部分,以圖甲中A環(huán)電流沿順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?,?dāng)圓環(huán)A中的電流如圖乙所示變化時(shí),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.B中始終沒(méi)有感應(yīng)電流 B.B中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.B中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 D.B中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较?,后沿逆時(shí)針?lè)较? 解析:選B 由于圓環(huán)A中的電流發(fā)生了變化,故圓環(huán)B中一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生,由楞次定律判定B中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,故B選項(xiàng)正確。 2.[增縮減擴(kuò)] 如圖所示,A為水平放置的膠木圓盤(pán),在其側(cè)面均勻分布著負(fù)電荷,在A的正上方用絕緣絲線(xiàn)懸掛一個(gè)金屬圓環(huán)B,使B的環(huán)面水平且與圓盤(pán)面平行,其軸線(xiàn)

22、與膠木盤(pán)A的軸線(xiàn)OO′重合?,F(xiàn)使膠木盤(pán)A由靜止開(kāi)始繞其軸線(xiàn)OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),則(  ) A.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線(xiàn)受到的拉力增大 B.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線(xiàn)受到的拉力減小 C.金屬環(huán)B的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì),絲線(xiàn)受到的拉力減小 D.金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),絲線(xiàn)受到的拉力增大 解析:選B 使膠木盤(pán)A由靜止開(kāi)始繞其軸線(xiàn)OO′按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)金屬環(huán)B內(nèi)的磁通量增大,根據(jù)楞次定律,金屬環(huán)B的面積有縮小的趨勢(shì),且B有向上升的趨勢(shì),絲線(xiàn)受到的拉力減小,B正確。 考點(diǎn)四 “三定則、一定律”的綜合應(yīng)用 [師生共研類(lèi)]

23、1.規(guī)律比較 名稱(chēng) 基本現(xiàn)象 因果關(guān)系 應(yīng)用的定則或定律 電流的 磁效應(yīng) 電流、運(yùn)動(dòng)電荷 產(chǎn)生磁場(chǎng) 因電生磁 安培定則 安培力、 洛倫茲力 磁場(chǎng)對(duì)電流、運(yùn)動(dòng) 電荷有作用力 因電受力 左手定則 電磁感應(yīng) 部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 因動(dòng)生電 右手定則 閉合回路磁通量變化 因磁生電 楞次定律 2.相互聯(lián)系 (1)應(yīng)用楞次定律時(shí),一般要用到安培定則。 (2)研究感應(yīng)電流受到的安培力,一般先用右手定則確定電流的方向,再用左手定則確定安培力的方向,有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定。  [典例] 如圖所示,金屬棒ab、金屬導(dǎo)軌和螺線(xiàn)管組成閉合回路,金

24、屬棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng),則(  ) A.a(chǎn)b棒不受安培力作用 B.a(chǎn)b棒所受安培力的方向向右 C.a(chǎn)b棒向右運(yùn)動(dòng)速度v越大,所受安培力越大 D.螺線(xiàn)管產(chǎn)生的磁場(chǎng),A端為N極 [解析] 金屬棒ab向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn),根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電流方向由b→a,再根據(jù)左手定則判斷棒所受安培力水平向左,故A、B錯(cuò)誤;ab的速度越大,感應(yīng)電流越大,所受安培力就越大,C正確;根據(jù)安培定則可判定螺線(xiàn)管的B端為N極,A端為S極,D錯(cuò)誤。 [答案] C [解題方略] 左、右手定則巧區(qū)分 (1)區(qū)分左手定則和右手定則的根本是抓住“因果關(guān)系”:“因電而動(dòng)”——用左手,“因動(dòng)生電”——用右

