教科版物理選修3-2講義第1章章末復(fù)習(xí)課Word版含答案

[體系構(gòu)建][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．4．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。篍＝neq\f(ΔΦ,Δt)，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——日光燈．8．渦流渦流的防止和利用：電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)．電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題通過(guò)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(wèn)題(1)解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是通過(guò)受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，尋找過(guò)程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度為最大值、最小值的條件．(2)基本思路是：導(dǎo)體受外力運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流導(dǎo)體安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→臨界狀態(tài)→列式求解．【例1】如圖所示，線圈abcd每邊長(zhǎng)l＝0.20m，線圈質(zhì)量m1＝0.10kg、電阻R＝0.10Ω，重物質(zhì)量為m2＝0.14kg.線圈上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，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(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，求線圈做勻速運(yùn)動(dòng)的速度．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m1g相互平衡，即F＝F安＋m1g ①重物受力平衡：F＝m2g ②線圈勻速上升，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Blv,R)③線圈受到向下的安培力F安＝BIl ④聯(lián)立①②③④式解得v＝eq\f(m2－m1gR,B2l2)＝4m/s.答案：4m/s[一語(yǔ)通關(guān)]電磁感應(yīng)中力學(xué)問(wèn)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．1．(多選)如圖甲所示，MN左側(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MN重合．對(duì)線框施加一按圖乙所示規(guī)律變化的水平拉力F，使線框由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)t＝0時(shí)，拉力大小為F0；線框的ad邊與磁場(chǎng)邊界MN重合時(shí)，拉力大小為3F0.則()甲乙A．線框的加速度為eq\f(2F0,m)B．線框的ad邊出磁場(chǎng)時(shí)的速度為eq\r(\f(2F0l,m))C．線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\r(\f(ml,F0))D．線框的總電阻為B2l2eq\r(\f(l,2mF0))BD[t＝0時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝0，感應(yīng)電流I＝0，安培力F安＝BIL＝0.由牛頓第二定律得F0＝ma，得a＝eq\f(F0,m)，A錯(cuò)誤；根據(jù)公式v2＝2al，得v＝eq\r(\f(2F0l,m))，B正確；根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得t＝eq\f(v,a)＝eq\r(\f(2ml,F0))，C錯(cuò)誤；線框的ad邊與磁場(chǎng)邊界MN重合時(shí)，根據(jù)3F0－eq\f(B2l2v,R)＝ma，得R＝B2l2eq\r(\f(l,2mF0))，D正確．]電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題電磁感應(yīng)問(wèn)題往往和電路問(wèn)題聯(lián)系在一起，解決這類問(wèn)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(huà)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．【例2】如圖所示，粗細(xì)均勻的金屬環(huán)的電阻為R，可繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿OA的電阻為eq\f(R,4)，桿長(zhǎng)為l，A端與環(huán)相接觸，一阻值為eq\f(R,2)的定值電阻分別與桿的端點(diǎn)O及環(huán)邊緣D連接．桿OA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ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．求電路中總電流的變化范圍．解析：設(shè)OA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R1、R2，其等效電路如圖所示，則電路中的總電流為I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(E,\f(R,2)＋\f(R,4)＋R并)＝eq\f(\f(1,2)Bωl2,\f(3,4)R＋R并)，式中R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2).因?yàn)镽1＋R2＝R為定值，故當(dāng)R1＝R2時(shí)，R并有最大值，最大值為eq\f(R,4)；當(dāng)R1＝0或R2＝0時(shí)，R并有最小值，最小值為0，因此電流的最小值和最大值分別為Imin＝eq\f(\f(1,2)Bωl2,\f(3,4)R＋\f(1,4)R)＝eq\f(Bωl2,2R)，Imax＝eq\f(\f(1,2)Bωl2,\f(3,4)R＋0)＝eq\f(2Bωl2,3R)所以eq\f(Bωl2,2R)≤I≤eq\f(2Bωl2,3R).答案：eq\f(Bωl2,2R)≤I≤eq\f(2Bωl2,3R)[一語(yǔ)通關(guān)]電磁感應(yīng)中電路問(wèn)題的分析方法1明確電路結(jié)構(gòu)，分清內(nèi)、外電路.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.2．(多選)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B＝kt(常量k>0)．回路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝eq\f(R0,2).閉合開(kāi)關(guān)S，電壓表的示數(shù)為U，不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則()A．R2兩端的電壓為eq\f(U,7)B．電容器的a極板帶正電C．滑動(dòng)變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍D．正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為kL2AC[根據(jù)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)，虛線MN右側(cè)回路的總電阻R＝eq\f(7,4)R0.回路的總電流I＝eq\f(U,R)＝eq\f(4U,7R0)，通過(guò)R2的電流I2＝eq\f(I,2)＝eq\f(2U,7R0)，所以R2兩端電壓U2＝I2R2＝eq\f(2U,7R0)·eq\f(R0,2)＝eq\f(1,7)U，選項(xiàng)A正確；根據(jù)楞次定律知回路中的電流為逆時(shí)針?lè)较?，即流過(guò)R2的電流方向向左，所以電容器b極板帶正電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)P＝I2R，滑動(dòng)變阻器R的熱功率P＝I2eq\f(R0,2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I,2)))2eq\f(R0,2)＝eq\f(5,8)I2R0，電阻R2的熱功率P2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I,2)))2R2＝eq\f(1,8)I2R0＝eq\f(1,5)P，選項(xiàng)C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B,t)S＝kπr2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)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Φ、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、Φ-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(wèn)題(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖像；(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過(guò)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(wèn)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(guò)物理量的正、負(fù)來(lái)反映．(3)畫(huà)圖像要注意縱、橫坐標(biāo)的單位長(zhǎng)度、定義或表達(dá)．【例3】如圖所示，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(kāi)始沿x軸正方向以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．取沿a→b→c→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()D[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)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(kāi)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(yǔ)通關(guān)]電磁感應(yīng)中圖像類選擇題的兩個(gè)常見(jiàn)解法1排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過(guò)程中物理量的變化趨勢(shì)增大還是減小、變化快慢均勻變化還是非均勻變化，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.3.如圖所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛線兩側(cè)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向．菱形閉合導(dǎo)線框ABCD位于紙面內(nèi)且對(duì)角線AC與虛線垂直，磁場(chǎng)