高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第四章 电磁感应3 楞次定律复习课件ppt

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第四章 电磁感应3 楞次定律复习课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了图9­1­1，图9­1­2，考点3楞次定律，图9­1­3，图9­1­4，图9­1­5，图9­1­6，图9­1­7，图9­1­8，图9­1­9等内容，欢迎下载使用。

考点1：电磁感应现象
【例1】在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图9­1­1所示：①电流表；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤电键；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)．试按实验的要求在实物图上连线(图中已连接好一根导线)．若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在电键刚闭合时电流表指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流表指针将____________．(填“左偏”“右偏”或“不偏”)
答案： (1)左偏；(2)按实验的要求在实物图上连线．
点评：此例的分析必须熟悉发生电磁感应现象和产生感应电流的条件，熟悉楞次定律 ．
考点2：探究感应电流的产生
【例2】磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图9­1­2所示，从ab边进入磁场算起．(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；(2)说明线框中感应电流的方向．
【解析】线框穿过磁场的过程可分为三个阶段．进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)，在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)，离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)． (1)①线框进入磁场阶段：t为0～l/v.线框进入磁场中的面积线性增加，S=l·v·t，最后Φ=B·S=Bl2. ②线框在磁场中运动阶段：t为l/v～2l/v，线框磁通量为Φ=B·S=Bl2，保持不变．
③线框离开磁场阶段，t为2l/v～3l/v，线框磁通量线性减少，最后为零． (2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生；线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减少，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向．
点评：理清磁通量的变化是顺利解决产生感应电流的前提，也是正确解决感应电流图象类问题的保证，所以要仔细审题，分段处理．
【例3】(2010•镇江模拟)如图9­1­3甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t=0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)．在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是(　　)
A．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势B．线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势C．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势D．线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
【解析】在t1～t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流．线圈B中电流为顺时针方向，与A中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B将有扩张的趋势．综上所述，A项正确．答案：A点评：应用楞次定律重要结论判断感应电流方向实质上还是对“阻碍”两字的诠释．
题型一：磁通量及其变化的计算
【例4】面积为S的矩形线框abcd，处在磁感应强度为B的匀强磁场中(磁场区域足够大)，磁场方向与线框平面成θ角，如图9­1­4所示，当线框以ab为轴顺时针转90°过程中，穿过abcd的磁通量变化量ΔΦ=____________.
切入点：磁通量正负的规定：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入磁通量为正，则磁感线从反面穿入时磁通量为负．穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量．
点评：由公式Φ=BS计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点： (1)此公式只适用于匀强磁场． (2)式中的S是与磁场垂直的有效面积． (3)磁通量Φ为双向标量，其正负表示与规定的正方向是相同还是相反． (4)磁通量的变化量ΔΦ是指穿过磁场中某一面的末态磁通量Φ2与初态磁通量Φ1的差值，即ΔΦ =| Φ2- Φ1|.
