高考物理大一轮复习第十章电磁感应(第1课时)电磁感应课件.ppt

1、第十章电磁感应第十章电磁感应统计考情统计考情有的放矢有的放矢 明考情明考情考点内容考点内容全国新课标卷命题实况全国新课标卷命题实况课课时时考点考点名称名称201120112012201220132013201420142015201520162016卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷电电磁磁感感应应现现象象楞楞次次定定律律电磁感电磁感应现象应现象的判断的判断T19T19T14T14T15T15T20T20楞次定律楞次定律的理解及的理解及应用应用T19T19T25T25T19T19T15T15T20T20三定则一三定则一定律的综定律的综合应用合应用法拉第法拉第电磁感电磁感应定律应定律自感、自感

2、、涡流涡流法拉第电法拉第电磁感应定磁感应定律的理解律的理解与应用与应用T19T19T19T19T15T15T2T25 5导体切导体切割磁感割磁感线产生感线产生感应电动势应电动势的计算的计算T17T17T25T25T24T24T2T24 4T2T21 1自感和自感和涡流涡流电磁感电磁感应中的应中的电路与电路与图像问图像问题题电磁感应电磁感应中的电路中的电路问题问题T17T17T2T24 4电磁感应电磁感应中的图像中的图像问题问题T20T20T17T17T16T16T18T18电磁感电磁感应中的应中的动力学动力学与能量与能量问题问题电磁感应中的电磁感应中的动力学问题动力学问题T25T25T24T2

3、4T24T24T25T25电磁感应中的电磁感应中的能量问题能量问题T25T25T20T20电磁感应中的电磁感应中的“杆杆+导轨导轨”模型模型T25T25T24T24T25T25高频高频考点考点解读解读1.1.电磁感应现象的判断电磁感应现象的判断考查形式主要是选择题考查形式主要是选择题,考查内容是感应电动势、感应电流的产考查内容是感应电动势、感应电流的产生生,多以实际问题的形式呈现多以实际问题的形式呈现.复习时应理清各基本概念复习时应理清各基本概念,熟记各熟记各公式及适用条件公式及适用条件,尤其是楞次定律的理解和应用尤其是楞次定律的理解和应用.2.2.电磁感应中的图像问题电磁感应中的图像问题:多

4、以选择题形式出现多以选择题形式出现,有时也与计算题有时也与计算题结合结合,主要考查以下内容主要考查以下内容:(1)(1)综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路、安培力等综合应用楞次定律、法拉第电磁感应定律及电路、安培力等相关知识相关知识,判断电源判断电源(或安培力或安培力)随时间随时间t(t(或位移或位移x)x)变化的图像变化的图像.(2)(2)利用动力学观点判断棒利用动力学观点判断棒(或线圈或线圈)的速度随时间变化的图像的速度随时间变化的图像.(3)(3)在计算题中考查学生的识图能力及由图像获取解题信息的在计算题中考查学生的识图能力及由图像获取解题信息的能力能力.3.3.电磁感应中的动力

5、学问题电磁感应中的动力学问题,考查方式既有选择题考查方式既有选择题,又有计算题又有计算题,命题特点命题特点:(1)(1)与牛顿第二定律、运动学知识结合的动态分析问题与牛顿第二定律、运动学知识结合的动态分析问题.(2)(2)电磁感应中的安培力问题、涉及受力分析及功能关系的问题电磁感应中的安培力问题、涉及受力分析及功能关系的问题,尤其是涉及导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算尤其是涉及导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算,有一定综有一定综合性合性,难度较大难度较大.第第1 1课时电磁感应现象楞次定律课时电磁感应现象楞次定律回扣教材回扣教材考点扫描考点扫描真题在线真题在线回扣教材回扣教材梳理知识梳理

6、知识 夯基础夯基础知识整合知识整合一、磁通量一、磁通量1.1.概念概念:在磁感应强度为在磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中,与磁场方向与磁场方向 的面积的面积S S与与B B的乘积的乘积.2.2.公式公式:=:=.3.3.单位单位:1 Wb:1 Wb=.4.4.磁通量是磁通量是 (填填“矢量矢量”或或“标量标量”),),但磁通量有正、负之分但磁通量有正、负之分.垂直垂直BSBS1 Tm1 Tm2 2标量标量5.5.物理意义物理意义:相当于穿过某一面积的相当于穿过某一面积的 的条数的条数.如图所示如图所示,矩形矩形abcdabcd,abba,abcdabba,abcd的面积分别为的面积分

