高考物理难点精讲 电磁感应

高考物理难点精讲 电磁感应内容摘要：

1、第 1 页 共 23 页高三复习难点精讲：电磁感应第 1 课时：电磁感应现象 愣次定律基础知识 一、电磁感应1电磁感应现象只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流2产生感应电流的条件：合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致 变化;线圈在磁场中转动导致 变化磁感应强度随时间或位置变化,或闭合回路变化导致 变化注意: 磁通量的变化，应注意方向的变化，如某一面积为 S 的回路原来的感应强度垂直纸面向里，如图所示，后来磁感应强度的方向恰好与原来相反，则回路中磁通量的变化最为2不是零论回路是否闭合,只要穿过线圈的磁通量发生变 2、化, 线圈中就有感应电动势产生,果回路闭合, 则有感应电流,如果回路不闭合，则只能出现感应电动势，而不会形成持续的电流我们看变化是看回路中的磁通量变化，而不是看回路外面的磁通量变化【例 1】线圈在长直导线电流的磁场中，作如图所示的运动：A 向右平动；B 向下平动，C、绕轴转动（向外） ， D、从纸面向纸外作平动，E、向上平动（E 线圈有个缺口） ，判断线圈中有没有感应电流。 解析：A向右平移，穿过线圈的磁通量没有变化，故 A 线圈中没有感应电流；B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电动势和感应电流；C绕轴转动穿过线圈的磁通量变化（开始时减少） ，必产生感应电动势和感应电流；D离纸面向外， 3、线圈中磁通量减少，故情况同 向上平移，穿过线圈的磁通量增加，故产生感应电动势，但由于线圈没有闭合电路，因而无感应电流因此，判断是否产生感应电流关键是分清磁感线的疏密分布，进而判断磁通量是否变化答案：有感应电流【例 2】如图所示，当导线 通以向右方向电流的瞬间，则 电流的方向（ B ）A由 C 向 d 向 电流产生D情况都有可能解析：当 通以如图方向电流的瞬间，闭合回路 磁场方向向外增加，则根据楞次定律，感应电流产生磁场的方向应当垂直纸面向里，再根据安培定则可知， d 到 C，所以 B 结论正确二、开右手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直第 2 页 共 23 页穿过手心 4、，手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指向导线运动的方向, 四指所指的方向即为感应电流方向.【例 3】图中为地磁场磁感线的示意图，在南半球地磁场的竖直分量向上，飞机在南半球上空匀速飞行，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差设飞行员左方机翼末端处的电势为 方机翼末端处的电势为 ）A若飞机从西往东飞， ；B 若飞机从东往西飞， ；C若飞机从南往北飞， ；D若飞机从北往南飞， ；解析：在地球南半球，地磁场在竖直方向上的分量是向上的，飞机在空中水平飞行时，飞行员的右手掌向上，大姆指向前（飞行方向） ，则其余四指指向了飞行员的左侧，就是感应电流的方向，而右手定则判断 5、的是电源内部的电流方向，故飞行员右侧的电势总比左侧高，与飞行员和飞行方向无关故选项 B、D 正确。 点评：这是一道典型用右手定则来判断感应电流方向的试题试题的难度不大，但是若不确定飞机在南半球上空任何方向平向飞行时总是左侧的电势高，则可能得出 B、C 或 A、外必须明确的是楞次定律和右手定则均是判断电源内部的电流方向，在电源内部，电流是从电势低的方向流向电势高的方向)楞次定律: 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化磁场 阻碍 变化主语 谓语 宾语主语磁场的定语是“感应电流的” ；谓语的状语是“总是” ；宾语的定语是“引起感应电流的磁通量的” (2)对“阻碍” 的理解这里的“阻碍”不可 6、理解为“相反” ，感应电流产生的磁场的方向，当原磁场增加时，则与原磁场方向相反，当原磁场减弱时，则与原磁场方向相同；也不可理解为“阻止” ，这里是阻而未止(3)楞次定律的另一种表达:对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变化的趋势。 (4)楞次定律应用时的步骤先看原磁场的方向如何 再看原磁场的变化（增强还是减弱） 根据楞次定律确定感应电流磁场的方向再利用安培定则，根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向【例 4】如图所示，小金属环靠近大金属环，两环互相绝缘，且在同一平面内，小圆环有一半面积在大圆环内，当大圆环接通电源的瞬间，小圆环中感应电流的情况是（C） 接通电源后，大环内的磁感线分布比大环外的磁感 7、线分布要密所以小环在大环内部分磁通量大于环外部分磁通量所以小环内总磁通量向里加强，则小环中的感应电方向为逆时针方向【例 5】如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电导线的下方，当通电直导线中电流 I 增大时，圆环的面积 S 和橡皮绳的长度 L 将变化：S 增大；S 减小；L 变短正确的是（C）第 3 页 共 23 页A.; B. ; C.; D. 解析:根据楞次定律效果法可知，当穿过金属环内的磁通量增大时，要阻碍磁通量变大，则环面积应变小或远离导线选取 C.