题型二：楞次定律推论的应用
【例5】如图9­1­5所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R滑片P自左向右滑的过程中，线圈ab将(　　)A．静止不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．发生转动，但电源的极性不明，无法确定转动方向
切入点：本题现象属于减小面积阻碍磁通量增大情形．分析时应注意两通电线圈绕向相同还是相反，以及线圈所在处磁场的方向．【解析】图中的两个通电线圈绕向相同，电流的磁场方向相同，两磁铁之间合磁场方向是水平的．当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动时，电路中电流增大，两磁铁之间合磁场增强，穿过矩形线圈的磁通量增大．根据楞次定律，矩形闭合线圈中的感应电流磁场要阻碍磁通量增大，所以矩形线圈会顺时针转动，减小其垂直于磁场方向的投影面积，才能阻碍穿过的磁通量增大．
答案：B点评：在实际问题的分析中，楞次定律的应用可拓展为以下四个方面 ①阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”； ②阻碍相对运动，即“来拒去留”； ③使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“大小小大”； ④阻碍导体中原来的电流发生变化，即“自感现象”．
题型三：安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用
【例6】如图9­1­6所示，通电螺线管与电源相连，与螺线管同一轴线上套有三个轻质闭合铝环，b在螺线管中央，a在螺线管左端，c在螺线管右端．当开关S闭合时，若忽略三个环中感应电流的相互作用，则(　　)A．a向左运动，c向右运动，b不动B．a向右运动，c向左运动，b不动C．a、b、c都向左运动D．a、b、c都向右运动
切入点：此题是楞次定律、安培定则、左手定则的综合应用问题，要善于查找现象间的因果关系，即感应磁场与原磁通量变化之间的阻碍与被阻碍关系；感应电流与感应磁场间的产生和被产生的关系；只有找到先行现象和后继现象间的关联点，才能顺利地作出推理判断．
【解析】首先应弄清楚，当开关S闭合时，由通电螺线管的电流所产生的磁场在铝环a、b、c中的磁通量变化情况．根据安培定则可知，通电后，该螺线管的磁场等效为一个N极在左、S极在右的条形磁铁的磁场(如图甲所示)，当开关S闭合时，向左通过各铝环的磁通量(为合磁通量，如图乙所示．螺线管内部的磁感线最密，方向向左；螺线管外面的磁感线疏，方向向右，所以合磁通量向左)突然增大．
然后，由于向左通过各铝环的磁通量突然增大，根据楞次定律“增反减同”原则可知，各铝环的感应磁场方向必然与螺线管的磁场方向相反而向右． 接着，运用安培定则可确定，各铝环的感应电流方向如图甲所示，从左向右看均为顺时针方向．
最后，根据图丙所提供的感应电流和原磁场的分布情况，运用左手定则可判定a、b、c三个铝环所受的安培力分别如图丙所示，于是a受安培力Fa作用，向左运动，c环受安培力Fc作用，向右运动，而由b环受力的对称性可知，b环所受的安培力Fb合力为零，b环仍然静止．因此正确答案为选项A.
点评：左手定则、右手螺旋定则(即安培定则)、右手定则和楞次定律的应用是考生必须掌握的，像这道题就考查了其中的三个，要求能够熟练掌握并能够综合应用这些定则！特别是楞次定律的应用，要注意步骤和方法！ (1)安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同的现象：
(2)解决此类问题的关键是抓住因果关系 ①因电而生磁(I→B)→安培定则． ②因动而生电(v、B→I感)→右手定则．用右手；“电”字的最后一笔向向右钩，可以联想到右手定则用来判断感应电流方向． ③因电而受力(I、B→F安)→左手定则．用左手，“力”字的最后一笔向左钩，可以联想到左手定则用来判断安培力．
1.(2010•海南)一金属圆环水平固定放置．现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环( )A．始终相互吸引B．始终相互排斥C．先相互吸引，后相互排斥D．先相互排斥，后相互吸引
【解析】由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，D项正确．
2.(2010•海南卷)下列说法正确的是( )A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
【解析】由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错．
3.(2011•广东)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
4.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图9­1­7所示的匀强磁场中运动，已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置Ⅰ和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分别为( )A．逆时针方向；逆时针方向B．逆时针方向；顺时针方向C．顺时针方向；顺时针方向D．顺时针方向；逆时针方向
【解析】线圈第一次经过位置Ⅰ时，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场方向向左，根据右手定则，顺着磁场看去，感应电流的方向为逆时针方向． 当线圈第一次通过位置Ⅱ时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律“增反减同”原则，线圈中感应电流的磁场方向向右，可判断出感应电流为顺时针方向，故选项B正确．
5.如图9­1­8，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张趋势，由此可知，圆环a( )A．顺时针加速旋转B．顺时针减速旋转C．逆时针加速旋转D．逆时针减速旋转
【解析】因为b具有扩张趋势，故a的电流应为逆时针方向，根据楞次定律可知产生b环感应电流的磁感应强度应向外增加，故a加速旋转．
6.如图9­1­9所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小； (2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小； (3)在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．(g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8)