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2012届高考物理考点重点电磁感应复习

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第九章 电磁感应
1、电磁感应属于每年重点考查的内容之一,试题综合程度高,难度较大。
2、本章的重点是:电磁感应产生的条件、磁通量、应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向、感生、动生电动势的计算。公式E=Blv的应用,平动切割、转动切割、单杆切割和双杆切割,常与力、电综合考查,要求能力较高。图象问题是本章的一大热点,主要涉及ф-t图、B-t图、和I-t图的相互转换,考查楞次定律和法拉第电磁感应定律的灵活应用。
3、近几年高考对本单元的考查,命题频率较高的是感应电流产生的条件和方向的判定,导体切割磁感线产生感应电动势的计算,电磁感应现象与磁场、电路、力学等知识的综合题,以及电磁感应与实际相结合的问题,如录音机、话筒、继电器、日光灯的工作原理等.
第一课时 电磁感应现象 楞次定律
【要求】
1、通过探究得出感应电流与磁通量变化的关系,并会叙述楞次定律的内容。
2、通过实验过程的回放分析,体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义,感受“磁通量变化”的方式和途径,并用来分析一些实际问题。
【知识再现】
一、电磁感应现象―感应电流产生的条件
1、内容:只要通过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生.
2、条件: ①____________; ②____________.
二、感应电流方向――楞次定律
1、感应电流方向的判定:方法一:右手定则 ; 方法二:楞次定律。
2、楞次定律的内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
3、掌握楞次定律,具体从下面四个层次去理解:
①谁阻碍谁――感应电流的磁通量阻碍原磁场的磁通量.
②阻碍什么――阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身.
③如何阻碍――原磁通量增加时,感应电流磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”.
④阻碍的结果――阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少.
知识点一磁通量及磁通量的变化
磁通量变化△ф=ф2-ф1,一般存在以下几种情形:
①投影面积不变,磁感强度变化,即△ф=△B?S;
②磁感应强度不变,投影面积发生变化,即△ф=B?△S。其中投影面积的变化又有两种形式:
A.处在磁场的闭合回路面积发生变化,引起磁通量变化;
B.闭合回路面积不变,但与磁场方向的夹角发生变化,从而引起投影面积变化.
③磁感应强度和投影面积均发生变化,这种情况少见。此时,△ф=B2S2-B1S1;注意不能简单认为△ф=△B?△S。
【应用1】如图所示,平面M的面积为S,垂直于匀强磁场B,求水平面M由此位置出发绕与B垂直的轴转过60°和转过180°时磁通量的变化量。
导示:初位置时穿过M的磁通量为:ф1=B?S;
当平面M转过60°后,磁感线仍由下向上穿过平面,且θ=60°所以ф2=B?S cos 60°=BS/2。
当平面转过180°时,原平面的“上面”变为“下面”,而“下面”则成了“上面”,所以对平面M来说,磁感线穿进、穿出的顺序刚好颠倒,为了区别起见,我们规定M位于起始位置时其磁通量为正值,则此时其磁通量为负值,即:ф3=-BS
由上述得,平面M转过60°时其磁通量变化为:
△ф1=│ф2-ф1│=BS/2
平面M转过180°时其磁通量变化为:
△ф2=│ф3-ф1│=2BS。
1、必须明确S的物理意义。
2、必须明确初始状态的磁通量及其正负(一定要注意在转动过程中,磁感线相对于面的穿入方向是否发生变化)。
3、注意磁通量与线圈匝数无关。
知识点二安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较
(1)应用现象
(2)应用区别: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安)→右手定则
③因电而受力(I、B→F安)→左手定则
【应用2】如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经表示.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.当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点为等电势
C.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点
D.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点
导示:选择BD。在图中ab棒和右线圈相当于电源。当导体棒向右匀速运动时,根据右手定则,可以判断b点电势高于a点,此时通过右线圈在磁通量没有变化,所以,右线圈中不产生感应电流,c点与d点为等电势。
当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,此时通过右线圈在磁通量逐渐增大,根据楞次定律可以判定d点电势高于c点。
类型一探究感应电流产生的条件
【例1】如图,在通电直导线A、B周围有一个矩形线圈abcd,要使线圈中产生感应电流,你认为有哪些方法?
导示: 当AB中电流大小、方向发生变化、abcd线圈左右、上下平移、或者绕其中某一边转动等都可以使线圈中产生感应电流。
类型二感应电流方向的判定
判定感应电流方向的步骤:
①首先明确引起感应电流的原磁场方向.
②确定原磁场的磁通量是如何变化的.
③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向――“增反减同”.
④利用安培定则确定感应电流的方向.
【例2】如图所示,导线框abcd与导线在同一平面内,直导线通有恒定电流I,当线圈由左向右匀速通过直导线时,线圈中感应电流的方向是( )
A.先abcd后dcba,再abcd
B.先abcd,后dcba
C.始终dcba
D.先dcba,后abcd,再dcba
导示:选择D。当线圈由左向右匀速通过直导线时,穿过线圈的磁通量先向外增大,当导线位于线圈中间时磁通量减小为O;然后磁通量先向里增大,最后又减小到O。
类型三楞次定律推论的应用
楞次定律的“阻碍”含义,可以推广为下列三种表达方式:
①阻碍原磁通量(原电流)变化.(线圈的扩大或缩小的趋势)―“增反减同”
②阻碍(磁体的)相对运动,(由磁体的相对运动而引起感应电流).―“来推去拉”
③从能量守恒角度分析:能量的转化是通过做功来量度的,这一点正是楞次定律的根据所在,楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。
【例3】如图所示,光滑固定导体M、N水平放置,两根导体捧P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路.当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
A、P、Q将互相靠拢
B、P、Q将互相远离
C、磁铁的加速度仍为g
D、磁铁的加速度小于g
导示: 方法一:设磁铁下端为N极,如图所示,根据楞次定律可判断P、Q中的感应电流方向。根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向。可见P、Q将互相靠拢。由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律,磁铁将受到反作用力,从而加速度小于g。当磁铁下端为S极时,根据类似的分析可得到相同的结果。所以,本题应选A、D。
方法二:根据楞次定律知:“感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的变化”,为阻碍原磁通量的增加,P、Q只有互相靠拢来缩小回路面积,故A正确,B错。楞次定律可以理解为感应电流的磁场总要阻碍导体间的相对运动,可把PQMN回路等看为一个柱形磁铁,为了阻碍磁铁向下运动,等效磁铁的上面必产生一个同名磁极来阻碍磁铁的下落,故磁铁的加速度必小于g,故C错D正确。
1、如图是某同学设计的用来测量风速的装置。请解释这个装置是怎样工作的。
2、已知一灵敏电流计,当电流从正接线柱流入时,指针向正接线柱一侧偏转,现把它与线圈串联接成图示电路,当条形磁铁按如图所示情况运动时,以下判断正确的是( )
A.甲图中电流表偏转方向向右
B.乙图中磁铁下方的极性是N极
C.丙图中磁铁的运动方向向下
D.丁图中线圈的绕制方向与前面三个相反
3、(赣榆县教研室2008年期末调研)如甲图所示,
光滑的水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线,可以自由移动的矩形导线框abcd靠近长直导线放在桌面上。当长直导线中的电流按乙图所示的规律变化时(甲图中电流所示的方向为正方向),则()
A.在t2时刻,线框内没有电流,线框不受力
B.t1到t2时间内,线框内电流的方向为abcda
C.t1到t2时间内,线框向右做匀减速直线运动
D.t1到t2时间内,线框受到磁场力对其做负功

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