教科版高中物理選修(3-2)第1章《電磁感應》章末復習學案

1、最新教科版高中物理選修（3-2）第1章電磁感應章末復習學案電磁感應章末總結(jié)教科版選修3-2網(wǎng)絡構建植理知識體系枸建內(nèi)容綱要電磁感應屯詼感應現(xiàn)象1TM, |閉合電路一部分導體做切割敏感線的運動 1閉合電路的磁通戰(zhàn)發(fā)生變化聲生感應電流的條件電路網(wǎng)色磁通量能比能顯轉(zhuǎn)化；其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能或電能的轉(zhuǎn)移楞次定律（感應電流的方向x內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向.即感應電流的磁場總是要典引起感應電流的磁通 量的變化.感應電流總要阻礙打通量的變化理聃：感應電流總要阻爵中體杷磁場的相箜動榜次定律符合能量守恒定律士口一旭.明確原磁場的方向和磁通量的增誡確定感應電流的磁場方向 聲I再用宜定則編定感應電流的方向I適

2、合判定導體切刷磅感線產(chǎn)生的感應電流的方向石中運則右手定則、左手定則、安培定則的區(qū)別山*M定義'在屯讖感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢 感應電動勢"的條件:磁通量發(fā)生變化磁通量的變化率工單位時間內(nèi)磁通盤的變化法拉第電磁感應定律（感應電動磬的大小”法拉第電磁,感應定律'適合求E的平均值切割公式E=BL?或E=vKLd,域合求E的瞬時值 條件：口三者互相垂度14 / 11定義：旦圖里選發(fā)十變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象自感現(xiàn)象自感電動勢，總是阻礙白身電就的變化自感現(xiàn)象及應用f特殊的電磁感應現(xiàn)象3自感系數(shù)L與線圈的形狀、體積、質(zhì)數(shù)及是否有鐵芯等因素有關 利用和防止定義:由于電磁感應.在大塊金

3、屬中會形成感應電流.電流在金屬塊內(nèi) 組成閡合同路,很像水的旋渦應用電磁阻尼席顆感應爐與電磅灶專題整合歸納同類專甄熟練解題技巧一、對楞次定律的理解與應用楞次定律反映這樣一個物理規(guī)律：原磁通量變化時產(chǎn)生感應電流，感應電流的磁場（方向由右手螺旋定則判定）阻礙原磁通量的變化.1. 感應電流的磁場不一定與原磁場方向相反，只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. “阻礙”的表現(xiàn)：增反減同、增縮減擴、增離減靠、來拒去留.b,二者軸線重合，螺P向下滑動，下列表【例1圓形導體線圈a平放在水平桌面上，在

4、a的正上方固定一豎直螺線管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述正確的是（）A.線圈a中將產(chǎn)生順時針方向（俯視）的感應電流B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴張的趨勢D.線圈a對水平桌面的壓力N將增大解析通過螺線管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)生的磁場的磁感應強度增大，根據(jù)楞次定律可知，a線圈中所產(chǎn)生的感應電流生成的磁場方向豎直向上，再由右手螺旋定則可得線圈a中的感應電流方向為逆時針方向（俯視）,A錯誤；由于螺線管 b中的電流增大，所產(chǎn)生的磁感應強度增大 ，線圈a中

5、的磁通量應變 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、電磁感應中的圖像問題1 .圖像問題的類型：一是給出電磁感應過程，選出或畫出正確圖像；二是由給定的有關圖像分析電磁感應過程，求解相應的物理量.2 .應用的規(guī)律：（1）利用法拉第電磁感應定律計算感應電動勢的大小.（2）利用楞次定律或右手定則判定感應電流的方向.（3）應用公式F= BIL和左手定則計算或判斷安培力的大小或方向.【例2】將一段導線繞成如圖2甲所示的閉合電路，并固定在紙面內(nèi)，回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場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

6、n的正方向，其磁感應強度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（）ABCD一 . 一 T . A B . 一 . 一解析 由題圖乙可知02時間內(nèi)，磁感應強度隨時間線性變化，即k（k是一個常數(shù)），圓環(huán)的面積S不變，由E=-p = A：t S可知圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢大小不變，則回路中的感應電流大小不變,ab邊受到的安培力大小不變 ，從而可排除選項 G D； 0：時間內(nèi)，由楞次定律可判斷出流過ab邊的電流方向為由 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 ，為負值，故選項A錯誤,B正確.答案 B三、電

