选修3-2 第九章 电磁感应 考 纲 展 示 高 考 瞭 望 知识点 要求 电磁感应现象、磙通量 Ⅰ

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1 选修3-2 第九章 电磁感应 考 纲 展 示 高 考 瞭 望 知识点 要求 电磁感应现象、磙通量 Ⅰ
考　纲　展　示 高　考　瞭　望 知识点 要求 电磁感应现象、磙通量 Ⅰ 1.高考对电磁感应部分的考查频率很高，且命 题热点非常集中，主要集中在感应电流的产 生、感应电动势的方向判断、感应电动势的 大小计算；常以选择题的形式考查对基本知 识、基本规律的理解与应用，另外，本部分 知识与其他知识联系密切，如运动学、力 学、能量、直流电路、图象等，以电磁感应 为情景的大综合题在近几年出现的频率非常 高，所占分值也比较重． 2.预计在2011年的高考中，本部分命题热点仍 是滑轨类问题、线框穿过有界匀强磁场的问 题、电磁感应的图象问题、电磁感应的能量 问题；本部分试题以大综合题形式出现的可 能性较大. 感应电流的产生条件 Ⅱ 法拉第电磁感应定律、楞次定律 互感、自感 选修3-2 第九章 电磁感应

2 第1讲 电磁感应产生的条件 楞次定律 1．磁通量的计算 (1)公式：Φ＝ . (2)适用条件：① 磁场；②S是 磁场的有效面积．
第1讲 电磁感应产生的条件 楞次定律 1．磁通量的计算 (1)公式：Φ＝ (2)适用条件：① 磁场；②S是 磁场的有效面积． (3)单位： ，1 Wb＝1 T·m2. BS 匀强 垂直 韦伯

3 2．磁通量的物理意义 (1)可以形象地理解为磁通量就是穿过某一面积的 ． (2)同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁通量 ，当它跟磁场方向 时，磁通量为零． 磁感线的条数 最大 平行

4 1．对磁通量的理解 (1)Φ＝B·S的含义：Φ＝BS只适用于磁感应强度B与面积S垂直的情况．当S与垂直于B的平面间的夹角为θ时，则有Φ＝BScos θ.可理解为Φ＝B(Scos θ)，即Φ等于B与S在垂直于B方向上分量的乘积．也可理解为Φ＝(Bcos θ)S，即Φ等于B在垂直于S方向上的分量与S的乘积．如图9－1－1(1)所示． (2)面积S的含义：S不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积．如图9－1－1(2)所示，S应为线圈面积的一半． (3)多匝线圈的磁通量：多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小．

5 2．磁通量变化的计算 (1)磁感应强度B不变，有效面积S变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B·ΔS. (2)磁感应强度B变化，磁感线穿过的有效面积S不变时，则穿过回路中的磁通 量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝ΔB·S. (3)磁感应强度B和回路面积S同时变化时，则ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1. (4)由于磁通量与线圈的匝数无关，同理，磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受线 圈匝数的影响．

6 1.(2009·武汉模拟)如图9－1－2所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为(　　) 答案：A

7 1．电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量 时，电路中有 产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应．
2．产生感应电流的条件 (1) 回路． (2) 变化． 3．能量转化 发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为 ． 发生变化 电流 闭合 磁通量 电能

8 引起磁通量变化的两种方式 (1)面积变化：由Φ＝BS，S为闭合线圈在匀强磁场中垂直于磁场方向的有效面积，有两种情况： ①导体切割磁感线运动． 如图9－1－3，闭合线圈的部分导体切割磁感线运动(位置1)，导体中有感应电流．整个线圈在磁场中运动(位置2)，导体中无感应电流．

9 ②闭合线圈在磁场中转动． 如图9－1－4，闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴转动，线圈中有感应电流，闭合线圈绕平行于磁感线方向的轴转动，线圈中无感应电流． (2)磁场变化：由于空间分布的磁场发生变化，引起回路磁通量变化．有两种情况： ①永磁体靠近或远离闭合线圈． ②电磁铁(通电螺线管)通过的电流发生变化．

10 2.如图9－1－5所示，竖直放置的长直导线中通过恒定电流，一矩形导线框abcd与通电导线共面放置，且ad边与通电导线平行．下述情况中，能在回路中产生感应电流的是(　　)
C．线框以ab为轴转动 D．线框以直导线为轴转动 E．线框不动，增大导线中的电流

11 解析：由产生感应电流的条件知，只要穿过该闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流，反之则无．
对于选项A，因为当线框向右平动时，磁场变弱，穿过回路的磁通量减小，故回路中应有感应电流，A项正确． 对于选项B，由于线框离通电导线的距离不变，穿过它的磁通量不变，故回路中无感应电流，B项错误． 对于选项C，由于从图示位置转过90°时，穿过回路的磁通量从最大变为零，故回路中应有感应电流，C项正确．

12 对于选项D，可以先画出从上往下看的俯视图，如右图所示(图中虚线为导线框abcd的运动轨迹)，从图中可以看出，线框在任何时刻、转到任何位置时，穿过它的磁感线条数均不变，即磁通量不变，故回路中无感应电流出现，D项错误． 对于选项E，当导线中的电流增强时，线框所在位置的磁场也增强，从而穿过线框的磁通量增大，回路中应有感应电流出现，E项正确． 答案：ACE

13 1．楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总是要 引起感应电流的 的变化． (2)适用情况：所有电磁感应现象． 阻碍 磁通量 2．右手定则 (1)内容：伸开右手，让大拇指跟其余四指 ，并且都跟手掌在同一 ，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向 的方向，其余四指所指的方向，就是感应电流的方向． (2)适用情况： 产生感应电流． 垂直 平面内 导体运动 部分导体运动切割磁感线