7、别为S S1 1,S,S2 2,S,S3 3,匀强磁场的磁感应匀强磁场的磁感应强度强度B B与平面与平面abcdabcd垂直垂直,则则(1)(1)通过矩形通过矩形abcdabcd的磁通量为的磁通量为 或或 .(2)(2)通过矩形通过矩形abcdabcd的磁通量为的磁通量为 .(3)(3)通过矩形通过矩形abbaabba的磁通量为的磁通量为 .磁感线磁感线BSBS1 1cos cos BSBS3 3BSBS3 30 0二、电磁感应现象二、电磁感应现象1.1.电磁感应现象电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量当穿过闭合电路的磁通量 时时,电路中有电路中有 产生的现象产生的现象.2.2.产生感应电流的两

8、种情况产生感应电流的两种情况(1)(1)穿过闭合电路的磁通量穿过闭合电路的磁通量 .(2)(2)闭合电路的一部分导体在磁场内做切割闭合电路的一部分导体在磁场内做切割 .3.3.产生电磁感应的实质产生电磁感应的实质实质是产生实质是产生 ,如果回路闭合则产生如果回路闭合则产生 ;如果回路如果回路不闭合不闭合,则只有则只有 ,而无而无 .4.4.如图所示如图所示,能产生感应电流的是能产生感应电流的是 .发生变化发生变化感应电流感应电流发生变化发生变化磁感线运动磁感线运动感应电动势感应电动势感应电流感应电流感应电动势感应电动势感应电流感应电流B B三、楞次定律三、楞次定律如图所示如图所示,矩形线圈矩形

9、线圈abcdabcd匀速通过一较宽的磁场区域匀速通过一较宽的磁场区域.(1)(1)用楞次定律判断用楞次定律判断:线圈进入磁场时的感应电流方向为线圈进入磁场时的感应电流方向为 方向方向,离开磁场时的感应电流方向为离开磁场时的感应电流方向为 方向方向.(2)(2)用右手定则判断用右手定则判断:线圈经过左边界时线圈经过左边界时,ab,ab边的电流方向为由边的电流方向为由 指向指向 ;离开右边界时离开右边界时,ab,ab边的电流方向为由边的电流方向为由 指向指向 .逆时针逆时针顺时针顺时针b ba aa ab b问题思考问题思考1.1.如图如图(甲甲)所示所示,把导体棒把导体棒ABAB的两端分别与电流

10、表的两个接线柱相连的两端分别与电流表的两个接线柱相连,于是构成了一个闭合导体回路于是构成了一个闭合导体回路.它可以简化为图它可以简化为图(乙乙)的情景的情景.选修选修3-2P3-2P5 5图图4.2-14.2-1选修选修3-2P3-2P7 7图图4.2-64.2-6(1)(1)当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时,其中会产生感应电其中会产生感应电流吗流吗?(2)(2)当导体棒当导体棒ABAB在金属导轨上向右运动时在金属导轨上向右运动时,磁场的强弱发生变化了吗磁场的强弱发生变化了吗?闭合闭合导体回路导体回路EFABEFAB的磁通量发生变化了吗的磁通

11、量发生变化了吗?(3)(3)闭合电路中有感应电流产生的条件是什么闭合电路中有感应电流产生的条件是什么?答案答案:(1)(1)会产生感应电流会产生感应电流.(2)(2)磁场强弱没有发生变化磁场强弱没有发生变化,磁通量发生变化磁通量发生变化.(3)(3)磁通量发生变化磁通量发生变化.2.2.法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示.软铁环上绕有软铁环上绕有M,NM,N两个两个线圈线圈,开始时开关开始时开关S S闭合闭合.选修选修3-2P3-2P1111图图4.3-34.3-3(1)(1)线圈线圈M M中的电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向还是逆时针方向中的