7、磁感應中的電路問題1 .首先要找到哪一部分導體相當于電源，分清內(nèi)、外電路.處于磁通量變化的磁場中的線圈或切割磁感線的導體相當于電源，該部分導體的電阻相當于內(nèi)電阻；而其余部分的電路則是外電路.2 .路端電壓、感應電動勢和某段導體兩端的電壓三者的區(qū)別：(1)某段導體作為電阻時，它兩端的電壓等于電流與其電阻的乘積；(2)某段導體作為電源時，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.(3)某段導體作為電源時，電路斷路時導體兩端的電壓等于感應電動勢.【例3】 如圖3所示，光滑金屬導軌 PN與QMf目距1 m,電阻不計，兩端分別接有電阻 R和R,且R=6 Q,R=3 Q,a

8、b導體棒的電阻為2 Q.垂直穿過導軌平面的勻強磁場的磁感應強度為1T.現(xiàn)使ab以恒定速度v=3 m/s勻速向右移動，求:圖3(1)導體棒上產(chǎn)生的感應電動勢E;(2) R與R2消耗的電功率分別為多少； 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 VRR(2)電路的總電阻為R=+三二三=4 QR十R2由歐姆定律得I =E= 3 AR 4U= E- Ir =1.5 VU2 3電阻R消耗的電功率為Pi=-=- WR 8qU2 3電阻R消耗的電功率F2=-=- WR 43(3)由平衡條件得 F= BIL=4 N.333答案 (1)3 V (2)

9、8 W 4 W (3) 4 N四、電磁感應中的動力學問題解決這類問題的關鍵在于通過運動狀態(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、運動情況的動態(tài)分析：導體運動產(chǎn)生感應電動勢一-感應電流通電導體受安培力一-合外力變化一-加速度變化一-速度變化一f感應電動勢變化.周而復始循環(huán)，最終加速度等于零，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài).2 .利用好導體達到穩(wěn)定狀態(tài)時的平衡關系式，往往是解答該類問題的突破口.【例4 如圖4所示，相距為l的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為e，上端接有定值電阻R勻強磁場垂直于導軌平面 ，磁感應強度為 B將質(zhì)量為m的導體棒由靜止釋

10、放，當速度達到v時開始勻速運動，此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為 P,導體棒最終以 2v的速度勻速運動.導體棒始終與導軌垂直且接觸良好，不計導軌和導體棒的電阻，重力加速度為 g.下列選項正確的是 （）所以mgsin 0B2L2Vv時,對導體棒進行受力分析如圖甲所示.甲圖4A. P= 2mgvsineB. P= 3mgsin0vgC.當導體棒速度達到5時加速度大小為2sin 0D.在導體棒速度達到2v以后勻速運動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功解析當導體棒的速度達到當導體棒的速度達到 2v時，對導體棒進行受力分析如圖乙所示.乙2甘L2vmgsine + F=

11、 (2R由可得F=mgine功率 P= Fx 2 v= 2mgvine,故a正確，b錯誤.當導體棒速度達到2時,對導體棒受力分析如圖丙所示.B2L2v2 mgsin 0 -R- a=丙由可得a=gsin0 ,故C正確.當導體棒的速度達到 2v時，安培力等于拉力和 mgin 0之和，所以以后勻速運動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和,故D錯誤.答案 AC五、電磁感應中的能量問題1 .能量觀點分析(1)電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生感應電流的過程,實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程.(2)電磁感應過程中產(chǎn)生的感應電流在磁場中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應電流的存在,必須有“外力”克服安培力做功.此過程中，

12、其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.2 .求解思路(1)若回路中電流恒定，可以利用電總結(jié)構及 W= UIt或Q= 12Rt直接進行計算.(2)若電流變化，則：利用克服安培力做的功求解，電磁感應中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解，若只有電能與機械能的轉(zhuǎn)化，則機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能.【例5 如圖5所示，一對光滑的平行金屬導軌固定在同一水平面內(nèi)，導軌間距l(xiāng)=0.5 m,左端接有阻值R= 0.3 Q的電阻.一質(zhì)量 m= 0.1 kg、電阻r=0.1 Q的金屬棒 MN放置在導軌上，整 個裝置置于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強

13、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/s 2的加速度做勻加速運動，當金屬棒的位移 x= 9 m時撤去外力，金 屬棒繼續(xù)運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Q ： Q = 2 ： 1.導軌足夠長且電阻不計，金屬棒在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸.求:圖5金屬棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q；撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q;外力F做的功W.解析(1)設金屬棒勻加速運動的時間為A t,回路的磁通量的變化量為A，回路中的平均感應電動勢為E,由法拉第電磁感應定律得其中A= Blx設回路中的平均電流為 I ,由閉