14 楞次定律的理解和应用 1．因果关系：应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系．磁通量发 生变化是原因，产生感应电流是结果，原因产生结果，结果又反过来影响原因． 2．楞次定律中“阻碍”的含义

15 3．楞次定律的推广含义的应用 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”． (2)阻碍(导体的)相对运动——“来拒去留”． (3)磁通量增加，线圈面积“缩小”，磁通量减小，线圈面积“扩张”． (4)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象)．

16 3．(2009·浙江，17)如图9－1－6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(　　)

17 A．a→b→c→d→a B．d→c→b→a→d C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d 解析：线框从右侧摆到最低点的过程中，穿过线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d，从最低点到左侧最高点的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方向为d→c→b→a→d，所以选B. 答案：B

18 4．如图9－1－7所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd
4．如图9－1－7所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是(　　) A．一起向左运动 B．一起向右运动 C．ab和cd相向运动，相互靠近 D．ab和cd相背运动，相互远离 解析：电流增强时，电流在abdc回路中产生的垂直向里的磁场增强，回路磁通量增大，根据运动阻变法，可知回路要减小面积以阻碍磁通量的增加，因此，两导体要相向运动，相互靠拢． 答案：C

19 【例1】 下图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，其中表示正确的是(　　)

20 解析：根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项，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．线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥．综合以上分析知，选项C、D正确． 答案：CD

21 感应电流方向的判断方法： 方法一：右手定则(适用于部分导体切割磁感线) 方法二：楞次定律 楞次定律的应用步骤

22 1－1 如图9－1－8所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二者电流大小和方向都相同．一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行，线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间，则下面的说法中正确的是(　　)

23 A．在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量为零
B．在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为零 C．从位置1到位置3的整个过程中，线圈内感应电流的方向发生了变化 D．从位置1到位置3的整个过程中，线圈受到的磁场力的方向保持不变 解析：由右手螺旋定则知A正确，此时穿过线圈的磁通量的变化率最大；从位置1到位置3的整个过程中，穿过线圈的磁通量是先向外逐渐减小到零，然后向里逐渐增大，由楞次定律知C错，D对． 答案：AD

24 【例2】 如图9－1－9所示，老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是(　　)
A．磁铁插向左环，横杆发生转动 B．磁铁插向右环，横杆发生转动 C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动 D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动

25 解析：由于左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动．故A、D两项都错误；由楞次定律知道，感应电流导致的结果总是阻碍引起感应电流的原因，磁体与线圈之间发生相对运动时，感应电流施加的磁场力总是阻碍磁极相对运动的．右环闭合，相当于一线圈，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动．故C项错误，只有B项正确． 答案：B

26 感应电流在原磁场中必然受安培力，因此楞次定律可以有多种表述，记住这些表述，分析问题更简便．
(1)阻碍原磁通量变化——“增反减同” (2)阻碍导体与磁体间相对运动——“来拒去留” (3)使回路的面积发生变化或有变化趋势 (4)阻碍原电流的变化——“自感”

27 2－1　如图9－1－10所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时(　　)
B．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小 C．环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大 D．环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大 解析：由于电流I减小，闭合金属环的磁通量变小，故环通过减小面积来阻碍磁通量减小，即环有缩小的趋势，A项正确． 答案：A

28 【例3】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(　　)
A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动

29 (1)执果索因法： (2)执因索果法：将上面的箭头倒过来即可，下面采用该法求解．

30 解析：由右手定则，PQ向右加速运动，穿过L1的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定则可判断MN向左运动，故A项错．
若PQ向左加速运动，情况正好和A项相反，故B项对． 若PQ向右减速运动，由右手定则，穿过L1的磁通量向上且减小，由楞次定律和左手定则可判知MN向右运动，故C项对． 若PQ向左减速运动，情况恰好和C项相反，故D项错，故选B、C. 答案：BC

31 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较及应用
1．规律比较 基本现象 应用的定则或定律 运动电荷、电流产生磁场 安培定则 磁场对运动电荷、电流有作用力 左手定则 电磁感应 部分导体做切割磁感线运动 右手定则 闭合回路磁通量变化 楞次定律

32 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.

33 3－1 如图9－1－12所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连
接，要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒 ab的运动情况是(两导线圈共面放置)(　　) A．向右匀速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向右加速运动

34 解析：欲使N产生顺时针方向的感应电流，感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律可知有两种情况：一是M中有顺时针方向逐渐减小的电流，使其在N中的磁场方向向里，且磁通量在减小，二是M中有逆时针方向逐渐增大的电流，使其在N中的磁场方向向外，且磁通量在增大．因此，对于前者应使ab向右减速运动，对于后者则应使ab向左加速运动．应选B、C. 答案：BC

35 半径为r、电阻为R的n匝圆形线圈在边长为l的正方形abcd之外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图9－1－13甲所示．当磁场随时间的变化规律如图9－1－13乙所示时，则穿过圆形线圈磁通量的变化率为________，t0时刻线圈产生的感应电流为________.

36 【错因分析】 【正确解答】 错解1 认为磁通量的变化率与线圈的匝数有关，得出 错解2 将线圈的面积代入上式得出
错解1　认为磁通量的变化率与线圈的匝数有关，得出 错解2　将线圈的面积代入上式得出 错解3　认为t0时刻磁感应强度为零，所以感应电动势和感应电流均为零． 【正确解答】 解析：磁通量的变化率为 根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势 再根据闭合电路欧姆定律得感应电流

37 点击此处进入 作业手册 【纠错心得】 (1)错因：对“Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt”的意义理解不清．
(2)要注意Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的大小之间没有必然的联系，Φ＝0，ΔΦ/Δt不一定等于0；还要注意感应电动势E与线圈匝数n有关，但Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的大小均与线圈匝数无关. 点击此处进入 作业手册