人教版 (新课标)选修33 楞次定律示范课课件ppt

这是一份人教版 (新课标)选修33 楞次定律示范课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了磁通量，切割磁感线，平面内，磁感线，感应电流，电磁感应，答案D，答案A，答案C，答案B等内容，欢迎下载使用。
1．电磁感应现象(Ⅰ)2．磁通量(Ⅰ)3．法拉第电磁感应定律(Ⅱ)4．楞次定律(Ⅱ)5．自感、涡流(Ⅰ)
本章考查的热点有楞次定律、法拉第电磁感应定律及应用，题型以选择题为主，也有本章知识与电路、力学、能量转化和守恒知识相结合进行综合考查． 复习时应注意理解本章的基本概念和基本规律，抓住两个定律(楞次定律和法拉第电磁感应定律)和等效电路，理解并熟练掌握安培定则、左手定则、右手定则的应用条件及其所判断的物理量之间的因果关系．
一、电磁感应现象1．产生感应电流的条件：穿过闭合电路的 发生变化．
2．引起磁通量变化的常见情况(1)闭合电路的部分导体做 运动，导致Φ变；(2)线圈在磁场中 ，导致Φ变；(3)线圈面积或磁场 变化，导致Φ变．
[特别提醒]　电磁感应现象的实质是产生感应电动势，只有电路闭合时才产生感应电流．
二、右手定则和楞次定律1．右手定则 (1)内容：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 ；让 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 的方向． (2)适用情况：闭合电路的部分导体 产生感应电流．
2.楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的 的变化．(2)适用情况：所有 现象．
(3)楞次定律的推广对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因：①阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；②阻碍相对运动——“来拒去留”；③使线圈平面有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；④阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．
3．安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用现象对比
1. 处在磁场中的一闭合线圈，若没有产生感应电流，则可以判定 (　　)A．线圈没有在磁场中运动B．线圈没有做切割磁感线运动C．磁场没有发生变化D．穿过线圈的磁通量没有发生变化
解析：要发生电磁感应现象，产生电流，必须是穿过线圈的磁通量发生变化，否则无感应电流．只有D项正确．
2．如图9－1－1所示，一个长直导线穿过圆环导线的中心，并与圆环导线平面垂直，当长直导线中的电流逐渐减小时，圆环内将 (　　)A．没有感应电流B．有逆时针方向的感应电流(从上往下看)C．有顺时针方向的感应电流(从上往下看)D．有感应电流，但方向不好确定
解析：据安培定则可判断通电导线所产生的磁场是以导线为圆心的同心圆，故圆环导线所在平面与同心圆所在平面平行，圆环导线中磁通量始终为零，故没有感应电流．A项正确．
3．如图9－1－2所示，将一个矩形小线圈放在一个大匀强磁场中，线圈平面平行于磁感线，则线圈中有感应电流产生的是 (　　)A．当矩形线圈做平行于磁感线的 平动B．当矩形线圈做垂直于磁感线的平行移动C．当矩形线圈绕AB边做转动时D．当矩形线圈绕BC边做转动时
解析：当线圈平行于磁感线和垂直于磁感线平动时，线圈的磁通量均不变，不会有感应电流产生，A、B均错误；当矩形线圈绕AB轴转动时，其磁通量做周期性变化，线圈中有感应电流产生，C正确；但当以BC为轴转动时，线圈中的磁通量始终为零，不会产生感应电流，D错误．
4．在图9－1－3所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是 (　　)A．a、b两个环　　　　　B．b、c两个环C．a、c两个环 D．a、b、c三个环
解析：当滑片左右滑动时，通过a、b的磁通量变化，而通过c环的合磁通量始终为零，故a、b两环中产生感应电流，而c环中不产生感应电流．
5．如图9－1－4所示是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是 (　　)
图9－1－4 A．①② B．②③ C．③④ D．①④
解析：根据楞次定律可确定感应电流的方向：对③，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．同理分析④正确．
[典例启迪][例1]　如图9－1－5(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9－1－5(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
[思路点拨]　解答本题时可按以下思路分析：
[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．
[归纳领悟]楞次定律的使用步骤
[题组突破]1．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图9－1－6所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 (　　)A．从a到b，上极板带正电 B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电 D．从b到a，下极板带正电
解析：在N极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁感线方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流过线圈的电流方向向下，外电路电流由b流向a，同时线圈作为电源，下端应为正极，则电容器下极板电势高，带正电．D项正确．
2．如图9－1－7所示，在平面上有两条相互垂直且彼此绝缘的长通电直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系．四个相同的闭合圆形线圈在四个象限中完全对称地放置，两条导线中电流大小与变化情况相同，电流方向如图所示，当两条导线中的电流都开始增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是 (　　)
A．线圈a中无感应电流B．线圈b中无感应电流C．线圈c中无感应电流D．线圈d中有逆时针方向的感应电流
解析：由安培定则判断磁场方向如右图所示，故线圈a、c中有感应电流．再根据楞次定律可知线圈a中感应电流为逆时针，c中为顺时针，A、C错．而线圈b、d中合磁通量为零，无感应电流，B对D错．
[典例启迪][例2]　一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心．若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空 时，下列说法错误的是 (　　)A．由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势下端高B．由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势上端高C．沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势上端高D．沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势
[思路点拨]　解答本题时应注意以下三个方面：(1)确定金属杆所在处的地磁场方向；(2)确定金属杆的运动方向；(3)感应电动势的方向即为右手定则中四指的指向．
解析：赤道上方的地磁场方向是由南指向北，根据右手定则，飞机由东向西飞行时，杆下端电势高，而飞机由西向东飞行时，杆上端电势高，故A、B对．若飞机沿经过地磁极的那条经线由南向北或由北向南水平飞行时，杆均不切割磁感线，杆中不会产生感应电动势，故C错、D正确．
[归纳领悟](1)若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应电动势的方向而不能用右手定则．(2)若是导体做切割磁感线运动产生感应电动势，用右手定则判断其方向较为简单，用楞次定律进行判定也可以，但较为麻烦．
[题组突破]3．如图9－1－8所示，MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根杆，导轨和横杆均为导体，有匀强磁场垂直于导轨所在的平面，方向如图所示．用I表示回路中的电流，则 (　　)
A．当AB不动而CD向右滑动时，I≠0且沿顺时针方向B．当AB向左、CD向右滑动且速度相等时，I＝0C．当AB、CD都向右滑动且速度相等时，I＝0D．当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，I≠0，且沿逆时针方向
解析：选项A中，由右手定则可知，电流沿逆时针方向；选项B中，当AB向左、CD向右滑动时，回路ABDC的磁通量变化，I≠0；选项C中，当AB、CD都向右滑动且速度相等时，回路ABDC的面积不变，磁通量不变化，I＝0；选项D中，AB、CD都向右滑动，AB速度大于CD时，回路ABDC的面积减小，磁通量变化，I≠0.根据楞次定律，电流方向沿顺时针方向，故选C.