25、手。 (2)使用中左手定則和右手定則很容易混淆,為了便于記憶,可把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為通電受力,“力”的最后一筆“丿”向左,用左手;運(yùn)動(dòng)生電,“電”的最后一筆“乚”向右,用右手。 [題點(diǎn)全練] 1.[楞次定律、安培定則及左手定則的綜合應(yīng)用] (多選)如圖是創(chuàng)意物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作品《小熊蕩秋千》。兩根彼此靠近且相互絕緣的金屬棒C、D固定在鐵架臺(tái)上,與兩個(gè)銅線(xiàn)圈P、Q組成一閉合回路,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的條形磁鐵如圖放置,當(dāng)用手左右擺動(dòng)線(xiàn)圈P時(shí),線(xiàn)圈Q也會(huì)跟著擺動(dòng),仿佛小熊在蕩秋千。以下說(shuō)法正確的是(  ) A.P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從右向左看) B.P向右擺動(dòng)的過(guò)程

26、中,Q也會(huì)向右擺動(dòng) C.P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,Q會(huì)向左擺動(dòng) D.若用手左右擺動(dòng)Q,P會(huì)始終保持靜止 解析:選AB P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,線(xiàn)框中的磁通量減少,根據(jù)楞次定律,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從右向左看),選項(xiàng)A正確。P向右擺動(dòng)的過(guò)程中,P中的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?從右向左看),Q中的電流方向也為順時(shí)針?lè)较?從右向左看),Q線(xiàn)圈下側(cè)將受到向右的安培力作用,所以Q也會(huì)向右擺動(dòng),選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤。若用手左右擺動(dòng)Q,切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),在P線(xiàn)圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,受到安培力作用,由左手定則可判斷出P將擺動(dòng),不會(huì)保持靜止,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.[安培定則及楞次定律的綜合應(yīng)用] 如圖所示,

27、繞在鐵芯上的線(xiàn)圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)組成閉合回路。在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)A。不計(jì)鐵芯和銅環(huán)A之間的摩擦,下列情況中銅環(huán)A會(huì)向右運(yùn)動(dòng)的是(  ) A.線(xiàn)圈中通以恒定的電流 B.通電時(shí),使滑動(dòng)變阻器的滑片P向右勻速移動(dòng) C.通電時(shí),使滑動(dòng)變阻器的滑片P向左加速移動(dòng) D.開(kāi)關(guān)突然斷開(kāi)的瞬間 解析:選C 銅環(huán)A向右運(yùn)動(dòng),說(shuō)明穿過(guò)A的磁通量在增加,繞在鐵芯上的線(xiàn)圈中的電流在增大,故選項(xiàng)C正確。 3.[楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用] (多選)一個(gè)水平固定的金屬大圓環(huán)A,通有恒定的電流,方向如圖所示。現(xiàn)有一小金屬環(huán)B自A環(huán)上方落下并穿過(guò)A環(huán),B環(huán)在下落過(guò)程中始終保持水

28、平,并與A環(huán)共軸,那么在B環(huán)下落過(guò)程中(  ) A.B環(huán)中感應(yīng)電流方向始終與A環(huán)中電流方向相反 B.B環(huán)中感應(yīng)電流方向與A環(huán)中電流方向先相反后相同 C.經(jīng)過(guò)A環(huán)所在平面的瞬間,B環(huán)中感應(yīng)電流最大 D.經(jīng)過(guò)A環(huán)所在平面的瞬間,B環(huán)中感應(yīng)電流為零 解析:選BD 剛開(kāi)始的下落過(guò)程,穿過(guò)B環(huán)的磁通量增加,由楞次定律可知,B環(huán)中應(yīng)產(chǎn)生與A環(huán)中方向相反的感應(yīng)電流。當(dāng)B環(huán)運(yùn)動(dòng)到A環(huán)下方后,隨著B(niǎo)環(huán)的下落,穿過(guò)B環(huán)的磁通量逐漸減少,由楞次定律可知,此時(shí)B環(huán)中將產(chǎn)生與A環(huán)中方向相同的感應(yīng)電流,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。當(dāng)B環(huán)經(jīng)過(guò)A環(huán)所在平面的瞬間,此時(shí)穿過(guò)B環(huán)的磁通量最大,磁通量的變化率為零,故此時(shí)B環(huán)中

