高考物理一轮复习第九章电磁感应学案.doc
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1、1 / 36【2019【2019最新最新】精选高考物理一轮复习第九章电磁感应学案精选高考物理一轮复习第九章电磁感应学案 第1节电磁感应现象_楞次定律(1)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生。()(2)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。()(3)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生。()(4)当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势。()(5)由楞次定律知,感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ()(6)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。()(1)1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。(2)1834年,俄国物理学家
2、楞次总结了确定感应电流方向的定律楞次定律。突破点(一) 对电磁感应现象的理解和判断1判断感应电流的流程(1)确定研究的回路。(2)弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量。(3)Error!2磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变,回路面积改变。(2)回路面积不变,磁场强弱改变。(3)回路面积和磁场强弱均不变,但二者的相对位置发生改变。题点全练1(2018徐州模拟)下列各图所描述的物理情境中,没有感应电流的是( )2 / 36A.开关S闭合稳定后,线圈N中B.磁铁向铝环A靠近,铝环A中C.金属框从A向B运动,金属框中D.铜盘在磁场中按图示方向转动,电阻R中解析:选A 开关S闭合稳定
3、后,穿过线圈的磁通量保持不变,线圈不产生感应电流,故A符合题意;磁铁向铝环A靠近,穿过铝环A的磁通量在增大,铝环A产生感应电流,故B不符合题意;金属框从A向B运动,穿过线框的磁通量时刻在变化,线框产生感应电流,故C不符合题意;铜盘在磁场中按图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,产生感应电流,故D不符合题意。2(2018上海模拟)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时,电流计指针向右偏转。由此可以推断( )A因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向B线圈
4、A中铁芯向上拔出或断开开关,电流计指针向右偏转C滑动变阻器的滑片P匀速向右滑动,电流计指针静止在中央D线圈A向上移动,电流计指针向左偏转解析:选D 3 / 36由题意可知当P向右加速滑动时,线圈A中的电流应越来越大,则其磁场增加,此时线圈B中产生的电流使指针向右偏转,由此可知,当B中的磁通量增加时,电流计指针右偏;虽然线圈A、线圈B的绕线方向未知,只要知道穿过线圈B的磁通量如何变化即可判断出电流计指针偏转方向,故A错误;线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,穿过线圈B的磁通量减小,电流计指针向左偏转,故B错误;滑动变阻器的滑片P匀速向右滑动,穿过线圈B的磁通量变化,则会产生感应电流,指针将会偏转,故
5、C错误;线圈A向上移动,穿过线圈B的磁通量减少,电流计指针向左偏转,故D正确。3(2018昆山高三质检)如图所示,一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内,螺线管的中心轴线恰和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中产生感应电流,可采用的方法有( )A使通电螺线管中的电流发生变化B使螺线管绕垂直于线圈平面且过线圈圆心的轴转动C使线圈a以MN为轴转动D使线圈绕垂直于MN的直径转动解析:选D 在A、B、C三种情况下,穿过线圈a的磁通量始终为零,因此不产生感应电流,A、B、C错误;选项D中,当线圈绕垂直于MN的直径转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,会产生感应电流,故D正确。突破点(二) 应用楞次定律判断感应电
6、流的方向1楞次定律中“阻碍”的含义2判断感应电流方向的两种方法方法一 用楞次定律判断方法二 用右手定则判断该方法适用于切割磁感线产生的感应电流。判断时注意掌心、拇指、四指的方向:4 / 361 掌心磁感线垂直穿入;2 拇指指向导体运动的方向;3 四指指向感应电流的方向。题点全练1.(2018徐州模拟)如图所示,匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,且线圈仍处在原先所在平面内,则在线圈发生形变的过程中( )A线圈中将产生abcda方向的感应电流B线圈中将产生adcba方向的感应电流C线圈中感应电流方向无法判断D线圈中无感应电流解