4．如图9－1－9所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面，则线框中感应电流的方向是 (　　)
A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是 a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
解析：线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的方向为d→c→b→a→d；线框过竖直位置继续向左摆动过程中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B正确．
[典例启迪][例3]　如图9－1－10所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经标出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是 (　　)
A．当金属棒ab向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B．当金属棒ab向右匀速运动时， a点电势高于b点，c点与d点为等电势C．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D．当金属棒ab向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
[思路点拨]　解答本题首先要明确磁场的方向，再假设能形成闭合电路，然后用右手定则判断感应电流的电流方向，从而判断电势的高低端．
[解析]　当金属棒ab向右匀速运动切割磁感线时，金属棒产生恒定感应电动势，由右手定则判断电流方向为a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点，可以判断b点电势高于a点．又左线圈中的感应电动势恒定，则感应电流也恒定，所以穿过右线圈的磁通量保持不变，不产生感应电流，c点与d点等电势，故A、B错误．当金属棒ab向右加速运动时，由右手定则可推断φb>φa，电流沿逆时针方向，又由E＝Blv可知ab导体两端的E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是沿逆时针方向的，并且磁感应强度不断增强，所以右边电路的线圈中向上的磁通量不断增加．由楞次定律可判断右边电路的感应电流应沿逆时针方向，而在右边电路中，感应电动势仅产生于绕在铁芯上的那部分线圈上，把这个线圈看成电源，由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d，所以d点电势高于c点，故C错误，D正确．
[归纳领悟](1)应用楞次定律判断感应电流方向的步骤①确定原磁场的方向；②明确回路中磁通量的变化情况；③应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流的磁场的方向；④应用安培定则，确定感应电流的方向．
(2)楞次定律和右手定则的关系①从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合回路的一部分导体，即一段导体做切割磁感线的运动．②从适用范围上说，楞次定律可应用于因磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导体切割磁感线运动的情况)，右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况．因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况．
[题组突破]5．如图9－1－11所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是 (　　) ①向右加速运动　　②向左加速运动 ③向右减速运动 ④向左减速运动 A．①②　　　　　　　　　　B．①④ C．②③ D．②④
解析：当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项①不正确．若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项③是正确的．同理可判断②项是正确的，④项是错误的．
6．如图9－1－12所示，在匀强磁场中放有平行金属导轨，它与大线圈M相连接，要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的祼金属棒ab的运动情况是(两线圈共面) (　　)A．向右匀速运动 B．向左匀速运动C．向右减速运动 D．向右加速运动
解析：欲使N线圈中产生顺时针的感应电流，感应电流的磁场方向应垂直于纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向的逐渐减小的电流，该电流产生的穿过N线圈的磁通量在减少；二是M中有逆时针方向的逐渐增大的电流，该电流产生的穿过N线圈的磁通量在增大．因此，对于第一种情况，应使ab减速向右运动；对于第二种情况，应使ab加速向左运动．当ab匀速运动时，在M中产生的感应电流是稳定的，穿过N线圈的磁通量不在变化，N中无感应电流．
7．(2010·巢湖模拟)如图9－1－13所示，螺线管的导线的两端与两平行金属板相接，一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间，并处于静止状态，若条形磁铁突然插入线圈时，小球的运动情况是 (　　)A．向左摆动 B．向右摆动C．保持静止 D．无法判定
解析：当条形磁铁插入线圈中时，线圈中向左的磁场增强．由楞次定律可判定金属板左端电势高，故带负电的小球将向左摆动，A正确．
如图9－1－14所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.在这个过程中， 线圈中感应电流 (　　)A．沿abcd流动B．沿dcba流动C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
[自主尝试]　(试一试，能否做到正确解答)
本题易错选D或C.由于条形磁铁磁极处的磁场较强，而误认为穿过位置Ⅱ的磁通量最多．其错误原因是不明确“穿过”的含义，所谓“穿过”应是磁感线垂直穿过或磁场有垂直方向的分量穿过线圈，与abcd平面平行的磁感线不叫穿过．
由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少．如图所示，线圈从位置Ⅰ到Ⅱ，穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线框中产生的感应电流的方向为abcd，线圈从位置Ⅱ到Ⅲ，穿过abcd自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcd.故本题答案为A.