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第九章 電磁感應(yīng)
1、電磁感應(yīng)屬于每年重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一，試題綜合程度高，難度較大。
2、本章的重點(diǎn)是：電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件、磁通量、應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向、感生、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算。公式E=Blv的應(yīng)用，平動(dòng)切割、轉(zhuǎn)動(dòng)切割、單桿切割和雙桿切割，常與力、電綜合考查，要求能力較高。圖象問(wèn)題是本章的一大熱點(diǎn)，主要涉及ф-t圖、B-t圖、和I-t圖的相互轉(zhuǎn)換，考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的靈活應(yīng)用。
3、近幾年高考對(duì)本單元的考查，命題頻率較高的是感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件和方向的判定，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場(chǎng)、電路、力學(xué)等知識(shí)的綜合題，以及電磁感應(yīng)與實(shí)際相結(jié)合的問(wèn)題，如錄音機(jī)、話筒、繼電器、日光燈的工作原理等．
第一課時(shí) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律
【要求】
1、通過(guò)探究得出感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系，并會(huì)敘述楞次定律的內(nèi)容。
2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的回放分析，體會(huì)楞次定律內(nèi)容中“阻礙”二字的含義，感受“磁通量變化”的方式和途徑，并用來(lái)分析一些實(shí)際問(wèn)題。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象—感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件
1、內(nèi)容：只要通過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．
2、條件： ①____________； ②____________．
二、感應(yīng)電流方向——楞次定律
1、感應(yīng)電流方向的判定：方法一：右手定則 ； 方法二：楞次定律。
2、楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
3、掌握楞次定律，具體從下面四個(gè)層次去理解：
①誰(shuí)阻礙誰(shuí)——感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁場(chǎng)的磁通量．
②阻礙什么——阻礙的是穿過(guò)回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身．
③如何阻礙——原磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，即“增反減同”．
④阻礙的結(jié)果——阻礙并不是阻止，結(jié)果是增加的還增加，減少的還減少．
知識(shí)點(diǎn)一磁通量及磁通量的變化
磁通量變化△ф=ф2-ф1，一般存在以下幾種情形：
①投影面積不變，磁感強(qiáng)度變化，即△ф=△B?S；
②磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，投影面積發(fā)生變化，即△ф=B?△S。其中投影面積的變化又有兩種形式：
A．處在磁場(chǎng)的閉合回路面積發(fā)生變化，引起磁通量變化；
B．閉合回路面積不變，但與磁場(chǎng)方向的夾角發(fā)生變化，從而引起投影面積變化．
③磁感應(yīng)強(qiáng)度和投影面積均發(fā)生變化，這種情況少見(jiàn)。此時(shí)，△ф=B2S2-B1S1；注意不能簡(jiǎn)單認(rèn)為△ф=△B?△S。
【應(yīng)用1】如圖所示，平面M的面積為S，垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，求水平面M由此位置出發(fā)繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)過(guò)60°和轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)磁通量的變化量。
導(dǎo)示：初位置時(shí)穿過(guò)M的磁通量為：ф1=B?S；
當(dāng)平面M轉(zhuǎn)過(guò)60°后，磁感線仍由下向上穿過(guò)平面，且θ=60°所以ф2=B?S cos 60°=BS/2。
當(dāng)平面轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，原平面的“上面”變?yōu)椤跋旅妗�，而“下面”則成了“上面”，所以對(duì)平面M來(lái)說(shuō)，磁感線穿進(jìn)、穿出的順序剛好顛倒，為了區(qū)別起見(jiàn)，我們規(guī)定M位于起始位置時(shí)其磁通量為正值，則此時(shí)其磁通量為負(fù)值，即：ф3=-BS
由上述得，平面M轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)其磁通量變化為：
△ф1=│ф2-ф1│=BS/2
平面M轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)其磁通量變化為：
△ф2=│ф3-ф1│=2BS。
1、必須明確S的物理意義。
2、必須明確初始狀態(tài)的磁通量及其正負(fù)（一定要注意在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁感線相對(duì)于面的穿入方向是否發(fā)生變化）。
3、注意磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)。
知識(shí)點(diǎn)二安培定則、左手定則、右手定則、楞次定律的比較
（1）應(yīng)用現(xiàn)象
（2）應(yīng)用區(qū)別：關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系
①因電而生磁(I→B) →安培定則
②因動(dòng)而生電(v、B→I安）→右手定則
③因電而受力(I、B→F安）→左手定則
【應(yīng)用2】如圖所示，兩個(gè)線圈套在同一個(gè)鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)表示．左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌垂直方向上放著金屬棒ab,金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）
A．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)
B．當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)與d點(diǎn)為等電勢(shì)
