2020高中物理第一章電磁感應(yīng)章末復(fù)習(xí)課學(xué)案教科版選修3-2

1、精品第一章電磁感應(yīng)章未復(fù)習(xí)課鞏固層知識(shí)整合體系構(gòu)建3 m耳忠斷電自需耨次定律I 工 兩小雅律1T電於等回*L大同我|兩笄7置通量變化| 美戛切割徽第線筮用功的論電電電與I'4VL習(xí)?r一工慢網(wǎng)問匣-動(dòng)力學(xué)同M核心速填1 . “磁生電”的發(fā)現(xiàn)：法拉第發(fā)現(xiàn)“磁生電”.2 .感應(yīng)電流產(chǎn)生條件：電路閉合、磁通量發(fā)生變化.3 .感應(yīng)電流方向的判斷：楞次定律、右手定則.，一，A 4 .感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小： E= n, E= BLv.5 .感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向：電源內(nèi)部電流的方向.6 .電磁感應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化：安培力做負(fù)功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為其他形 式的能.7 .自感現(xiàn)象產(chǎn)生條

2、件：線圈本身電流發(fā)生變化;自感系數(shù)：由線圈本身性質(zhì)決定;應(yīng)用一一日光燈.8 .渦流渦流的防止和利用：電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng).提升層能力強(qiáng)化If 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力作用，從而引起導(dǎo)體速度、加速度的變化.1 .基本方法(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.(2)求回路中的電流.(3)分析導(dǎo)體受力情況(包括安培力在內(nèi)的全面受力分析).(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程.2.電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問題(1)解決這類問題的關(guān)鍵是通過受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度為最 大值、最小值的條件.EE= BLvI =

3、rF= BIL(2)基本思路是：導(dǎo)體受外力運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)R感應(yīng)電流 導(dǎo)體安培力一一合外力變化一一加速度變化速度變化臨界狀態(tài)列式求解.如圖1-1所示，線圈abcd每邊長(zhǎng)l=0.20 m ,線圈質(zhì)量 m=0.10 kg、電阻R= 0.10 Q,重物質(zhì)量為m= 0.14 kg.線圈上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 0.5 T,方向垂直線圈平面向里，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h= 0.20m.重物從某一位置下降，使ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)開始做勻速運(yùn)動(dòng)，求線圈做勻速運(yùn)動(dòng)的速度.畫兩A. I it mi d圖1-1【解析】線圈在勻速上升時(shí)受到的安培力F安、繩子的拉力F和重力mg相互平衡，即F= F安+ mg重物受力平衡：F=n

4、2gE Blv線圈勻速上升，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流IR R線圈受到向下的安培力F安=BIl聯(lián)立式解得m m gRv=b2p= 4 m/s.【答案】4 m/s一語通關(guān)電磁感應(yīng)中力學(xué)問題的解題技巧(1)將安培力與其他力一起進(jìn)行分析.(2)要特別注意安培力的大小和方向都有可能變化，不像重力或其他力一樣是恒力.(3)列出穩(wěn)定狀態(tài)下的受力平衡方程往往是解題的突破口.針對(duì)訓(xùn)練1.(多選)如圖1-2甲所示，MN側(cè)有一垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)將一質(zhì)量為 m邊長(zhǎng)為l的正方形金屬線框置于該磁場(chǎng)中， 使線框平面與磁場(chǎng)方向垂直， 且bc邊與磁場(chǎng)邊界 MN1；合.對(duì)線框施 加一按圖1-2乙所示規(guī)律變

5、化的水平拉力 F,使線框由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng) t=0時(shí)，拉力大小 為Fo；線框的ad邊與磁場(chǎng)邊界 MNB合時(shí)，拉力大小為 3Fo.則( )甲乙圖1-2A.線框的加速度為2Fom精品B.線中g(shù)的ad邊出磁場(chǎng)時(shí)的速度為2FolC.線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D.線框的總電阻為BD t = 0時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E= 0,感應(yīng)電流1=0,安培力F安=81=0.由牛頓第二定律得Fo= ma彳導(dǎo)a=m, A錯(cuò)誤；根據(jù)公式 v2=2al,得v=y a,B正確；根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 t=a=、J誓，C錯(cuò)誤；線框的b2i 2iad邊與磁場(chǎng)邊界 MN8合時(shí)，根據(jù) 3F0 /= ma彳導(dǎo)R= B2l z-z,

