滬科版高中物理選修(3-2)第1章《電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活》章末總結(jié)學(xué)案

1、11 / 11最新滬科版高中物理選修（3-2）第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)"構(gòu)建區(qū)生活章末總結(jié)學(xué)案章末總結(jié)梳理知識體系構(gòu)建內(nèi)容綱要產(chǎn)生感應(yīng)電灌的梟件:電踣/且避醒變化 能量轉(zhuǎn)北,其他卷式的陛轉(zhuǎn)化為電金式電能的轉(zhuǎn)省偽密二感應(yīng)電液具有這樣的方面，即感亙隨流的磁場息宴里里I起感應(yīng)亳流的強(qiáng)避量的變化1感應(yīng)電流息到旗雁里芭的變女費(fèi)眠京津（感應(yīng)電流的方世”理懈：感應(yīng)電淹苣要叵得導(dǎo)體和詼場三專對運(yùn)動樂首先曳嘀B造場的她和通淮黃的颯二曲定感之電流的磁場方向 儂本廉i再用安埼麗礴冠感應(yīng)電-右手定則港合判定停捶切割造曜產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向感電電動勢定義：在電譽(yù)感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動舉產(chǎn)生的條件&通景皿

2、變化法拄彈龜追感應(yīng)定律E感空斑動勢的大小卜運(yùn)揖量的變化率，單國時回向強(qiáng)通量的變化法心 電運(yùn);感應(yīng)定符-H蕾.適合求F的平均值切割公式!工一了？適合求丁的瞬時值 i條陣Kj-»三者互相垂直（定義:且助圜在變化而產(chǎn)生的電馥感應(yīng)現(xiàn)象虛I自感電動勢:總是里程自身電漉的變化目惠或勰"含感率數(shù)T ：與綾圈的大小、瑯狀、鮑，以及是否有鐵心萼區(qū)聿有關(guān)官感其復(fù)及箕應(yīng)用工甚殊的電需感應(yīng)現(xiàn)象N. S光燈的摩理t定文:燒狀金屬在變化的雷場中產(chǎn)生的不麻屆立電派毋海：電燃t電磁驅(qū)動.電逮阻尼專題.整合區(qū)歸納同堂專題熟練解題技巧一、對楞次定律的理解與應(yīng)用楞次定律反映這樣一個物理過程：原磁通量變化時（原變

3、）,產(chǎn)生感應(yīng)電流（I感，這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題；感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場（感，這就是電流的磁效應(yīng)問題；而且I感的方向決定了 感的方向（用右手螺旋定則判定）；感阻礙 原的變化這正是楞次定律所解決的問題.這樣一個復(fù)雜的過程，可以用圖表理順如下：電磁感應(yīng) 用合電路 電流磁效應(yīng)-E田 L Q F is愣次定律1 .感應(yīng)電流的磁場不一定與原磁場方向相反，只有在磁通量增大時兩者才相反，而在磁通量減小時兩者是同向的.2 . “阻礙”并不是“阻止”，而是“延緩”，電路中的磁通量還是在變化 ，只不過變化得慢了.3 .楞次定律的阻礙的表現(xiàn)有這幾種形式：增反減同、增縮減擴(kuò)、增離減靠、來拒去 留.例

4、1圓形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管 b,二者軸線 重合，螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖 1所示的電路.若將滑動變阻器的滑片 P向下 滑動，下列表述正確的是（）圖1A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力 N將增大解析本題考查楞次定律的知識，意在考查學(xué)生對楞次定律、右手螺旋定則等知識的掌握.通過螺線管b的電流如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則判斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，滑片P向下滑動，接入電路的電阻減小，電流增大，所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng) 度增大，根據(jù)楞次定律可知,a線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電

5、流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場方向豎直向上，再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向?yàn)楦┮暷鏁r針方向，A錯誤；由于螺線管b中的電流增大，所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，線圈a中的磁通量應(yīng)變大，B錯誤；根據(jù)楞次定律可知，線圈a有縮小的趨勢，線圈a對水平桌面的壓力增大，C錯誤，D正確.答案 D二、電磁感應(yīng)中的圖像問題,選出或畫出正確圖像；二是由給定的有1 .圖像問題有兩種：一是給出電磁感應(yīng)過程 關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量.2 .基本思路是：（1）利用法拉第電磁感應(yīng)定律計算感應(yīng)電動勢大小.（2）利用楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向.【例2】將一段導(dǎo)線繞成圖 2甲所示的閉合電路，并固定在紙面內(nèi)，回路的ab邊

6、置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場I中.回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場n，以向里為磁場n的正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時間t變化的圖像如圖乙所示.用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是（）甲乙 TAB 解析由題圖乙可知0T時間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間線性變化，即詈=k（k是一個常數(shù)）,圓環(huán)的面積 S不變，由E= =<$可知圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變，則回路中的感 應(yīng)電流大小不變，ab邊受到的安培力大小不變 ，從而可排除選項(xiàng) C、D;。：時間內(nèi)，由楞次 定律可判斷出流過 ab邊的電流方向?yàn)橛?b至a,結(jié)合左手定則可判斷出 ab邊受到的安培力 的方向向左

