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1、章末總結第1章電磁感應與現代生活內容索引網絡構建題型探究重點難點 各個擊破達標檢測當堂檢測 鞏固反饋網絡構建電磁感應電磁感應現象產生感應電流的條件：電路 且 變化能量轉化：其他形式的能轉化為電能或電能的轉移內容：感應電流的磁場總要 引起感應電流的磁通量的變化楞次定律(感應電流的方向)理解感應電流總要阻礙 的變化感應電流總要阻礙 的相對運動應用步驟首先明確原磁場的和磁通量的，確定感應 電流的磁場方向再用 確定感應電流方向右手定則：適合判定 產生的感應電流的方向閉合磁通量阻礙磁通量導體和磁場方向增減安培定則導體切割磁感線電磁感應法拉第電磁感應定律(感應電動勢的大小)感應電動勢定義：在電磁感應現象中
2、產生的電動勢產生的條件：發(fā)生變化磁通量的變化率：單位時間內磁通量的變化法拉第電磁感應定律E_，適合求E的平均值nt切割公式E，適合求E的瞬時值條件：B、L、v三者互相垂直磁通量BLv電磁灶電磁驅動、電磁阻尼自感現象定義：發(fā)生變化而產生的電磁感應現象自感電動勢：總是阻礙 的變化自感系數L：與線圈的大小、形狀、，以及_ 等因素有關日光燈的原理渦流定義：塊狀金屬在 中產生的環(huán)形感應電流電磁感應自感現象及其應用(特殊的電磁感應現象)應用自身電流自身電流圈數是否有鐵心變化的磁場題型探究楞次定律反映這樣一個物理過程：原磁通量變化時(原變)，產生感應電流(I感)，這是屬于電磁感應的條件問題；感應電流一經產生
3、就在其周圍空間激發(fā)磁場(感)，這就是電流的磁效應問題；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.這樣一個復雜的過程，可以用圖表理順如下：一、對楞次定律的理解與應用1.感應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有這幾種形式：增反減同、增縮減擴、增離減靠、來拒去留.例例1圓形導體線圈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
4、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A.線圈a中將產生俯視順時針方向的感應電流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將增大答案解析圖1解析解析通過螺線管b的電流如圖所示，根據右手螺旋定則判斷出螺線管b所產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，所產生的磁場的磁感應強度增大，根據楞次定律可知，a線圈中所產生的感應電流的磁場方向豎直向上，再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向為俯視逆時針方向，A錯誤；由于螺線管b中的電流增大，所產生的磁感應強度增大，線圈a中的磁通量應變大，B錯誤；根據楞次定律可知，線圈a有縮
5、小的趨勢，線圈a對水平桌面的壓力增大，C錯誤，D正確.1.圖像問題有兩種：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.基本思路是：(1)利用法拉第電磁感應定律計算感應電動勢大小.(2)利用楞次定律或右手定則判定感應電流的方向.二、電磁感應中的圖像問題例例2如圖2所示，三條平行虛線位于紙面內，中間虛線兩側有方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度等大反向.菱形閉合導線框ABCD位于紙面內且對角線AC與虛線垂直，磁場寬度與對角線AC長均為d，現使線框沿AC方向勻速穿過磁場，以逆時針方向為感應電流的正方向，則從C點進入磁場到A點離開磁場的過程中，
6、線框中電流i隨時間t的變化關系圖像可能是 答案解析圖2解析解析導線框ABCD在進入左邊磁場時，由楞次定律和安培定則可以判斷出感應電流的方向應為正方向，選項B、C不可能；當導線框ABCD一部分在左磁場區(qū)，另一部分在右磁場區(qū)時，回路中的最大電流要加倍，方向與剛進入時的方向相反，選項D可能，選項A不可能.1.首先要找到哪一部分導體相當于電源，分清內、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
7、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.三、電磁感應中的電路問題例例3如圖3甲所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌MN、PQ被固定在水平面上，導軌間距l(xiāng)0.6 m，兩導軌的左端用導線連接電阻R1及理想電壓表V，電阻為r2 的金屬棒垂直于導軌靜止在AB處；右端用導線連接電阻R2，已知R12，R21，導軌及導線電阻均不計.在矩形區(qū)域CDFE內有豎直向上的磁場，CE0.2 m，磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示.開始時電壓表有示數，當電壓表示數變?yōu)榱愫?，對金屬棒施加一水平向右的恒力F，使
8、金屬棒剛進入磁場區(qū)域時電壓表的示數又變?yōu)樵瓉淼闹?，金屬棒在磁場區(qū)域內運動的過程中電壓表的示數始終保持不變.求：圖3答案解析(1)t0.1 s時電壓表的示數；答案答案0.3 V此時，R1與金屬棒并聯后再與R2串聯RR并R21 1 2 答案解析(2)恒力F的大小；答案答案0.27 N解析解析金屬棒進入磁場后，R1與R2并聯后再與r串聯，有F安BIl1.00.450.6 N0.27 N由于金屬棒進入磁場后電壓表的示數始終不變，所以金屬棒做勻速運動，有FF安F0.27 N.答案解析(3)從t0時刻到金屬棒運動出磁場的過程中整個電路產生的熱量.答案答案0.09 JEIR1.2 VEBlv，v2 m/sQ
9、EIt0.054 JQ總QQ0.036 J0.054 J0.09 J.例例4U形金屬導軌abcd原來靜止放在光滑絕緣的水平桌面上，范圍足夠大、方向豎直向上的勻強磁場穿過導軌平面，一根與bc等長的金屬棒PQ平行于bc放在導軌上，棒左邊靠著絕緣的固定豎直立柱e、f.已知磁感應強度B0.8 T，導軌質量M2 kg，其中bc段長0.5 m、電阻r0.4，其余部分電阻不計，金屬棒PQ質量m0.6 kg、電阻R0.2、與導軌間的動摩擦因數0.2.若向導軌施加方向向左、大小為F2 N的水平拉力，如圖4所示.求：導軌的最大加速度大小、最大電流和最大速度大小(設導軌足夠長，g取10 m/s2).四、電磁感應中的
