高届高级版高中物理创新方案一轮复习课件学案教师用书第十章电磁感应Word格式.docx

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C.只有磁铁速度足够大时,螺线管中才能产生感应电流

D.只有在磁铁的磁性足够强时,螺线管中才会产生感应电流

解析:

选B　条形磁铁以速度v向螺线管靠近时,螺线管中磁通量增加,故会产生感应电流,B正确。

2.（多选）（沪科教材原题）如图所示,导线ab和cd互相平行,在下列情况中,使导线cd中有感应电流产生的是（　　）

A.将开关S闭合或断开

B.开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片P向右移动

C.开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片P向左移动

D.开关S始终闭合,滑动变阻器的滑片P也不移动

选ABC　开关S闭合或断开,以及滑动变阻器的滑片P向左、右移动时,ab中电流均会发生变化,导致电流周围磁场发生变化,穿过cd所在的闭合回路的磁通量发生变化,故cd中产生感应电流,A、B、C正确。

3.如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。

在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是（　　）

A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左、右运动

B.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上、下运动

C.如图丙所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动

D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动

选C　题图甲中线框左、右运动,题图乙中线框上、下运动,题图丁中线框绕与磁感线平行的轴线CD转动,穿过线框的磁通量始终为零,故不能产生感应电流,只有题图丙中线框绕与磁感线垂直的轴线AB转动时,线框中磁通量会发生改变而产生感应电流。

故C正确。

[融会贯通]

判断有无感应电流的步骤

（1）确定研究的回路。

（2）弄清楚回路内的磁场分布,并确定穿过该回路的磁通量Φ。

（3）

点点通

（二）　楞次定律和右手定则

1.楞次定律

（1）内容:

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

（2）适用范围:

适用于一切回路磁通量变化的情况。

2.右手定则

（1）使用方法

伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内；

让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

适用于部分导线切割磁感线的情况。

1.（多选）如图所示,一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象及现象分析正确的是（　　）

A.磁铁插向左环,横杆发生转动

B.磁铁插向右环,横杆发生转动

C.磁铁插向左环,左环中不产生感应电动势和感应电流

D.磁铁插向右环,右环中产生感应电动势和感应电流

选BD　磁铁插向左环,左环不闭合,不会产生感应电流,但会产生感应电动势,而磁铁插向右环,右环中会产生感应电动势和感应电流,根据楞次定律,磁铁插向右环时,横杆会发生转动,故B、D正确。

2.（鲁科教材原题）

某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。

当条形磁铁自上而下穿过线圈时,通过电流计的感应电流方向是（　　）

A.a→G→b

B.先a→G→b,后b→G→a

C.b→G→a

D.先b→G→a,后a→G→b

选D　根据楞次定律,磁铁穿进线圈时,电流方向是b→G→a,穿出线圈时,电流方向是a→G→b,故D正确。

3.（多选）（沪科教材原题）如图所示,P为固定闭合电路的一段导体的横截面。

若使一对异性磁极相对P运动,并让P始终处于磁场中,则下列说法中正确的是（　　）

A.磁极竖直向上运动时,P中不产生感应电流

B.磁极竖直向下运动时,P中产生指向纸外的感应电流

C.磁极向左运动时,P中产生指向纸里的感应电流

D.磁极向右运动时,P中产生指向纸里的感应电流

选AD　磁极竖直上、下运动时,P不切割磁感线,故不产生感应电流,A正确,B错误；

磁极左、右运动时,P切割磁感线,产生感应电流,根据右手定则,磁极向左运动时,P中产生指向纸外的感应电流,C错误；

磁极向右运动时,P中产生指向纸里的感应电流,D正确。

楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为:

感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因。

列表说明如下:

内容

例证

阻碍原磁通量变化

——“增反减同”

阻碍相对运动

——“来拒去留”

使回路面积有扩大或缩小

的趋势——“增缩减扩”