7、，為負(fù)值，故選項(xiàng)A錯誤,B正確.本題選 B.答案 B三、電磁感應(yīng)中的電路問題1 .求解電磁感應(yīng)中電路問題的關(guān)鍵是分清楚內(nèi)電路和外電路.“切割”磁感線的導(dǎo)體和磁通量變化的線圈都相當(dāng)于“電源”，該部分導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于內(nèi)電阻，而其余部分的電路則是外電路.2 .路端電壓、電動勢和某導(dǎo)體兩端的電壓三者的區(qū)別：(1)某段導(dǎo)體作為外電路時，它兩端的電壓就是電流與其電阻的乘積.(2)某段導(dǎo)體作為電源時，它兩端的電壓就是路端電壓，等于電流與外電阻的乘積，或等于電動勢減去內(nèi)電壓，當(dāng)其內(nèi)阻不計時路端電壓等于電源電動勢.(3)某段導(dǎo)體作為電源時，電路斷路時導(dǎo)體兩端的電壓等于電源電動勢.M圖3例3如圖3所示，光滑金屬導(dǎo)

8、軌 PN與QM相距1 m,電阻不計，兩端分別接有電阻 R1 和R2,且Ri = 6 Q,R2= 3 Qab導(dǎo)體棒的電阻為2 垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng) 度為1 T.現(xiàn)使ab以恒定速度v=3 m/s勻速向右移動，求：N(1)導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E.(2)Ri與R2消耗的電功率分別為多少？(3)拉ab棒的水平向右的外力 F為多大？解析 (1)ab棒勻速切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢為：E=Blv=3 V(2)電路的總電阻為：R= r+芝*=4 Q R1十0由歐姆定律：1 = 3=3 A R 4U=E-Ir=1.5 V 心一 U2 3電阻R1的功率：P1 = =3 WR18j s -U23電

9、阻R2的功率：P2=+=3 WR2 4，3(3)由平衡知識得：F=BIl = 4 N.答案(1)3 V (2)3 W 3 W (3)3 N 844四、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題解決這類問題的關(guān)鍵在于通過運(yùn)動狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等.1 .做好受力情況、運(yùn)動情況的動態(tài)分析：導(dǎo)體運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢一一感應(yīng)電流>通電導(dǎo)體受安培力一一合外力變化一-加速度變化一-速度變化一-感應(yīng)電動勢變化.周而 復(fù)始循環(huán)，最終加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài).2 .利用好導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的平衡方程，往往是解答該類問題的突破口.【例4 如圖4所示,相距為L的兩條足夠長

10、的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為Q上端接有定值電阻R,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到 v時開始勻速運(yùn)動，此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為 P,導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動.導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.下列選項(xiàng)正確的是（）圖4A. P=2mgvsin 0B. P=3mgvsin 0C.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到2時加速度大小為2sin 0D.在導(dǎo)體棒速度達(dá)到 2v以后勻速運(yùn)動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功解析 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到 v時，對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖甲所示.

11、mgsin 0= BIL ,I =BLvRmpsin flmg甲尸 LN工費(fèi)Imgcosb2i 2/ 一所以 mgsin 0= R-當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到 2v時，對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖乙所示.乙2B2L2v mgsin 0+ F = R-由可得F= mgsin 0功率 P = F x 2v = 2mgvsin。，故 A 正確.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到2時，對導(dǎo)體棒受力分析如圖丙所示.mgsin 0B2L22a=,一,r1由可得a=Qgsin q故C正確.當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到 2v時，安培力等于拉力和 mgsin。之和，所以以后勻速運(yùn)動的過程 中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和，故D錯誤.答案 A

12、C五、電磁感應(yīng)中的能量問題1 .用能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問題的基本思路首先做好受力分析和運(yùn)動分析，明確哪些力做功，是做正功還是負(fù)功，再明確有哪些形式 的能量參與轉(zhuǎn)化，如何轉(zhuǎn)化（如滑動摩擦力做功，必然有內(nèi)能出現(xiàn)；重力做功，可能有機(jī)械能參與轉(zhuǎn)化；安培力做負(fù)功的過程中有其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，安培力做正功的過程中有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能）.2 .電能求解方法主要有三種(1)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功.(2)利用能量守恒求解：其他形式的能的減少量等于產(chǎn)生的電能.(3)利用電路特征來求解.例5】如圖5所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.5

