（通用）高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活章末課件 滬科選修3-2

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1、章末總結(jié)第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活內(nèi)容索引網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建題型探究重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破達(dá)標(biāo)檢測(cè)當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：電路 且 變化能量轉(zhuǎn)化：其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能或電能的轉(zhuǎn)移內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要 引起感應(yīng)電流的磁通量的變化楞次定律(感應(yīng)電流的方向)理解感應(yīng)電流總要阻礙 的變化感應(yīng)電流總要阻礙 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用步驟首先明確原磁場(chǎng)的和磁通量的，確定感應(yīng) 電流的磁場(chǎng)方向再用 確定感應(yīng)電流方向右手定則：適合判定 產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向閉合磁通量阻礙磁通量導(dǎo)體和磁場(chǎng)方向增減安培定則導(dǎo)體切割磁感線電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中

2、產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件：發(fā)生變化磁通量的變化率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)磁通量的變化法拉第電磁感應(yīng)定律E_，適合求E的平均值nt切割公式E，適合求E的瞬時(shí)值條件：B、L、v三者互相垂直磁通量BLv電磁灶電磁驅(qū)動(dòng)、電磁阻尼自感現(xiàn)象定義：發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象自感電動(dòng)勢(shì)：總是阻礙 的變化自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、，以及_ 等因素有關(guān)日光燈的原理渦流定義：塊狀金屬在 中產(chǎn)生的環(huán)形感應(yīng)電流電磁感應(yīng)自感現(xiàn)象及其應(yīng)用(特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象)應(yīng)用自身電流自身電流圈數(shù)是否有鐵心變化的磁場(chǎng)題型探究楞次定律反映這樣一個(gè)物理過(guò)程：原磁通量變化時(shí)(原變)，產(chǎn)生感應(yīng)電流(I感)，這是屬于電磁感應(yīng)的條件問(wèn)題；感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生

3、就在其周?chē)臻g激發(fā)磁場(chǎng)(感)，這就是電流的磁效應(yīng)問(wèn)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(wèn)題.這樣一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，可以用圖表理順如下：一、對(duì)楞次定律的理解與應(yīng)用1.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)不一定與原磁場(chǎng)方向相反，只有在磁通量增大時(shí)兩者才相反，而在磁通量減小時(shí)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(guò)變化得慢了.3.楞次定律的阻礙的表現(xiàn)有這幾種形式：增反減同、增縮減擴(kuò)、增離減靠、來(lái)拒去留.例例1圓形導(dǎo)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(dòng)變阻器連接成如圖1

4、所示的電路.若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.穿過(guò)線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力N將增大答案解析圖1解析解析通過(guò)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(chǎng)方向豎直向下，滑片P向下滑動(dòng)，接入電路的電阻減小，電流增大，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，根據(jù)楞次定律可知，a線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針?lè)较?，A錯(cuò)誤；由于螺線管b中的電流增大，所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，線圈a中的磁通量應(yīng)變大，B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可知，線圈a有縮

5、小的趨勢(shì)，線圈a對(duì)水平桌面的壓力增大，C錯(cuò)誤，D正確.1.圖像問(wèn)題有兩種：一是給出電磁感應(yīng)過(guò)程，選出或畫(huà)出正確圖像；二是由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量.2.基本思路是：(1)利用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小.(2)利用楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向.二、電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題例例2如圖2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)寬度與對(duì)角線AC長(zhǎng)均為d，現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過(guò)磁場(chǎng)，以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，則從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到A點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，

6、線框中電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系圖像可能是 答案解析圖2解析解析導(dǎo)線框ABCD在進(jìn)入左邊磁場(chǎng)時(shí)，由楞次定律和安培定則可以判斷出感應(yīng)電流的方向應(yīng)為正方向，選項(xiàng)B、C不可能；當(dāng)導(dǎo)線框ABCD一部分在左磁場(chǎng)區(qū)，另一部分在右磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，回路中的最大電流要加倍，方向與剛進(jìn)入時(shí)的方向相反，選項(xiàng)D可能，選項(xiàng)A不可能.1.首先要找到哪一部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，分清內(nèi)、外電路.處于磁通量變化的磁場(chǎng)中的線圈或切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，該部分導(dǎo)體的電阻相當(dāng)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)和某段導(dǎo)體兩端的電壓三者的區(qū)別：(1)某段導(dǎo)體作為電阻時(shí)，它兩端的電壓等于電流與其電阻的乘積；(2)某段導(dǎo)