阻碍原电流的变化

1.三定则、一定律的比较

适用范围

基本现象

安培定则

电流的磁效应

电流、运动电荷周围产生磁场

左手定则

磁场力

磁场对电流、运动电荷的作用

右手定则

电磁感应

部分导线做切割磁感线运动

闭合回路的磁通量发生变化

2.巧记妙用

（1）三个定则特别容易混淆,可用特殊方法记忆,比如左“力”右“电”,先左后右（先学磁场力,后学电磁感应）。

（2）研究感应电流受到的安培力,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力的方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定。

[课堂综合训练]

1.（多选）（2018·

全国卷Ⅰ）如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。

将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。

下列说法正确的是（　　）

A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动

B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向

C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向

D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动

选AD　根据安培定则,开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场,开关闭合后的瞬间,根据楞次定律,直导线上将产生由南向北的电流,根据安培定则,直导线上方的磁场垂直纸面向里,故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,故A正确；

同理,D正确；

开关闭合并保持一段时间后,直导线上没有感应电流,故小磁针的N极指北,故B、C错误。

2.如图所示,两同心圆环A、B置于同一水平面上,其中B为均匀带负电绝缘环,A为导体环。

当B绕环心O转动时,A产生顺时针方向电流且具有扩展趋势,则B的转动情况是（　　）

A.顺时针加速转动　　　B.顺时针减速转动

C.逆时针加速转动D.逆时针减速转动

选A　由题意可知,A中感应电流为顺时针,由右手螺旋定则可知,A中感应电流的内部磁场向里,由楞次定律可知,引起感应电流的原磁场可能为:

向外增大或向里减小；

若原磁场向外增大,则B中电流应为逆时针且逐渐增大,由于B带负电,故B应顺时针转动且转速增大；

若原磁场向里减小,则B中电流应为顺时针且逐渐减小,故B应逆时针转动且转速减小；

又因为导体环A具有扩展趋势,则B中电流应与A中电流方向相反,即B应顺时针转动且转速增大,A正确。

3.（多选）航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的,电磁驱动原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈端点的金属环被弹射出去,现在固定线圈左侧同一位置,先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,且电阻率ρ铜＜ρ铝,闭合开关S瞬间（　　）

A.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向

B.铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力

C.若将铜环放在线圈右侧,环将向左运动

D.电池正负极调换后,环不能向左弹射

选AB　在闭合开关S的过程中,固定线圈中电流为右侧流入,磁场向左变强,则由楞次定律可知,环中感应电流由左侧看沿顺时针方向,故A正确；

由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大,铜环受到的安培力要大于铝环,故B正确；

若铜环放在线圈右侧,根据“来拒去留”可得,环将向右运动,故C错误；

电池正负极调换后,环受力仍向左,故仍将向左弹射,故D错误。

4.（多选）（2019·

湖北八校联考）已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场,地磁场N极位于地理南极附近。

如图所示,在湖北某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd,线框的ad边沿南北方向,ab边沿东西方向,下列说法正确的是（　　）