13、m,左端接有阻值 R= 0.3 的電阻.一質(zhì)量 m=0.1 kg、電阻r=0.1 的金屬棒 MN放置在導(dǎo) 軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B = 0.4 T.金屬棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a= 2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，當(dāng)金屬棒的位移 x= 9 m時撤 去外力，金屬棒繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下來，已知撤去外力前、后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Qi ： Q2 = 2 ： 1.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，金屬棒在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸.求：(1)金屬棒在勻加速運(yùn)動過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2 ；(3)外

14、力做的功Wf.解析(1)設(shè)金屬棒勻加速運(yùn)動的時間為困，回路的磁通量的變化量為A,回路中的平均感應(yīng)電動勢為"E,由法拉第電磁感應(yīng)定律得一A小E =五其中4蟲=8反設(shè)回路中的平均電流為T,由閉合電路歐姆定律得則通過電阻R的電荷量為q= I困聯(lián)立式，得4 =臂R+ r代入數(shù)據(jù)得q = 4.5 C(2)設(shè)撤去外力時金屬棒的速度為v,對于金屬棒的勻加速運(yùn)動過程，由運(yùn)動學(xué)公式得v2 =2ax設(shè)金屬棒在撤去外力后的運(yùn)動過程中安培力所做的功為W,由動能定理得12公W= 0- ,mv 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2= W聯(lián)立式代入數(shù)據(jù)得Q2=1.8 J由題意知，撤去外力前、后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q

15、1 ： Q2=2 ： 1,可彳導(dǎo) Q1 = 3.6 J在金屬棒運(yùn)動的整個過程中，外力F克服安培力做功，由功能關(guān)系可知 Wf=Qi + Q2 由式得Wf=5.4 J.答案 （1）4.5 C （2）1.8 J （3）5.4 J自我,檢測區(qū)檢測學(xué)習(xí)效果像驗(yàn)成功快樂1.（電磁感應(yīng)中的圖像問題）在邊長為L的等邊三角形區(qū)域 abc內(nèi)存在著垂直紙面向外 的勻強(qiáng)磁場，一個邊長也為 L的等邊三角形導(dǎo)線框 def在紙面上以某一速度向右勻速運(yùn)動，底邊ef始終與磁場的底邊界bc在同一直線上，如圖6所示.取沿順時針的電流為正，在線框通過磁場的過程中，其感應(yīng)電流隨時間變化的圖像是（）答案 B1解析 線框進(jìn)入磁場后，切割的

16、有效長度為：l=vttan 60 ,切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E1212= Blv=,Bvttan 60 ,所以感應(yīng)電流為:I = 2Bvttan 60/R,從開始進(jìn)入磁場到 d與a重合之刖， 電流與t是成正比的，由楞次定律判得線框中的電流方向是順時針的，此后線框切割的有效長度均勻減小，電流隨時間變化仍然是線性關(guān)系，由楞次定律判得線框中的電流方向是逆時針的綜合以上分析可知 B正確,A、C、D錯誤.2.（電磁感應(yīng)中的電路問題）如圖7所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場，邊界如圖中虛線所示.當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動到圖示位置（/aOb=90）時,a、b兩點(diǎn)的電勢差為

17、（）圖7A. 2BRvB.-22BRv2 32C.-BRvD.-BRv答案 D3 .（電磁感應(yīng)中的能量問題）如圖8所示,一粗糙的平行金屬軌道與水平面成。角，兩軌道上端用一電阻 R相連,該裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道平面向上.質(zhì)量為m的金屬桿ab以初速度vo從軌道底端向上滑行滑行到某高度 h后又返回到底端.若運(yùn)動過程 中金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，軌道與金屬桿的電阻均忽略不計.則下列說法正確的是（）圖8A.金屬桿ab上滑過程與下滑過程通過電阻R的電荷量一樣多12B.金屬桿ab上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做功之和大于：mv2C.金屬桿ab上滑過程與下滑過程因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能

18、一定相等D.金屬桿ab在整個過程中損失的機(jī)械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱答案 AC解析金屬桿在軌道上滑行時平均電動勢A BSE = j=-p,通過的電荷量BS Q=It=Rtt=BSR,故上滑和下滑時通過的電荷量相同；根據(jù)能量守恒定律金屬桿ab上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做功之和等于減少的動能2mv0,金屬桿ab上滑過程與下滑過程中所受摩擦力大小相等，移動的位移大小相等，故因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等，根據(jù)能量守恒定律可知 整個過程中損失的機(jī)械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱和摩擦產(chǎn)生的能量之和.故A、C正確,B、D錯誤.4.(電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題)如圖9所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN,其電阻不計，間距d=0.5 m,P、M之間接有一只理想電壓表 ，整個裝置處于豎直向下 的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B°=0.2 T的勻強(qiáng)磁場中，兩金屬棒Li、L2平行地擱在導(dǎo)軌上，其電阻均為r = 0.1 Q質(zhì)量分別為 Mi = 0.3 kg和M2=0.5 kg.固定棒L1,使L2在