7、析:选A 周长一定时,圆形的面积最大。本题线圈面积变小,磁通量变小,有感应电流产生。由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电流。故A正确。2.如图所示,导线框abcd与直导线几乎在同一平面内,直导线中通有恒定电流I,当导线框由左向右匀速通过直导线时,线框中感应电流的方向是( )A先abcd,后dcba,再abcdB始终dcbaC先dcba,后abcd,再dcbaD先abcd,后dcba解析:选C 当导线框从直导线左边向直导线靠近时,穿过导线框的磁感线是向外的且磁通量增加,由楞次定律可判断导线框中电流方向是dcba,当导线框在直导线右边远离直导线时,穿过导线框的磁感线是向里的且磁通量减小,由
8、楞次定律可判断导线框中电流方向还是dcba。在导线框跨越直导线过程中,导线框的ab边和dc边均切5 / 36割磁感线,由右手定则可得ab边感应电流的方向从a到b,cd边感应电流的方向从c到d,而ad、bc边不切割磁感线,因此,回路中相当于有两个电源串联,回路中感应电流的方向为abcd。选项C正确。3(2018盐城期末)1831年10月28日,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机,它是利用电磁感应的原理制成的,是人类历史上的第一台发电机。下列各图所示是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,铜片甲、乙分别与转动轴、铜盘边缘接触。下列四幅图示中的图A、B中磁场方向与铜盘平行;图C、D
9、中磁场方向与铜盘垂直,C图中磁场区域仅在转动轴上侧,D图中磁场区域仅在转动轴下侧。从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动,电阻R上有电流且方向向上的是( )解析:选D 当磁场的方向与铜盘平行时,铜盘内没有磁通量的变化,此时没有感应电流,故A、B错误;从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动时,由右手定则可知,铜盘内感应电流的方向由甲经R流向乙,所以电阻R上的电流方向沿纸面向下,故C错误;从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动时,由右手定则可知,铜盘内感应电流的方向由乙经R流向甲,所以电阻R上的电流方向沿纸面向上,故D正确。突破点(三) 三定则、一定律的综合应用1规律比较名称基本现象因
10、果关系应用的定则或定律电流的磁效应运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则洛伦兹力、安培力磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则电磁感应 闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律2相互联系6 / 36(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则。(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。典例 如图所示,金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路,金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动,则( )Aab棒不受安培力作用Bab棒所受安培力的方向向右Cab棒向右运动速度v越大,所受安
11、培力越大D螺线管产生的磁场,A端为N极思路点拨(1)判断导体棒ab切割磁感线产生的感应电流应用右手定则。(2)判断导体棒ab受到的安培力应用左手定则。(3)判断螺线管中产生的磁场应用安培定则。解析 棒ab向右运动切割磁感线,根据右手定则判断感应电流方向由ba,再根据左手定则判断棒所受安培力水平向左,故A、B错误;ab的速度越大,感应电流越大,所受安培力就越大,C正确;根据安培定则可判定螺线管的B端为N极,A端为S极,D错误。答案 C方法规律 左、右手定则巧区分(1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”:“因电而动”用左手,“因动而电”用右手。(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆,