【例 6】如图所示，闭合线框 分别绕轴线 转动当 逆时针转动时俯视图） ，问 何转动。 解析：由于 转时会使 产生感应电流，根据楞 8、次定律中 “感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动 ”的感应电流将阻碍 线框间有吸引力作用，因此线框 随 时针转动，只不过稍微慢了些思考：(1)阻碍相对运动体现了怎样的能量关系。 (2)楞次定律所反映的实际是对原磁通量的补偿效果根据实际情况，这种补偿可分为哪几种。 （运动补偿、面积、电流、磁感应强度、速度、力等的补偿效果）【例 7】如图所示，用一种新材料制成一闭合线圈，当它浸入液氮中时，会成为超导体，这时手拿一永磁体，使任一磁极向下，放在线圈的正上方，永磁体便处于悬浮状态，这种现象称为超导体磁悬浮，可以用电磁感应及有关知识来解释这一现象解析：当磁体放到线圈上方的过程中穿过线圈的磁通量由无到有 9、发生变化于是超导线圈中产生感应电流，由于超导线圈中电阻几乎为零，产生的感应电流极大，相应的感应磁场也极大；由楞次定律可知感应电流的磁场相当于永磁体，与下方磁极的极性相同，永磁体将受到较大的向上的斥力，当永磁体重力与其受到磁场力相平衡时，永滋体处于悬浮状态【例 8】在光滑水平面上固定一个通电线圈，如图所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，那么下面正确的判断是（）铝块看成由无数多片横向的铝片叠成，每一铝片又由可看成若干闭合铝片框组成；如图。 当它接近或离开通电线圈时，由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化，所以在每个闭合的铝片框内都要产生感应电流。 产生感应电流的原因是它接近或离开通电线圈，产生感应电流的 10、效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要作减速运动，所以 A,C 错，B 正确。 由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，故作匀速运动,D 正确。 故答案为 1、楞次定律的理解与应用理解楞次定律要注意四个层次:谁阻碍谁?是感应电流的磁通量阻碍原磁通量;阻碍什么?阻碍的是磁通量的变化而不是磁通量本身;如何阻碍?当磁通量增加时, 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,当磁通量减小时, 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即”增反减同”; 结果如何? 阻碍不是阻止, 只是延缓了磁通量变化的快慢 ,结果是增加的还是增加,阻碍” 表示了能量的转化关系, 正因为存在 11、阻碍作用 ,才能将其它形式的能量转化为电能; 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动.【例 9】如图所示，一个电感很大的线圈通过电键与电源相连，在其突出部分的铁芯上套有一个很轻的铝环，关于打开和闭合电键时将会发生的现象，有以下几种说法：闭合电 4 页 共 23 页键瞬间，铝环会竖直向上跳起；打开电键瞬间，铝环会增大对线圈的压力；闭合电键瞬间，铝环会增大对线圈的压力；打开电键瞬间，铝环会竖直向上跳起。 其中判断正确的是( )A.;B.;C.;D. ;解析:此线圈通电后是一电磁铁，由安培定则可判定，通电后线圈中的磁场方向是竖直向下的，线圈上端为 S 极、下端为 N 极。 由楞次定律可知闭合电键瞬 12、间，铝环中感应电流的磁场方向向上，要阻碍穿过环的磁通量的增加，因此环的上端面呈 N 极、下端面呈 S 极，同极性相对，环和线圈互相排斥，由于电流变化率大，产生的感应电流磁场也较强、 ，相互间瞬间排斥力大到可知较轻的铝环向上跳起。 同样分析可知，打开电键瞬间,环和线圈是两个异种极性相时，铝环会增大对线圈的压力。 因此，只有正确，应选 A.【例 10】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 垂直于磁感线方向，以速度 v 匀速通过磁场，如图所示，从 进入磁场算起 画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象线框中感应电流的方向解析：线框穿过 13、磁场的过程可分为三个阶段进入磁场阶段（只有 在磁场中），在磁场中运动阶段（ab、边都在磁场中） ，离开磁场阶段（只有 在磁场中） （1 ） 线框进入磁场阶段： t 为 Ol/v线框进入磁场中的面积线性增加，S=lvt，最后为 BS=线框在磁场中运动阶段：t 为 l/v2l/v，线框磁通量为 BS=持不变线框离开磁场阶段，t 为 2l/v3l/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【例 11】如图所示，导线框 导线 同一平面内，直导线中通有恒定电流 I，当线框由左向右匀速通过直导线过程中，线框中感应电流的方向是A先 终是 电导线 生的磁场，在 侧是穿出纸面为“” ，在 侧是穿入纸面的“” ，线框由左向右运动至 与 合过程中，线框回路中 “”增加，由楞次定律判定感应电流方向为 在看线框面积各有一半在 、右两侧的一个特殊位置，如图所示，此位置上线框回路中的合磁通量为零从 与 合运动至图的位置，是“”减少（或“”增加） 由 114 位置运动至 与 合位置，是“”继续减少（或“”继续增加）。