A.若使线框向东平移,则a点电势比d点电势低

B.若使线框向北平移,则a点电势等于b点电势

C.若以ad边为轴,将线框向上翻转90°

则翻转过程线框中电流方向始终为adcba方向

D.若以ab边为轴,将线框向上翻转90°

选AC　地球北半球的磁场方向由南向北斜向下分布,可分解为水平向北和竖直向下两个分量。

若线框向东平移,根据右手定则可知a点电势低于d点电势,A项正确；

若线框向北平移,根据右手定则可知a点电势高于b点电势,B项错误；

若以ad边为轴,将线框向上翻转90°

过程中,穿过线框的磁通量逐渐减小,根据楞次定律及安培定则可知,线框中的电流方向始终为adcba方向,C项正确；

若以ab边为轴,将线框向上翻转90°

过程中,穿过线框的磁通量先增大后减小,根据楞次定律及安培定则可知,线框中的电流方向为先沿abcda方向再沿adcba方向,故D项错误。

5.如图所示,通电导线MN与单匝圆形线圈a共面,位置靠近圆形线圈a左侧且相互绝缘。

当MN中电流突然减小时,下列说法正确的是（　　）

A.线圈a中产生的感应电流沿顺时针方向

B.线圈a中产生的感应电流沿逆时针方向

C.线圈a所受安培力的合力方向垂直纸面向里

D.线圈a所受安培力的合力方向水平向左

选A　根据安培定则,MN中电流产生的磁场在MN左侧垂直纸面向外,在MN右侧垂直纸面向里,由于MN位置靠近线圈a左侧,所以线圈a中合磁场方向为垂直纸面向里,当MN中电流突然减小时,垂直纸面向里的磁通量减少,根据楞次定律可知,线圈a中产生的感应电流沿顺时针方向,选项A正确,B错误；

由左手定则可知,线圈a左侧所受安培力方向水平向右,线圈a右侧所受安培力方向水平向右,所以线圈a所受安培力的合力方向水平向右,选项C、D错误。

1.（2019·

大庆实验中学模拟）如图所示,套在条形磁铁外的三个线圈,其面积S1>

S2＝S3,线圈1、2在同一位置,且线圈3在磁铁的正中间。

设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3,则它们的大小关系是（　　）

A.Φ1>

Φ2>

Φ3　　　　　　　B.Φ1>

Φ2＝Φ3

C.Φ1<

Φ2<

Φ3D.Φ1<

选C　在条形磁铁内、外都有磁场,套在条形磁铁外的三个线圈的磁通量为内部向左的磁通量减去外部向右的磁通量,而其内部向左的磁通量相同,外部向右的磁通量越大,总磁通量越小,线圈1、2在同一位置,线圈1的外部面积大,则向右的磁通量大,故Φ2>

Φ1,线圈2、3面积一样,线圈3位置外部向右磁通量小,则Φ3>

Φ2,可知Φ1<

Φ3,选项C正确。

2.（2019·

天水一中月考）如图所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路。

在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A。

不计铁芯和铜环A之间的摩擦。

则下列情况中铜环A会向右运动的是（　　）

A.线圈中通以恒定的电流

B.通电时,使滑动变阻器的滑片P向右匀速移动

C.通电时,使滑动变阻器的滑片P向左加速移动

D.开关突然断开的瞬间

选C　铜环A向右运动,说明穿过A的磁通量在增加,绕在铁芯上的线圈中的电流在增大,故选项C正确。

3.（2019·

福建质检）法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。

如图所示,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针。

实验中可能观察到的现象是（　　）

A.用一节电池作电源小磁针不偏转,用十节电池作电源小磁针会偏转

B.线圈B匝数较少时小磁针不偏转,匝数足够多时小磁针会偏转

C.线圈A和电池接通瞬间,小磁针会偏转

D.线圈A和电池断开瞬间,小磁针不偏转

选C　根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件知,选项A、B错误；

只有在线圈A和电池接通或断开的瞬间,线圈B中才能产生感应电流,电流产生磁场,使导线下面平行放置的小磁针发生偏转,选项C正确,D错误。

4.（2017·

全国卷Ⅰ）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。

为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。

无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；

出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（　　）

选A　施加磁场来快速衰减STM的微小振动,其原理是电磁阻尼,在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化,紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流,则其受到安培力作用,该作用阻碍紫铜薄板振动,即促使其振动衰减。