14、合電路歐姆定律得_ EI =IR+ r則通過電阻R的電荷量為q= I At聯(lián)立式，得q=- R+ r代入數(shù)據(jù)得q = 4.5 C(2)設撤去外力時金屬棒的速度為v,對于金屬棒的勻加速運動過程，由運動學公式得v2=2ax設金屬棒在撤去外力后的運動過程中安培力所做的功為W由動能定理得12公WW= 0 /mv 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q = W聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Q2=1.8 J(3)由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q : Q = 2 ： 1,可彳導 Q = 3.6 J 在金屬棒運動的整個過程中，外力F克服安培力做功，由功能關系可知W=Q+Q由式得 W= 5.4 J.答案 (1)4.5

15、 C (2)1.8 J (3)5.4 J自我，手僉;則楂測學習一果體驗成功快樂1 .(楞次定律的理解與應用)如圖6所示，豎直放置的螺線管與導線abcd構成回路，導線所在區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的磁場，螺線管下方水平桌面上有一導體圓環(huán)，導線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度按下列哪一圖線所表示的方式隨時間變化時，導體圓環(huán)將受到向上的安培力作用()61 6”/jk ba: 0b'ABC1答案 A解析導體圓環(huán)受到向上的安培力作用，根據(jù)楞次定律的另一種表述I,可見原磁場磁通量減小，即At螺線管和abcd構成的回路中產(chǎn)生的感應電流在減小.根據(jù)法拉第電磁感應定律，E= n4BS,則感應電流I =

16、 n -可知；減小時，感應電流才減小,A 選項中 減小，B選項中 增大,C、D At - R AtAtAt. AB At選項中一B不變，所以A正確,B、C、D錯誤.2 .（電磁感應中的圖像問題 ）如圖7所示，磁場垂直于紙面向外，磁場的磁感應強度隨*按8=旦+ kx（x>0, R、k為常量）的規(guī)律均勻增大.位于紙面內(nèi)的正方形導線框abcd處于磁場中，在外力作用下始終保持 dc邊與x軸平行向右勻速運動.若規(guī)定電流沿a-bfc-d-a的方向為正方向則從t = 0到t=ti的時間間隔內(nèi)，下列選項中關于該導線框中產(chǎn)生的電流i隨時間t變化的圖像正確的是（）答案 A解析 線框abcd向右勻速運動，穿過

17、導線框的磁通量均勻增加，由法拉第電磁感應定律知導線框中產(chǎn)生恒定電流，由楞次定律知導線框中產(chǎn)生順時針方向的電流，選項A正確.3 .（電磁感應中的電路問題 ）如圖8所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為 R的圓環(huán)，以速度v勻速進入 一磁感應強度大小為 B的有界勻強磁場，邊界如圖中虛線所示.當圓環(huán)運動到圖示位置 （/ aOb= 90° ）時，a、b兩點的電勢差為（）答案 D4 .（電磁感應中的能量問題 ）如圖9所示，一粗糙的平行金屬軌道平面與水平面成0角，兩軌道上端與一電阻 R相連，該裝置處于勻強磁場中，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V0從軌道底端向上滑行，滑行到某高度 h后

18、又返回到底端.若運動過程中金屬桿始 終保持與導軌垂直且接觸良好，軌道與金屬桿的電阻均忽略不計.則下列說法正確的是（）圖9A.金屬桿上滑過程與下滑過程通過電阻R的電荷量一樣多12B.金屬桿上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做的功之和大于-m>0C.金屬桿上滑過程與下滑過程因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等D.金屬桿在整個過程中損失的機械能等于裝置產(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 BS一BS BS 一E=T=BS通過的電荷量 Q= It =Bt=BS故上滑ttRtR和下滑時通過電阻 R的電荷量相同；根據(jù)能量守恒定律知，金屬桿上滑過程中克服重力、安培力1 2與摩擦力所做的功

19、之和等于減少的動能2mV,金屬桿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械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故A、C正確，B、D錯誤.5.（電磁感應中的動力學問題）如圖10所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導軌PQMN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強度B=0.2 T的勻強磁場中，兩金屬棒Li、L2平行地擱在導軌上，其電阻均為r = 0.1 Q,質(zhì)量分別為M=0.3 kg和M=0.5 kg.固定棒Li,使棒L2在水平恒力F= 0.8