人教版(新教材)高中物理選擇性必修2第二章電磁感應(yīng)章末核心素養(yǎng)提升

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE1章末核心素養(yǎng)提升eq\a\vs4\al(電,磁,感,應(yīng))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(電磁感應(yīng)現(xiàn)象\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(現(xiàn)象\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(閉合電路中部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動,閉合電路的磁通量發(fā)生變化)),產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：電路閉合且磁通量變化,能量轉(zhuǎn)化：其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能)),\a\vs4\al(楞次定律,（感應(yīng)電流,的方向）)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要,阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,理解\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化,感應(yīng)電流總要阻礙導(dǎo)體和磁場的相對運(yùn)動)),應(yīng)用步驟\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(首先明確原磁場的方向和磁通量的增減，確定,感應(yīng)電流的磁場方向,再用安培定則確定感應(yīng)電流的方向)),右手定則\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(適合判定導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向,右手定則、左手定則、安培定則的區(qū)別)))),\a\vs4\al(法拉第電磁,感應(yīng)定律,（感應(yīng)電動勢,的大?。?\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(感應(yīng)電動勢\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢,產(chǎn)生的條件：磁通量發(fā)生變化)),磁通量的變化率：單位時間內(nèi)磁通量的變化,法拉第電磁感應(yīng)定律\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(E＝n\f(ΔΦ,Δt)，適合求E的平均值,切割公式\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(E＝Blv，適合求E的瞬時值,條件：B、l、v三者互相垂直)))))),\a\vs4\al(電磁感應(yīng),規(guī)律的應(yīng)用,（特殊的電磁,感應(yīng)現(xiàn)象）)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(互感現(xiàn)象\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中電流變化時，,在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象,應(yīng)用：變壓器)),自感現(xiàn)象\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：自身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,自感電動勢：總是阻礙自身電流的變化,自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)，以及,是否有鐵芯等因素,有關(guān),應(yīng)用和防止)),渦流\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義：塊狀金屬在變化的磁場中產(chǎn)生的環(huán)形感應(yīng)電流,應(yīng)用\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(真空冶煉爐,金屬探測器)))),\a\vs4\al(電磁阻尼)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義,應(yīng)用：磁電式儀表)),電磁驅(qū)動\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定義,應(yīng)用：交流感應(yīng)電動機(jī)))))))一、“三定則一定律”的綜合應(yīng)用1．弄清“因果關(guān)系”是正確應(yīng)用定則、定律的關(guān)鍵。2．判斷感應(yīng)電流受到的安培力。(1)先用右手定則判定感應(yīng)電流的方向，再用左手定則確定安培力的方向。(2)根據(jù)楞次定律的推論可知安培力阻礙相對運(yùn)動。〖例1〗如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，從上往下看，線圈1中的電流沿逆時針方向，另一較小的圓形線圈2從1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸。則線圈2從1的正上方下落至1的正下方的過程中，從上往下看線圈2，下列說法正確的是()A．無感應(yīng)電流產(chǎn)生B．有順時針方向的感應(yīng)電流C．有先順時針后逆時針方向的感應(yīng)電流D．