29、的感應(yīng)電流為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 考點(diǎn)五 實(shí)驗(yàn):探究影響感應(yīng)電流方向的因素 1.實(shí)驗(yàn)器材:條形磁鐵、電流表、線(xiàn)圈、導(dǎo)線(xiàn)、干電池(用來(lái)查明線(xiàn)圈中電流的流向與電流表中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系)。 2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (1)線(xiàn)圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況 圖號(hào) 磁場(chǎng)方向 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向 甲 向下 逆時(shí)針(俯視) 向上 乙 向上 順時(shí)針(俯視) 向下 (2)線(xiàn)圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況 圖號(hào) 磁場(chǎng)方向 感應(yīng)電流的方向 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向 丙 向下 順時(shí)針(俯視) 向下 丁 向上 逆時(shí)針(俯視) 向上 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論 表述一:當(dāng)穿

30、過(guò)線(xiàn)圈的磁通量增加時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反;當(dāng)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相同。 表述二:當(dāng)磁鐵靠近線(xiàn)圈時(shí),兩者相斥;當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線(xiàn)圈時(shí),兩者相吸。 [基礎(chǔ)考法] 1.(2019·蘭州一中模擬)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)中,所需的實(shí)驗(yàn)器材已用導(dǎo)線(xiàn)連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。 (1)將線(xiàn)圈A插入線(xiàn)圈B中,閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,線(xiàn)圈B中感應(yīng)電流與線(xiàn)圈A中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)。 (2)某同學(xué)設(shè)想使一線(xiàn)圈中電流逆時(shí)針流動(dòng),另一線(xiàn)圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng),可行的實(shí)驗(yàn)操作是________。 A.抽出線(xiàn)圈A 

31、      B.插入軟鐵棒 C.使變阻器滑片P右移 D.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān) 解析:(1)將線(xiàn)圈A插入線(xiàn)圈B中,閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,穿過(guò)線(xiàn)圈B的磁通量變大,由楞次定律可得,線(xiàn)圈B中感應(yīng)電流與線(xiàn)圈A中電流的繞行方向相反。 (2)使一線(xiàn)圈中電流逆時(shí)針流動(dòng),另一線(xiàn)圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng),兩線(xiàn)圈電流磁場(chǎng)方向相反,則穿過(guò)副線(xiàn)圈的磁通量應(yīng)增加;抽出線(xiàn)圈A時(shí),穿過(guò)副線(xiàn)圈的磁通量減小,原、副線(xiàn)圈電流方向相同,故A錯(cuò)誤;插入軟鐵棒,穿過(guò)副線(xiàn)圈的磁通量增大,原、副線(xiàn)圈電流方向相反,故B正確;由電路圖可知,使變阻器滑片P右移,原線(xiàn)圈電流增大,穿過(guò)副線(xiàn)圈的磁通量增大,原、副線(xiàn)圈電流方向相反,故C正確;斷開(kāi)開(kāi)關(guān),穿過(guò)副線(xiàn)圈B

32、的磁通量減小,原、副線(xiàn)圈電流方向相同,故D錯(cuò)誤。 答案:(1)相反 (2)BC 2.(2019·河南林州一中模擬)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,首先按圖甲接線(xiàn),以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系。然后按圖乙將電流表與線(xiàn)圈B連成一個(gè)閉合電路,將線(xiàn)圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路。在圖甲中,當(dāng)閉合S時(shí),觀察到電流表指針向左偏(不通電時(shí)指針停在正中央)。在圖乙中:(以下均填“向左”或“向右”或“不”) (1)S閉合后,將螺線(xiàn)管A插入螺線(xiàn)管B的過(guò)程中,電流表的指針____________偏轉(zhuǎn)。 (2)線(xiàn)圈A放在B中不動(dòng),將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),電流表指針__