12、为了便于记忆,可把两个定则简单地总结为通电受力,“力”的最后一笔“丿”向左,用左手;运动生电,“电”的最后一笔“乚”向右,用右手。集训冲关7 / 361.矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上,ab边与MN平行,导线MN中通入如图所示方向的电流,当MN中的电流增大时,下列说法正确的是( )A导线框abcd中有顺时针方向的感应电流B导线框abcd中有逆时针方向的感应电流C导线框所受的安培力的合力向左D导线框所受的安培力的合力为零解析:选B 直导线中通有向上且增大的电流,根据安培定则,知通过线框的磁场方向垂直纸面向里,且逐渐增大,根据楞次定律,知感应电流的方向为逆时针方向,故A错误,B正
13、确;根据左手定则,知ab边所受安培力方向水平向右,cd边所受安培力方向水平向左,离导线越近,磁感应强度越大,所以ab边所受的安培力大于cd边所受的安培力,则线圈所受磁场力的合力方向向右,故C、D错误。2.(2018南京模拟)如图所示是法拉第在1831年做电磁感应实验的示意图,铁环上绕有A、B两个线圈,线圈A接直流电源,线圈B接电流表和开关S。通过多次实验,法拉第终于总结出产生感应电流的条件,分析这个实验,下列说法中正确的是( )A闭合开关S的瞬间,电流表G中有ab的感应电流B闭合开关S的瞬间,电流表G中有ba的感应电流C闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流表G中有ba的感应电流D闭合开关S
14、后,向右滑动变阻器滑片,电流表G指针不偏转解析:选C 闭合开关S的瞬间,穿过线圈B的磁通量不发生变化,电流表G中无感应电流,故A、B错误;闭合开关S后,在增大电阻R的过程中,电流减小,则通过线圈B的磁通量减小,根据楞次定律可确定线圈B产生向下的磁场,再根据右手螺旋定则可得:电流表G中有ba的感应电流,故C正确;闭合开关S后,向右滑动变阻器滑片8 / 36,导致穿过线圈B的磁通量变化,则电流表中有电流,因而电流表G指针会偏转,故D错误。突破点(四) 利用楞次定律的推论速解电磁感应问题电磁感应现象中因果相对的关系恰好反映了自然界的这种对立统一规律,对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的“效
15、果”总是阻碍产生感应电流的原因,可由以下三种方式呈现:(1)增反减同:Error!阻碍原磁通量的变化,适用于单向磁场问题,如回路中有两个方向的磁场不再适用。(2)增缩减扩:Error!使回路面积有扩大或缩小的趋势,同样适用于单向磁场问题。(3)来拒去留:Error!阻碍相对运动。多维探究(一)增反减同例1 如图甲所示,长直导线与导线框abcd固定在同一平面内。直导线中通以如图乙所示的大小和方向都随时间作周期性变化的交流电,并取图甲所示向上的电流方向为直导线中电流的正方向。关于0T时间内线框abcd中感应电流的方向,下列说法正确的是( )A由顺时针方向变为逆时针方向B由逆时针方向变为顺时针方向C
16、由顺时针方向变为逆时针方向,再变为顺时针方向D由逆时针方向变为顺时针方向,再变为逆时针方向解析 由题图乙,在0时间内电流正向增大,根据安培定则,矩形线圈所处的磁场垂直纸面向里,由于磁通量增大,由增反减同,矩形线圈中的感应磁场应垂直纸面9 / 36向外,感应电流为逆时针,同理,T内感应电流的方向依次为顺时针、顺时针、逆时针,故D正确。答案 D(二)增缩减扩例2 如图,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处自由下落接近回路时( )B磁铁的加速度大于gAP、Q将相互远离 D磁铁的加速度小于gC磁铁的加速度仍为g 解析 当一条形磁铁从高处
17、下落接近回路时,穿过回路的磁通量增加,根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,可知P、Q将互相靠拢,回路的面积减小,使穿过回路的磁场减小,起到阻碍原磁通量增加的作用,故A错误;根据楞次定律可知,磁铁受到向上的排斥力,所以合力小于重力,磁铁的加速度一定小于g,故B、C错误,D正确。答案 D(三)来拒去留例3 (2018常州一中一模)如图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中( )A通过电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥10 / 36B通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互排斥C通过
18、电阻的感应电流的方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引D通过电阻的感应电流的方向由b到a,线圈与磁铁相互吸引解析 当磁铁向下运动时,穿过线圈的磁通量变大,原磁场方向向上,所以感应磁场方向向下,根据右手螺旋定则,通过电阻的电流方向为ba。根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用,故磁铁与线圈相互排斥。综上所述:线圈中感应电流通过电阻的电流方向为ba,磁铁与线圈相互排斥。B正确。答案 B利用程序法和逆向推理法分析二次感应问题在电磁感应现象中,二次电磁感应问题在高考题中时常出现,解决该类问题的方法有程序法、逆向推理法等。(一)程序法(正向推理法)1.多选如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有