方案A中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,通过它的磁通量都发生变化；

方案B中,当紫铜薄板上下振动时,通过它的磁通量可能不变,当紫铜薄板向右振动时,通过它的磁通量不变；

方案C中,紫铜薄板上下、左右振动时,通过它的磁通量可能不变；

方案D中,当紫铜薄板上下振动时,通过它的磁通量可能不变。

综上可知,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A。

5.如图所示,一个金属圆环水平放置在竖直向上的匀强磁场中,若要使圆环中产生图中箭头方向的感应电流,下列方法可行的是（　　）

A.使匀强磁场均匀增强

B.使圆环绕水平轴ab如图转动30°

C.使圆环绕水平轴cd如图转动30°

D.保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动

选A　根据右手螺旋定则,圆环中感应电流产生的磁场竖直向下与原磁场方向相反,根据楞次定律,说明通过圆环磁通量在增大,原磁场增强则磁通量增大,A正确；

使圆环绕水平轴ab或cd如题图所示转动30°

圆环在垂直磁场方向上的投影面积减小,磁通量减小,只会产生与题图所示方向相反的感应电流,B、C错误；

保持圆环水平并使其绕过圆心的竖直轴转动,圆环仍与磁场垂直,磁通量不变,不会产生感应电流,D错误。

6.（多选）如图所示,闭合的铝环竖直放置,在其右侧的轴线上水平放置一小磁针,小磁针可在水平方向上自由运动,下列说法正确的是（　　）

A.如果铝环向右运动,则小磁针沿水平方向向右运动

B.如果铝环向右运动,则小磁针沿水平方向向左运动

C.如果铝环垂直轴线向上运动,则小磁针沿水平方向向右运动

D.如果铝环垂直轴线向上运动,则小磁针沿水平方向向左运动

选AD　如果铝环向右运动,则穿过铝环的磁通量向左增加,则感应电流的磁场向右,从左向右看铝环中的感应电流沿顺时针方向,则铝环的右侧相当于N极,则小磁针沿水平方向向右运动,A正确,B错误；

如果铝环垂直轴线向上运动,则穿过铝环的磁通量向左减少,则感应电流的磁场向左,从左向右看铝环中的感应电流沿逆时针方向,则铝环的左侧相当于N极,则小磁针沿水平方向向左运动,C错误,D正确。

7.（多选）如图甲所示,螺线管内有一平行于轴线的磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U形导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环面积为S,圆环与导线框cdef在同一平面内。

当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时,下列说法中正确的是（　　）

A.在t1时刻,金属圆环L内的磁通量最大,最大值Φm＝B0S

B.在t2时刻,金属圆环L内的磁通量最大

C.在t1～t2时间内,金属圆环L有扩张的趋势

D.在t1～t2时间内,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流

选BD　当螺线管内的磁感应强度随时间按题图乙所示规律变化时,在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流,在t1时刻,螺线管内磁通量的变化率为零,感应电动势为零,感应电流为零,金属圆环L内的磁通量为零,选项A错误；

在t2时刻,螺线管内磁通量的变化率最大,感应电动势最大,感应电流最大,金属圆环L内的磁通量最大,选项B正确；

在t1～t2时间内,螺线管内磁通量减小,由楞次定律及安培定则知,导线框cdef内产生逆时针方向感应电流,螺线管内磁通量的变化率逐渐增大,则感应电动势逐渐增大,感应电流逐渐增大,金属圆环L内磁通量增大,根据楞次定律及安培定则知,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流,金属圆环L有收缩的趋势,选项C错误,D正确。

8.（多选）（2019·

山东实验中学一诊）匀强磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图甲所示。

磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。

用I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示圆环产生对应感应电流时其中一小段受到的安培力。

则（　　）

A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向

B.I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向

C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心

D.F2方向背离圆心向外,F3方向指向圆心

选AD　由题图乙可知,在Oa段磁场方向垂直纸面向里,穿过圆环的磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I1沿逆时针方向,在ab段磁场方向垂直纸面向里,穿过圆环的磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流I2沿顺时针方向,在bc段磁场方向垂直纸面向外,穿过圆环磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I3沿顺时针方向,选项A正确,B错误；

由左手定则可知,Oa过程中某一小段电流受到的安培力F1方向指向圆心,ab过程中某一小段电流受到的安培力F2方向背离圆心向外,bc过程中某一小段电流受到的安培力F3方向指向圆心,选项C错误,D正确。