33、__________偏轉(zhuǎn)。 (3)線(xiàn)圈A放在B中不動(dòng),突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),電流表指針____________偏轉(zhuǎn)。 解析:在圖甲中,閉合開(kāi)關(guān),電流從正接線(xiàn)柱流入電流表,電流表指針向左偏轉(zhuǎn),即電流從哪個(gè)接線(xiàn)柱流入,指針就向哪側(cè)偏轉(zhuǎn);在圖乙中,閉合開(kāi)關(guān)后,由安培定則可知,線(xiàn)圈A中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致線(xiàn)圈B中的磁通量變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此指針會(huì)偏轉(zhuǎn)。 (1)S閉合后,將螺線(xiàn)管A插入螺線(xiàn)管B的過(guò)程中,穿過(guò)B的磁場(chǎng)向上,磁通量變大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線(xiàn)柱流入,則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。 (2)螺線(xiàn)管A放在B中不動(dòng),穿過(guò)B的磁場(chǎng)向上,將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片向右滑動(dòng)時(shí),穿過(guò)B的

34、磁通量變大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流從電流表負(fù)接線(xiàn)柱流入,則電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。 (3)螺線(xiàn)管A放在B中不動(dòng),穿過(guò)B的磁場(chǎng)向上,突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),穿過(guò)B的磁通量減小,由楞次定律可知,感應(yīng)電流從電流表正接線(xiàn)柱流入,則電流表的指針將向左偏轉(zhuǎn)。 答案:(1)向右 (2)向右 (3)向左 “專(zhuān)項(xiàng)研究”拓視野——利用程序法和逆向推理法分析二次感應(yīng)問(wèn)題 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,二次電磁感應(yīng)問(wèn)題在高考題中時(shí)常出現(xiàn),解決該類(lèi)問(wèn)題的方法有程序法、逆向推理法等。 (一)程序法(正向推理法) 1.(多選)如圖所示裝置中,cd桿原來(lái)靜止。當(dāng)ab桿做如下哪些運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向右移動(dòng)(  )

35、 A.向右勻速運(yùn)動(dòng)     B.向右加速運(yùn)動(dòng) C.向左加速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng) 解析:選BD ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),ab中感應(yīng)電流恒定,L1中磁通量不變,穿過(guò)L2的磁通量不變,L2中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,cd保持靜止,A錯(cuò)誤;ab向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定則,知在ab桿上產(chǎn)生增大的從a到b的電流,根據(jù)安培定則,在L1中產(chǎn)生向上增強(qiáng)的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)向下通過(guò)L2,根據(jù)楞次定律可知通過(guò)cd的感應(yīng)電流方向向下,由左手定則可知cd向右移動(dòng),B正確;同理可得C錯(cuò)誤,D正確。 (二)逆向推理法 2.(多選)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN,MN的左邊有一閉合電路。當(dāng)PQ在

36、外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),MN向右運(yùn)動(dòng),則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是(  ) A.向右加速運(yùn)動(dòng)     B.向左加速運(yùn)動(dòng) C.向右減速運(yùn)動(dòng) D.向左減速運(yùn)動(dòng) 解析:選BC MN向右運(yùn)動(dòng),說(shuō)明MN受到向右的安培力,因?yàn)閍b在MN處的磁場(chǎng)垂直紙面向里MN中的感應(yīng)電流由M→NL1中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上;若L2中磁場(chǎng)方向向上減弱PQ中電流為Q→P且減小向右減速運(yùn)動(dòng);若L2中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)PQ中電流為P→Q且增大向左加速運(yùn)動(dòng)。故B、C正確。 3.(多選)如圖所示,金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí),銅制線(xiàn)圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線(xiàn)管吸引(  ) A.向右做勻速運(yùn)動(dòng)    

37、B.向左做減速運(yùn)動(dòng) C.向右做減速運(yùn)動(dòng) D.向右做加速運(yùn)動(dòng) 解析:選BC 當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定的電流,線(xiàn)圈中的磁通量恒定不變,無(wú)感應(yīng)電流出現(xiàn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)體棒向左減速運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應(yīng)電流且減小,由安培定則知螺線(xiàn)管中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向左且減弱,由楞次定律知c中出現(xiàn)順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流(從右向左看),且被螺線(xiàn)管吸引,選項(xiàng)B正確;同理可判定選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 在二次感應(yīng)現(xiàn)象中,“程序法”和“逆向推理法”的選擇 (1)如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果,選擇程序法。 (2)如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果,要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況或磁場(chǎng)的變化,需選擇逆向推理法?! ? 16

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