12、电流在铁环中产生的磁感线是顺时针方向还是逆时针方向?这些磁感线穿过线圈这些磁感线穿过线圈N N的方向是向下还是向上的的方向是向下还是向上的?线圈线圈N N中原磁场中原磁场B B0 0的方的方向是哪个方向向是哪个方向?(2)(2)开关断开瞬间开关断开瞬间,铁环中的磁场是如何变化的铁环中的磁场是如何变化的?线圈线圈N N中的磁通量是如何中的磁通量是如何变化的变化的?答案答案:(1)(1)顺时针方向顺时针方向,向下向下,向下向下.(2)(2)减弱减弱,减少减少.(3)(3)感应电流的磁场感应电流的磁场B Bi i(图中未标出图中未标出)的方向与的方向与B B0 0的方向是相同还是相反的方向是相同还是

13、相反?线圈线圈N N中中B Bi i的方向是向上还是向下的的方向是向上还是向下的?(4)(4)知道了感应电流的磁场知道了感应电流的磁场B Bi i的方向的方向,根据什么定则来确定感应电流根据什么定则来确定感应电流I Ii i的的方向方向?答案答案:(3)(3)相同相同,向下向下.(4).(4)安培定则安培定则.考点扫描考点扫描重点透析重点透析 通热点通热点考点一电磁感应现象的判断考点一电磁感应现象的判断 要点透析要点透析1.1.引起磁通量引起磁通量变化的常见情况变化的常见情况(1)(1)电路中部分导线做切割磁感线运动或回路面积电路中部分导线做切割磁感线运动或回路面积S S变化导致变化导致变化变

14、化.(2)(2)回路中磁感应强度回路中磁感应强度B B随时间或位置发生变化导致随时间或位置发生变化导致变化变化.(3)(3)线圈在磁场中转动线圈在磁场中转动(B(B与与S S的夹角发生变化的夹角发生变化)或或B,SB,S都变化后都变化后,其乘积其乘积BSBS发生变化发生变化,导致导致变化变化.2.2.常见的产生感应电流的三种情况常见的产生感应电流的三种情况典例突破典例突破核心点拨核心点拨 (1)(1)产生感应电流的条件是产生感应电流的条件是abab棒切割磁感线棒切割磁感线,或线框与磁感或线框与磁感线的夹角变化线的夹角变化.(2)(2)以上两种变化对磁通量的影响应对应起来以上两种变化对磁通量的影

15、响应对应起来,若若abab棒运动导致磁通量增棒运动导致磁通量增加加,而改变磁感线的夹角导致磁通量减小而改变磁感线的夹角导致磁通量减小,则不能保证回路中有感应电流则不能保证回路中有感应电流产生产生.【例【例1 1】如图所示如图所示,一个一个U U形金属导轨水平放置形金属导轨水平放置,其上放有一金属导体棒其上放有一金属导体棒abab,有一磁感应强度为有一磁感应强度为B B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向且与竖直方向的夹角为的夹角为.在下列各过程中在下列各过程中,一定能在回路中产生感应电流的是一定能在回路中产生感应电流的是()A.abA.ab向右运动向右运动,同

16、时使同时使减小减小B.B.磁感应强度磁感应强度B B减小减小,角同时也减小角同时也减小C.abC.ab向左运动向左运动,同时增大磁感应强度同时增大磁感应强度B BD.abD.ab向右运动向右运动,同时增大磁感应强度同时增大磁感应强度B B和和角角(0(090 a a,电流沿逆时针方向电流沿逆时针方向.又由又由E=BLvE=BLv可知可知abab导导体两端的感应电动势不断增大体两端的感应电动势不断增大,那么左边电路中的感应电流也不断增大那么左边电路中的感应电流也不断增大,由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的,并且场强并且场强

17、不断增强不断增强,所以右边电路的线圈中向上的磁通量不断增加所以右边电路的线圈中向上的磁通量不断增加.由楞次定律可由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针,而在右线圈组成的电路中而在右线圈组成的电路中,感感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上.把这个线圈看做电源把这个线圈看做电源,由由于电流是从于电流是从c c沿内电路沿内电路(即右线圈即右线圈)流向流向d,d,所以所以d d点电势高于点电势高于c c点点,由左手定由左手定则判断则判断,ef,ef向左加速运动向左加速运动,选项选项C C错误错误,D,D正确正确