6、 D正確.R. 2mF慢則電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)問題往往和電路問題聯(lián)系在一起，解決這類問題的基本方法是:1 .確定電源，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路就相當(dāng)于電源， 利用法拉第電磁感應(yīng)定律確定其電動(dòng)勢(shì)的大小， 利用右手定則或楞次定律確定其方向以及感應(yīng)電流的方向， 需要強(qiáng)調(diào)的是：在電源內(nèi)部電流是由負(fù)極流向正極的, 在外部從正極流向外電路，并由負(fù)極流入電源.2 .分析電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖，這一步關(guān)鍵是“分析”的到位與準(zhǔn)確，承上啟下，為下一步的處理做 好準(zhǔn)備.3 .利用電路規(guī)律求解，主要還是利用歐姆定律、串并聯(lián)電路中電功、電熱之間的關(guān)系等.4 .注意：電源兩極間的電壓為路端電壓. R"

7、;兩如圖1-3所小，粗細(xì)均勻的金屬環(huán)的電阻為R可繞軸0轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿OAW且為4,桿長(zhǎng)為l , AR 端與環(huán)相接觸，一阻彳1為萬的定值電阻分別與桿的端點(diǎn) 0及環(huán)邊緣D連接.桿0A在垂直于環(huán)面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).求電路中總電流的變化范圍.圖1-3則電路中的總電流為E EI =Re = R R 尹4+年【解析】設(shè)0A桿轉(zhuǎn)至題中所示位置時(shí)， 金屬環(huán)A D間的兩部分電阻分別為 R、R,其等效電路如圖所示,122Bco 13 ，式中R+鼻RF2R并=47記.因?yàn)? R=R為定值，故當(dāng)4_ _ . _ . 一 . 一 一 . 一 . R 一 . 一 . 一 R=R時(shí)，R并有

8、取大值，取大值為當(dāng)R= 0或R=0時(shí)，R并有取小值，取小值為 0,因此電流的取小值和取大 值分別為122BcoiI min=3iz/ R 442Bco I22R1 J_2Bw1 _2Bco I2Imax= 3=F".4r+ 02 2Bco 1<-3R .22Bco 1, 2Bo 1【答案】不& I忘一語通關(guān)電磁感應(yīng)中電路問題的分析方法1明確電路結(jié)構(gòu)，分清內(nèi)、外電路 . 、.,A ._2根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方式計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，如果是磁場(chǎng)變化，由E=m 計(jì)算；如果是導(dǎo)體切割磁感線，由 E= Blv計(jì)算.3根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.4根據(jù)電路組成列出相應(yīng)的方程式

9、.針對(duì)訓(xùn)練2.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則在移出過程中線框一邊 a、A Bb兩點(diǎn)間的電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622048】；X X XCB 在磁場(chǎng)中的線框與速度垂直的邊等效為切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電源.四個(gè)選項(xiàng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大3小均相等，回路電阻也相等，因此電路中的電流相等，B中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為路端電壓，為電動(dòng)勢(shì)的弓，而其41,人他選項(xiàng)則為電動(dòng)勢(shì)的不故B正確.4住踮胃電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題1 .電磁感應(yīng)的本質(zhì)一一能量轉(zhuǎn)化電磁感應(yīng)過程，

10、實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化和守恒的過程.通過安培力做負(fù)功，將其他非電能轉(zhuǎn)化為電能；同 時(shí)又將轉(zhuǎn)化來的電能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成其他非電能.因此電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化.2 .利用功能關(guān)系求解電磁感應(yīng)問題的基本方法(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律或?qū)w切割磁感線公式確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)的方向.(2)畫出等效電路，求解電路中相關(guān)參量，分析電路中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系.(3)研究導(dǎo)體機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，利用能量轉(zhuǎn)化和守恒關(guān)系，列出機(jī)械能功率與電路中電功率變化的守恒關(guān)系式.3 .電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化類型(1)機(jī)械能一電能一機(jī)械能+內(nèi)能(2)化學(xué)能一電能一機(jī)械能+內(nèi)能(2)非電能一電能一內(nèi)能 0I

11、EJ如圖1-4所示，足夠長(zhǎng)的 U形框架寬度是L=0.5 m,電阻忽略不計(jì)，其所在平面與水平面成0 =37°角，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B= 0.8 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)體框平面，一根質(zhì)量為 m 0.2 kg ,有效電阻 R= 2 Q的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上，該導(dǎo)體棒與框架間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5 ,導(dǎo)體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量共為Q= 2 C .求：圖1-4(1)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度;(2)導(dǎo)體棒從靜止開始下滑到剛開始勻速運(yùn)動(dòng)，這一過程中導(dǎo)體棒的有效電阻消耗的電功.(1)導(dǎo)體棒受力如圖，勻速下滑時(shí)有平行斜面方向:mgsin 0 Ff F= 0垂