有先逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流〖答案〗C〖解析〗解法1按照常規(guī)解法，將環(huán)形電流的磁場等效為條形磁體的磁場，判斷線圈2在從上向下降落過程中穿過它的磁通量的變化為先增大后減小，然后根據(jù)楞次定律判斷出這兩個過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)分別與環(huán)形電流I產(chǎn)生的磁場方向先反向后同向，再運(yùn)用安培定則可判斷出線圈2內(nèi)有先順時針后逆時針方向的感應(yīng)電流，故選項(xiàng)C正確。解法2從上面下落時，感應(yīng)電流的效果要阻礙線圈2下落，故必須有順時針方向的電流。同理可知，線圈2在線圈1的下面下落時，有逆時針方向的電流，故選項(xiàng)C正確。二、電磁感應(yīng)中的電路問題1．電磁感應(yīng)與電路知識的關(guān)系圖2．電磁感應(yīng)中電路問題的分類(1)以部分電路歐姆定律為中心，包括六個基本物理量(電壓、電流、電阻、電功、電功率、電熱)，三條定律(部分電路歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)，以及若干基本規(guī)律(串、并聯(lián)電路特點(diǎn)等)。(2)以閉合電路歐姆定律為中心，討論電動勢、閉合電路中的電流、路端電壓以及閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。3．分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路〖例2〗把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，一長度為2a、電阻等于R、粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右運(yùn)動經(jīng)過環(huán)心O時，求：(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；(2)圓環(huán)和金屬棒消耗的總熱功率?！即鸢浮?1)eq\f(4Bav,3R)方向從N流向Meq\f(2,3)Bav(2)eq\f(8B2a2v2,3R)〖解析〗(1)把切割磁感線的金屬棒看成一個內(nèi)阻為R、電動勢為E的電源，兩個半圓環(huán)看成兩個并聯(lián)電阻，畫出等效電路如圖所示。等效電源電動勢為E＝2Bav外電路的總電阻為R外＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝eq\f(1,2)R棒上電流大小為I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(2Bav,\f(1,2)R＋R)＝eq\f(4Bav,3R)由右手定則可知金屬棒中電流方向?yàn)閺腘流向M。根據(jù)閉合電路歐姆定律知，棒兩端的電壓為路端電壓，UMN＝IR外＝eq\f(2,3)Bav。(2)圓環(huán)和金屬棒消耗的總熱功率為P＝IE＝eq\f(8B2a2v2,3R)。三、電磁感應(yīng)中的力電綜合問題1．基本思路電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起，這類問題需要綜合運(yùn)用電磁感應(yīng)規(guī)律和力學(xué)的相關(guān)規(guī)律解決。因此，處理此類問題的一般思路是“先電后力”。2．兩種狀態(tài)處理(1)導(dǎo)體處于平衡態(tài)——靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。(2)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)——加速度不為零。3．力學(xué)對象和電學(xué)對象的相互聯(lián)系4．主要規(guī)律：牛頓第二定律、功能關(guān)系和動量觀點(diǎn)?！祭?〗如圖所示，平行傾斜光滑導(dǎo)軌與足夠長的平行水平光滑導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌電阻不計。質(zhì)量分別為m和eq\f(1,2)m的金屬棒b和c靜止放在水平導(dǎo)軌上，b、c兩棒均與導(dǎo)軌垂直。圖中de虛線往右有范圍足夠大、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為m的絕緣棒a垂直于傾斜導(dǎo)軌靜止釋放，釋放位置與水平導(dǎo)軌的高度差為h。已知絕緣棒a滑到水平導(dǎo)軌上與金屬棒b發(fā)生彈性正碰，金屬棒b進(jìn)入磁場后始終未與金屬棒c發(fā)生碰撞。重力加速度為g，求：(1)絕緣棒a與金屬棒b發(fā)生彈性正碰后分離時兩棒的速度大??；(2)金屬棒b進(jìn)入磁場后，其加速度為其最大加速度的一半時的速度大??；(3)兩金屬棒b、c上最終產(chǎn)生的總焦耳熱?！即鸢浮?1)絕緣棒a速度大小為0金屬棒b速度大小為eq\r(2gh)(2)eq\f(5,6)eq\r(2gh)(3)eq\f(1,3)mgh〖解析〗(1)設(shè)絕緣棒a滑上水平導(dǎo)軌時，速度為v0，下滑過程中絕緣棒a機(jī)械能守恒，有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①絕緣棒a與金屬棒b發(fā)生彈性碰撞，由動量守恒定律mv0＝mv1＋mv2②由機(jī)械能守恒定律有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)③聯(lián)立①②③解得絕緣棒a的速度大小v1＝0，金屬棒b的速度大小v2＝v0＝eq\r(2gh)。(2)金屬棒b剛進(jìn)磁場時的加速度最大，設(shè)其加速度為其最大加速度的一半時，金屬棒b速度為v2′，c棒速度為v3′。兩金屬棒b、c組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律，有mv2＝mv2′＋eq\f(m,2)v3′設(shè)金屬棒b進(jìn)入磁場后任一時刻，金屬棒b的速度為vb，金屬棒c的速度為vc，則兩金屬棒b、c組成的回路中的感應(yīng)電動勢E＝BL(vb－vc)由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R總)由安培力公式得金屬棒b所受安培力F＝BIL＝ma聯(lián)立得a＝eq\f(B2L2（vb－vc）,mR總)。則am＝eq\f(B2L2（v2－0）,mR總)eq\f(1,2)am＝eq\f(B2L2（v2′－v3′）,mR總)故當(dāng)金屬棒b加速度為最大值