18、.答案答案:BDBD题后反思题后反思 左、右手定则区分技巧左、右手定则区分技巧(1)(1)抓住抓住“因果关系因果关系”:“:“因动生电因动生电”用右手用右手;“;“因电而动因电而动”用左用左手手.(2)(2)形象记忆形象记忆:把两个定则简单地总结为把两个定则简单地总结为“通电受力用左手通电受力用左手,运动生电用右运动生电用右手手”.“.“力力”的最后一笔的最后一笔“丿丿”方向向左方向向左,用左手用左手;“;“电电”的最后一笔的最后一笔“乚乚”方向向右方向向右,用右手用右手.1 1.“.“因动生电因动生电”类问题类问题 (2016(2016云南昆明质检云南昆明质检)()(多选多选)AOCAOC是

19、光滑的直角是光滑的直角金属导轨金属导轨,AO,AO沿竖直方向沿竖直方向,OC,OC沿水平方向沿水平方向,ab,ab是一根金属直棒靠立在导轨上是一根金属直棒靠立在导轨上(开始时开始时b b离离O O点很近点很近),),如图所示如图所示.它从静止开始在重力作用下运动它从静止开始在重力作用下运动,运动过运动过程中程中a a端始终在端始终在AOAO上上,b,b端始终在端始终在OCOC上上,直到直到abab完全落在完全落在OCOC上上,整个装置放在整个装置放在一匀强磁场中一匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里磁场方向垂直纸面向里,则则abab棒在运动过程中棒在运动过程中()即时巩固即时巩固解析解析:开始时开

20、始时abab与直角金属导轨围成的三角形面积趋于与直角金属导轨围成的三角形面积趋于0,0,最后其面积为最后其面积为0,0,因此整个过程中因此整个过程中,闭合回路的面积先增大后减小闭合回路的面积先增大后减小,根据楞次定律的根据楞次定律的“增反增反减同减同”,判断出感应电流先逆时针后顺时针判断出感应电流先逆时针后顺时针,选项选项B B正确正确,A,A错误错误;根据左手根据左手定则定则,可判断出安培力的方向先垂直于可判断出安培力的方向先垂直于abab向下后垂直于向下后垂直于abab向上向上,选项选项C C错错误误,D,D正确正确.BDBDA.A.感应电流方向始终是感应电流方向始终是babaB.B.感应

21、电流方向先是感应电流方向先是baba,后变为后变为ababC.C.所受磁场力方向垂直于所受磁场力方向垂直于abab向上向上D.D.所受磁场力方向先垂直于所受磁场力方向先垂直于abab向下向下,后垂直于后垂直于abab向上向上2 2.“.“因电而动因电而动”类问题类问题 (2016(2016江苏泰州高三一模江苏泰州高三一模)如图所示如图所示,在长在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A,B,A,B,导轨与直导线平行且在同导轨与直导线平行且在同一水平面内一水平面内,在导轨上有两根可自由滑动的导体棒在导轨上有两根可自由滑动的导体棒abab和和cdcd.当载流直导当载

22、流直导线中的电流逐渐减弱时线中的电流逐渐减弱时,导体棒导体棒abab和和cdcd的运动情况是的运动情况是()D D解析解析:根据右手定则知根据右手定则知,直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里,电流减电流减小时小时,磁场减弱磁场减弱,根据楞次定律得根据楞次定律得,回路中的感应电流方向为回路中的感应电流方向为acdbacdb,根据根据左手定则知左手定则知,ab,ab所受安培力方向向左所受安培力方向向左,cd,cd所受安培力向右所受安培力向右,即即abab和和cdcd反向反向运动运动,相互远离相互远离,故选项故选项D D正确正确,A,B,C,A,B,C错误错误.A.A

23、.一起向左运动一起向左运动 B.B.一起向右运动一起向右运动C.C.相向运动相向运动,相互靠近相互靠近D.D.相背运动相背运动,相互远离相互远离3 3.导学号导学号 0062265000622650 “因动生电因动生电”“”“因电而动因电而动”综合类问题综合类问题(多选多选)如图所示如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ,MN,MNPQ,MN,MN的左边有一闭合电路的左边有一闭合电路,当当PQPQ在外力的作用下运动时在外力的作用下运动时,MN,MN向右运动向右运动.则则PQPQ所所做的运动可能是做的运动可能是()BCBCA.A.向