12、直斜面方向：Fn mgcos 8=0其中 Ff =F n安培力F=BIL電流I =.R感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E= BLv精品由以上各式得 v= 5 m/s.(2)通過導(dǎo)體棒的電量 Q= I At,一 E A 其中平均電流I =虧=377R rxZX t設(shè)導(dǎo)體棒下滑位移為 s,則A中=BsL,一,QR 2X2由以上各式倚s=BL= 0.8 * 0.5 m=10 m全程由動(dòng)能定理得mgssin 0 Wkmg30s 9 , s = 2m/其中克服安培力做功W等于電功貝U W mgs- sin 0 -mg&os 01 2-2mv= (12 82.5) J =1.5 J.【答案】 (1)5 m/s (2)1

13、.5 J針對(duì)訓(xùn)練3.水平放置的光滑平行導(dǎo)軌上放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab, ab處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為R方向如圖1-5所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌的一端接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌及導(dǎo)體棒電阻不計(jì).現(xiàn)使ab在水平恒力F作用下由靜止沿垂直于磁場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)通過的位移為x時(shí)，ab達(dá)到最大速度vm.此時(shí)撤去外力，最后 ab靜止在導(dǎo)軌上.在 ab運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，下列說法正確的是()tXX XR F x 丈 c xb圖1-5A.撤去外力后，ab做勻減速運(yùn)動(dòng)B.合力對(duì)ab做的功為Fx 1 2C. R上釋放的熱重為 Fx+ 2mwD. R上釋放的熱量為 FxD 撤去外力后，導(dǎo)體棒水平方向只受安培力作用，而

14、F安=學(xué)，F(xiàn)安隨v的變化而變化，故導(dǎo)體棒做加速 R度變化的變速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)；對(duì)整個(gè)過程由動(dòng)能定理得W=AR=0, B錯(cuò)；由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整個(gè)回路產(chǎn)生的電能，電能又轉(zhuǎn)化為R上釋放的熱量，即 Q= Fx, C錯(cuò)，D正確.王里 4電磁感應(yīng)中的圖像問題1 .圖像類型(1)電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量 、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E和感應(yīng)電流I等隨時(shí)間變化的圖像，即B-t圖像、-t圖像、E-t圖像和I-t圖像.(2)對(duì)于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，有時(shí)還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I等隨位移x變化的圖像，即 E-x圖像和I-x圖像等.2 .兩類圖像問題(1)由給定的電磁感應(yīng)

15、過程選出或畫出正確的圖像；(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量.3 .解題的基本方法(1)關(guān)鍵是分析磁通量的變化是否均勻，從而判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)或安培力的大小是否恒定，然后運(yùn)用楞次定律或左手定則判斷它們的方向，分析出相關(guān)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，確定其大小和方向及在坐標(biāo)軸中的范圍.(2)圖像的初始條件，方向與正、負(fù)的對(duì)應(yīng)，物理量的變化趨勢(shì)，物理量的增、減或方向正、負(fù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)都 是判斷圖像的關(guān)鍵.4 .解題時(shí)要注意的事項(xiàng)(1)電磁感應(yīng)中的圖像定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系.(2)在圖像中，E I、B等物理量的方向通過物理量的正、負(fù)來反映.(3)畫圖像要注意縱、橫坐標(biāo)的

16、單位長(zhǎng)度、定義或表達(dá).HIS 如圖1-6所示，有一等腰直角三角形的區(qū)域，其斜邊長(zhǎng)為2L,高為L(zhǎng).在該區(qū)域內(nèi)分布著如圖所示的磁場(chǎng)，左側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B, 一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框 abcd,從圖示位置開始沿 x軸正方向以速度 v勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域.取沿 a一b一c一d-a的 感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，則選項(xiàng)圖中表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖像正確的是( )a k/ft 9 X CDD 根據(jù)右手定則確定，當(dāng) bc邊剛進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)時(shí)，電流為正方向，C錯(cuò)誤；根據(jù)E= BLv,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的大小與有效長(zhǎng)度成正比，bc邊在左側(cè)磁場(chǎng)

17、時(shí)，有效長(zhǎng)度沿 x方向逐漸增大，bc邊進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)時(shí)，ad邊進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)，由于兩側(cè)磁場(chǎng)方向相反，故有效長(zhǎng)度為ad邊和bc邊切割磁感線有效長(zhǎng)度之和，保持不變，且電流為負(fù)方向，故 A錯(cuò)誤；當(dāng)bc邊離開右側(cè)磁場(chǎng)后，ad邊切割磁感線，電流方向仍為正方向，故 B錯(cuò)誤，D正確.一語通關(guān)電磁感應(yīng)中圖像類選擇題的兩個(gè)常見解法增大還是減小、變化快慢均勻變化還是1排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(shì)非均勻變化，特別是物理量的正負(fù)，排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)2函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖像作出分析和判斷，這未必是最簡(jiǎn)捷的方法，但卻是最有效的方法針對(duì)訓(xùn)練4.如圖1-7所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛線兩側(cè)