C．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，c點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)
D．當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)
導(dǎo)示：選擇BD。在圖中ab棒和右線圈相當(dāng)于電源。當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則，可以判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)右線圈在磁通量沒(méi)有變化，所以，右線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，c點(diǎn)與d點(diǎn)為等電勢(shì)。
當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)右線圈在磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可以判定d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)。
類(lèi)型一探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件
【例1】如圖，在通電直導(dǎo)線A、B周?chē)�有一個(gè)矩形線圈abcd，要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，你認(rèn)為有哪些方法？
導(dǎo)示: 當(dāng)AB中電流大小、方向發(fā)生變化、abcd線圈左右、上下平移、或者繞其中某一邊轉(zhuǎn)動(dòng)等都可以使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
類(lèi)型二感應(yīng)電流方向的判定
判定感應(yīng)電流方向的步驟：
①首先明確引起感應(yīng)電流的原磁場(chǎng)方向．
②確定原磁場(chǎng)的磁通量是如何變化的．
③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向——“增反減同”．
④利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向．
【例2】如圖所示，導(dǎo)線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線通有恒定電流I，當(dāng)線圈由左向右勻速通過(guò)直導(dǎo)線時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的方向是（ ）
A.先abcd后dcba，再abcd
B.先abcd，后dcba
C.始終dcba
D.先dcba，后abcd，再dcba
導(dǎo)示：選擇D。當(dāng)線圈由左向右勻速通過(guò)直導(dǎo)線時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量先向外增大，當(dāng)導(dǎo)線位于線圈中間時(shí)磁通量減小為O；然后磁通量先向里增大，最后又減小到O。
類(lèi)型三楞次定律推論的應(yīng)用
楞次定律的“阻礙”含義，可以推廣為下列三種表達(dá)方式：
①阻礙原磁通量（原電流）變化．（線圈的擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)）—“增反減同”
②阻礙（磁體的）相對(duì)運(yùn)動(dòng)，（由磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起感應(yīng)電流）．—“來(lái)推去拉”
③從能量守恒角度分析：能量的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)量度的，這一點(diǎn)正是楞次定律的根據(jù)所在，楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。
【例3】如圖所示，光滑固定導(dǎo)體M、N水平放置，兩根導(dǎo)體捧P、Q平行放于導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路．當(dāng)一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)（ ）
A、P、Q將互相靠攏
B、P、Q將互相遠(yuǎn)離
C、磁鐵的加速度仍為g
D、磁鐵的加速度小于g
導(dǎo)示： 方法一：設(shè)磁鐵下端為N極，如圖所示，根據(jù)楞次定律可判斷P、Q中的感應(yīng)電流方向。根據(jù)左手定則可判斷P、Q所受安培力的方向�？梢�(jiàn)P、Q將互相靠攏。由于回路所受安培力的合力向下，由牛頓第三定律，磁鐵將受到反作用力，從而加速度小于g。當(dāng)磁鐵下端為S極時(shí)，根據(jù)類(lèi)似的分析可得到相同的結(jié)果。所以，本題應(yīng)選A、D。
方法二：根據(jù)楞次定律知：“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙原磁通量的變化”，為阻礙原磁通量的增加，P、Q只有互相靠攏來(lái)縮小回路面積，故A正確，B錯(cuò)。楞次定律可以理解為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可把PQMN回路等看為一個(gè)柱形磁鐵，為了阻礙磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，等效磁鐵的上面必產(chǎn)生一個(gè)同名磁極來(lái)阻礙磁鐵的下落，故磁鐵的加速度必小于g，故C錯(cuò)D正確。
1、如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的用來(lái)測(cè)量風(fēng)速的裝置。請(qǐng)解釋這個(gè)裝置是怎樣工作的。
2、已知一靈敏電流計(jì)，當(dāng)電流從正接線柱流入時(shí)，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)接成圖示電路，當(dāng)條形磁鐵按如圖所示情況運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下判斷正確的是（ ）
A．甲圖中電流表偏轉(zhuǎn)方向向右
B．乙圖中磁鐵下方的極性是N極
C．丙圖中磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向向下
D．丁圖中線圈的繞制方向與前面三個(gè)相反
3、（贛榆縣教研室2008年期末調(diào)研）如甲圖所示，
光滑的水平桌面上固定著一根絕緣的長(zhǎng)直導(dǎo)線，可以自由移動(dòng)的矩形導(dǎo)線框abcd靠近長(zhǎng)直導(dǎo)線放在桌面上。當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流按乙圖所示的規(guī)律變化時(shí)（甲圖中電流所示的方向?yàn)檎�方向），則（）
A．在t2時(shí)刻，線框內(nèi)沒(méi)有電流，線框不受力
B．t1到t2時(shí)間內(nèi)，線框內(nèi)電流的方向?yàn)閍bcda
C．t1到t2時(shí)間內(nèi)，線框向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
D．t1到t2時(shí)間內(nèi)，線框受到磁場(chǎng)力對(duì)其做負(fù)功
答案：1.略 2.ABD 3.BD


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