19、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( )B向左加速运动A向右加速运动 D向左减速运动C向右减速运动 解析:选BC MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里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中磁场方向向下增强PQ中电流为PQ且增大向左加速运动。(二)逆向推理法2多选如图所示装置中,cd杆原来静止。当ab杆做如下哪些运动时,cd杆将向右移动( )B向右加速运动A向右匀速运动 11 / 36D向左减速
20、运动C向左加速运动 解析:选BD ab匀速运动时,ab中感应电流恒定,L1中磁通量不变,穿过L2的磁通量不变,L2中无感应电流产生,cd保持静止,A错误;ab向右加速运动时,L2中的磁通量向下增大,通过cd的电流方向向下,cd向右移动,B正确;同理可得C错误,D正确。3.(2017全国卷)如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是( )APQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方
21、向BPQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向CPQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向DPQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向解析:选D 金属杆PQ向右切割磁感线,根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向;原来T中的磁场方向垂直于纸面向里,闭合回路PQRS中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外,使得穿过T的磁通量减小,根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流,综上所述,可知A、B、C项错误,D项正确。在二次感应现象中,“程序法”和“逆向推理法”的选择1如果要判断二次感应后的现象或结果,选择程序法。2如果已知二次感应后的结果,要判断导体棒的运动情况或磁场的变化,需选择逆向推理法。对
22、点训练:对电磁感应现象的理解和判断1多选如图所示,矩形线框abcd由静止开始运动,若要使线框中产生感应电流,则线框的运动情况应该是( )12 / 36A向右平动(ad边还没有进入磁场)B向上平动(ab边还没有离开磁场)C以bc边为轴转动(ad边还没有转入磁场)D以ab边为轴转动(转角不超过90)解析:选AD 选项A和D所描述的情况中,线框在磁场中的有效面积S均发生变化(A情况下S增大,D情况下S减小),穿过线框的磁通量均改变,由产生感应电流的条件知线框中会产生感应电流。而选项B、C所描述的情况中,线框中的磁通量均不改变,不会产生感应电流。故选A、D。2(2018浏阳三中月考)法拉第是十九世纪电
23、磁学领域中伟大的科学家,下列有关法拉第在电磁学领域的贡献,不正确的是( )A法拉第是电磁学的奠基者,他首先提出了场的概念B法拉第发现并总结电磁感应是由于闭合电路磁通量变化引起的C法拉第正确地指出电磁感应与静电感应不同,感应电流并不是与原电流有关,而是与原电流的变化有关D法拉第通过科学实验以及研究发现判断感应电流方向的方法,即:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁通量的变化解析:选D 法拉第是电磁学的奠基者,他首先提出了场的概念,选项A正确;法拉第发现并总结电磁感应是由于闭合电路磁通量变化引起的,选项B正确; 法拉第正确地指出电磁感应与静电感应不同,感应电流并不是与原电流有关,而是与原电流的变化
24、有关,选项C正确;楞次通过科学实验以及研究发现判断感应电流方向的方法,即:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁通量的变化,选项D错误。3(2018宿迁中学月考)某同学在“探究感应电流产生的条件”的实验中,将直流电源、滑动变阻器、线圈A(有铁芯)、线圈B、灵敏电流计及开关按如图所示连接成电路。在实验中,该同学发现开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向13 / 36左偏。由此可以判断,在保持开关闭合的状态下( )A当线圈A拔出时,灵敏电流计的指针向左偏B当线圈A中的铁芯拔出时,灵敏电流计的指针向右偏C当滑动变阻器的滑片匀速滑动时,灵敏电流计的指针不偏转D当滑动变阻器的滑片向N端滑动时,灵敏电流计的指针
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- 高考 物理 一轮 复习 第九 电磁感应
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