10、動力學問題圖4答案答案0.4 m/s22 A3 m/s答案解析解析解析導軌受到PQ棒水平向右的摩擦力fmg，對導軌根據牛頓第二定律得FmgF安Ma，剛拉動導軌時，I感0，安培力為零，導軌有最大加速度隨著導軌速度的增大，感應電流增大，加速度減小，當a0時，速度最大.設速度最大值為vm，電流最大值為Im，此時導軌受到向右的安培力F安BImL，1.能量觀點分析能量觀點分析(1)電磁感應現象中產生感應電流的過程，實質上是能量的轉化過程.(2)電磁感應過程中產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，其他形式的能轉化為電能.“外力”克服
11、安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉化為電能.五、電磁感應中的能量問題2.求解思路求解思路(1)若回路中電流恒定，可以利用電路結構及WUIt或QI2Rt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化，則機械能的減少量等于產生的電能.例例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，導軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻.一質量m0.1 kg、電阻r0.1 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，磁場的磁感應強度B0.4 T.金屬棒在水平向右的外力作
12、用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運動，當金屬棒的位移s9 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、后回路中產生的焦耳熱之比Q1Q221.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：(1)金屬棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q；圖5答案答案4.5 C答案解析其中Bls (2)撤去外力后回路中產生的焦耳熱Q2；答案答案1.8 J答案解析解析解析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v22as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，由動能定理得撤去外力后回路中產生的焦耳
13、熱Q2W聯立式，代入數據得Q21.8 J(3)外力做的功WF.答案答案5.4 J答案解析解析解析由題意知，撤去外力前、后回路中產生的焦耳熱之比Q1Q221，可得Q13.6 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WFQ1Q2 由式得WF5.4 J.達標檢測1.(楞次定律的理解與應用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)域內有一垂直紙面向里變化的勻強磁場，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)將受到向上的磁場力作用答案解析1234圖612342
14、.(電磁感應中的電路問題電磁感應中的電路問題)如圖7所示，由均勻導線制成的半徑為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(aOb90)時，a、b兩點的電勢差為圖7答案1234A.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B.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C.金屬桿ab上滑過程與下滑過程因摩擦而產生的內能一定相等D.金屬桿ab在整個過程中損失的機械能等于裝置產生的焦耳熱3.(電磁感應中的能量問題電磁感應中的能量問題)(多選)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
15、處于勻強磁場中，磁場方向垂直軌道平面向上.質量為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8答案解析123412344.(電磁感應中的力電綜合問題電磁感應中的力電綜合問題)如圖9所示，兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角30的斜面上，導軌電阻不計，間距L0.4 m，導軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN.中的勻強磁場方向垂直斜面向下，中的勻強磁場方向垂直斜面圖9向上，兩磁場的磁感應強度大小均為B0.5 T.在區(qū)域中，將質量m10.1 kg、電阻R1
16、0.1 的金屬條ab放在導軌上，ab剛好不下滑.然后，在區(qū)域中將質量m20.4 kg、電阻R20.1 的光滑導體棒cd置于導軌上，由靜止開始下滑.cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中，ab、cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，取g10 m/s2，問：1234答案解析答案答案由a流向b(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；解析解析由右手定則可判斷出cd中的電流方向為由d到c，則ab中電流方向為由a流向b.1234答案解析答案答案5 m/s(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；1234解析解析開始放置時ab剛好不下滑，ab所受摩擦力為最大靜摩擦力，設其為fmax，有fmaxm1gsin 設ab剛要上滑時，cd棒的感應電動勢為E，由法拉第電磁感應定律有EBLv 設電路中的感應電流為I，由閉合電路歐姆定律有設ab所受安培力為F安，有F安BIL 此時ab受到的最大靜摩擦力方向沿導軌向下，由平衡條件有F安m1gsin fmax 聯立式，代入數據解得v5 m/s.1234(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離s3.8 m，此過程中ab上產生的熱量Q是多少.答案解析答案答案1.3 J1234解得Q1.3 J.1234
（通用）高中物理 第1章 電磁感應與現代生活章末課件 滬科選修3-2