24、右加速运动向右加速运动 B.B.向左加速运动向左加速运动C.C.向右减速运动向右减速运动 D.D.向左减速运动向左减速运动真题在线真题在线体验高考体验高考 提素能提素能1 1.(2014.(2014全国全国卷卷,14),14)在法拉第时代在法拉第时代,下列验证下列验证“由磁产生电由磁产生电”设想的实设想的实验中验中,能观察到感应电流的是能观察到感应电流的是()A.A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化然后观察电流表的变化B.B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变

25、化然后观察电流表的变化C.C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁往线圈中插入条形磁铁后铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化再到相邻房间去观察电流表的变化D.D.绕在同一铁环上的两个线圈绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电在给线圈通电或断电的瞬间的瞬间,观察电流表的变化观察电流表的变化D D解析解析:绕在磁铁上的线圈没有和磁铁相对运动绕在磁铁上的线圈没有和磁铁相对运动,因此并没有引起穿过闭因此并没有引起穿过闭合线圈磁通量的变化合线圈磁通量的变化,故无感应电流故无感应电流,A,A选项

26、错误选项错误.同理同理,B,B选项错误选项错误;C;C选选项中虽然可产生感应电流项中虽然可产生感应电流,但时间很短但时间很短,因此再到另一房间是无法及时因此再到另一房间是无法及时观察到感应电流的观察到感应电流的,选项选项C C错误错误.在给线圈通、断电瞬间在给线圈通、断电瞬间,将在另一线圈将在另一线圈中引起磁通量变化中引起磁通量变化,可产生感应电流可产生感应电流,D,D选项正确选项正确.2 2.(2016.(2016江苏卷江苏卷,6)(,6)(多选多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁磁体附近的金属弦被磁化体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时因此弦振动时,

27、在线圈中产生感应电流在线圈中产生感应电流,电流经电流经电路放大后传送到音箱发出声音电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法正确的有下列说法正确的有()BCDBCDA.A.选用铜质弦选用铜质弦,电吉他仍能正常工作电吉他仍能正常工作B.B.取走磁体取走磁体,电吉他将不能正常工作电吉他将不能正常工作C.C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.D.弦振动过程中弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化线圈中的电流方向不断变化解析解析:因铜质弦不能被磁化因铜质弦不能被磁化,故铜质弦不能使电吉他正常工作故铜质弦不能使电吉他正常工作,故选项故选项A A错误错误;若取走磁

28、体若取走磁体,弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号,音箱不能音箱不能发声发声,选项选项B B正确正确;根据法拉第电磁感应定律知根据法拉第电磁感应定律知,增加线圈匝数可以增大增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势,选项选项C C正确正确;弦振动过程中弦振动过程中,线圈中感应电流的磁线圈中感应电流的磁场方向发生变化场方向发生变化,所以电流方向不断变化所以电流方向不断变化,选项选项D D正确正确.3 3.(2013.(2013海南卷海南卷,10)(,10)(多选多选)如图如图,在水平光滑桌面上在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚两相同的矩形刚性小线圈

29、分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线且每个小线圈都各有一半面积在金属框内圈都各有一半面积在金属框内,在金属框接通逆时针方向电流的瞬间在金属框接通逆时针方向电流的瞬间()BCBCA.A.两小线圈会有相互靠拢的趋势两小线圈会有相互靠拢的趋势B.B.两小线圈会有相互远离的趋势两小线圈会有相互远离的趋势C.C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时右边小线圈中感应电流沿逆时针方向针方向解析解析:通电绝缘金属框内部磁场较外部磁场强通电绝缘金属框内部磁场较外部磁场强,由楞次定律由楞次定律,通电瞬间通电瞬间,左右两个小线圈均感应出顺时针方向的感应电流左右两个小线圈均感应出顺时针方向的感应电流,由于两线圈相邻两边由于两线圈相邻两边的电流方向相反的电流方向相反,故两线圈相互排斥故两线圈相互排斥,有相互远离的趋势有相互远离的趋势,综上可知综上可知,选选项项B,CB,C正确正确.