第63课时　法拉第电磁感应定律（重点突破课）

考点一　法拉第电磁感应定律

1.内容:

闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

2.公式:

E＝n,这样求的是Δt时间内的平均感应电动势,其中n为线圈匝数。

3.导体切割磁感线时的感应电动势:

E＝Blvsin_θ,式中l为导体切割磁感线的有效长度,θ为v与B的夹角。

求瞬时感应电动势要用该公式,当然,代入平均速度时,该公式也可以求平均感应电动势。

4.求解感应电动势的常见情况与方法

情

景

图

研究

对象

回路（不一定闭合）

一段直导线（或等效成直导线）

绕一端转动的一段导体棒

绕与B垂直的轴转动的导线框

表

达

式

E＝n

E＝Blvsinθ

E＝Bl2ω

E＝nBSω·

sin（ωt＋φ0）

[考法细研]

考法1　公式E＝n的应用　

[例1]　如图所示,有一接在电容器C两端的单匝圆形线圈,其内存在着垂直线圈平面向里的匀强磁场,其磁感应强度为B,已知圆的半径r＝5cm,电容C＝20μF,当磁感应强度B以4×

10－2T/s的变化率均匀增加时（　　）

A.电容器a板带正电,电荷量为2π×

10－9C

B.电容器a板带负电,电荷量为2π×

C.电容器b板带正电,电荷量为4π×

D.电容器b板带负电,电荷量为4π×

[解析]　根据楞次定律知,感应电动势的方向沿逆时针,则电容器a板带正电,b板带负电,根据法拉第电磁感应定律得E＝S＝4×

10－2×

π×

52×

10－4V＝π×

10－4V,则Q＝CU＝CE＝2×

10－5×

10－4C＝2π×

10－9C,选项A正确,B、C、D错误。

[答案]　A

考法2　导体切割磁感线问题　

[例2]　（2015·

海南高考）如图,空间有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为ε；

将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时,棒两端的感应电动势大小为ε′。

则等于（　　）

A.　　　　　　　　　B.

C.1D.

[解析]　设棒长度为l,则棒不弯折时感应电动势ε＝Blv。

弯折后,切割磁感线的有效长度l′＝l,其感应电动势ε′＝Bl′v＝Blv。

所以＝,故B正确。

[答案]　B

本题考查对切割磁感线产生感应电动势公式E＝Blv的应用,解题时应注意l是“有效切割长度”。

（1）若l与B不垂直,则l在垂直于B的方向的投影长度为有效切割长度。

（2）若l出现弯折的情况,则先将两端点相连,再确定其有效切割长度。

[集训冲关]

1.如图所示,半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外,匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形,当磁感应强度以的变化率均匀变化时,线圈中产生的感应电动势的大小为（　　）

A.πr2·

　　　　　　　　B.L2·

C.nπr2·

D.nL2·

选D　根据法拉第电磁感应定律,线圈中产生的感应电动势的大小为E＝n＝nL2·

D正确。

2.如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1；

若磁感应强度增加为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。

则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为（　　）

A.c→a,2∶1B.a→c,2∶1

C.a→c,1∶2D.c→a,1∶2

选C　由右手定则可知,电阻R上电流的方向为a→c,由E＝BLv可知,E1∶E2＝1∶2,C正确。

3.（2016·

北京高考）如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。

磁感应强度B随时间均匀增大。

两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。

不考虑两圆环间的相互影响。

A.Ea∶Eb＝4∶1,感应电流均沿逆时针方向

B.Ea∶Eb＝4∶1,感应电流均沿顺时针方向

C.Ea∶Eb＝2∶1,感应电流均沿逆时针方向

D.Ea∶Eb＝2∶1,感应电流均沿顺时针方向

选B　由楞次定律知,题图中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,故感应电流沿顺时针方向。

由法拉第电磁感应定律知E＝＝＝,由于两圆环半径之比Ra∶Rb＝2∶1,所以Ea∶Eb＝4∶1,选项B正确