7、體作為電源時(shí)，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(dòng)勢(shì)減去內(nèi)電壓.(3)某段導(dǎo)體作為電源時(shí)，電路斷路時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).三、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題例例3如圖3甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ被固定在水平面上，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.6 m，兩導(dǎo)軌的左端用導(dǎo)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(dǎo)軌靜止在AB處；右端用導(dǎo)線連接電阻R2，已知R12，R21，導(dǎo)軌及導(dǎo)線電阻均不計(jì).在矩形區(qū)域CDFE內(nèi)有豎直向上的磁場(chǎng)，CE0.2 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示.開(kāi)始時(shí)電壓表有示數(shù)，當(dāng)電壓表示數(shù)變?yōu)榱愫?，?duì)金屬棒施加一水平向右的恒力F，使

8、金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)電壓表的示數(shù)又變?yōu)樵瓉?lái)的值，金屬棒在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中電壓表的示數(shù)始終保持不變.求：圖3答案解析(1)t0.1 s時(shí)電壓表的示數(shù)；答案答案0.3 V此時(shí)，R1與金屬棒并聯(lián)后再與R2串聯(lián)RR并R21 1 2 答案解析(2)恒力F的大??；答案答案0.27 N解析解析金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，R1與R2并聯(lián)后再與r串聯(lián)，有F安BIl1.00.450.6 N0.27 N由于金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后電壓表的示數(shù)始終不變，所以金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)，有FF安F0.27 N.答案解析(3)從t0時(shí)刻到金屬棒運(yùn)動(dòng)出磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路產(chǎn)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(dǎo)軌abcd原來(lái)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(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)導(dǎo)軌平面，一根與bc等長(zhǎng)的金屬棒PQ平行于bc放在導(dǎo)軌上，棒左邊靠著絕緣的固定豎直立柱e、f.已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T，導(dǎo)軌質(zhì)量M2 kg，其中bc段長(zhǎng)0.5 m、電阻r0.4，其余部分電阻不計(jì)，金屬棒PQ質(zhì)量m0.6 kg、電阻R0.2、與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.若向?qū)к壥┘臃较蛳蜃?、大小為F2 N的水平拉力，如圖4所示.求：導(dǎo)軌的最大加速度大小、最大電流和最大速度大小(設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，g取10 m/s2).四、電磁感應(yīng)中的

10、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題圖4答案答案0.4 m/s22 A3 m/s答案解析解析解析導(dǎo)軌受到PQ棒水平向右的摩擦力fmg，對(duì)導(dǎo)軌根據(jù)牛頓第二定律得FmgF安Ma，剛拉動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)，I感0，安培力為零，導(dǎo)軌有最大加速度隨著導(dǎo)軌速度的增大，感應(yīng)電流增大，加速度減小，當(dāng)a0時(shí)，速度最大.設(shè)速度最大值為vm，電流最大值為Im，此時(shí)導(dǎo)軌受到向右的安培力F安BImL，1.能量觀點(diǎn)分析能量觀點(diǎn)分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程.(2)電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功.此過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為電能.五、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)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(jié)構(gòu)及WUIt或QI2Rt直接進(jìn)行計(jì)算.(2)若電流變化，則：利用克服安培力做的功求解：電磁感應(yīng)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(jī)械能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能.例例5如圖5所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻.一質(zhì)量m0.1 kg、電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T.金屬棒在水平向右的外力作

12、用下，由靜止開(kāi)始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒的位移s9 m時(shí)撤去外力，金屬棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前、后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸.求：(1)金屬棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)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(chǎn)生的焦耳熱Q2；答案答案1.8 J答案解析解析解析設(shè)撤去外力時(shí)金屬棒的速度為v，對(duì)于金屬棒的勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v22as設(shè)金屬棒在撤去外力后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中安培力所做的功為W，由動(dòng)能定理得撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳

13、熱Q2W聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)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(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221，可得Q13.6 J 在金屬棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，外力F克服安培力做功，由功能關(guān)系可知WFQ1Q2 由式得WF5.4 J.達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(楞次定律的理解與應(yīng)用楞次定律的理解與應(yīng)用)如圖6所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所在區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)，導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按下列哪一圖線所表示的方式隨時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場(chǎng)力作用答案解析1234圖612342

14、.(電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題)如圖7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(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界如圖中虛線所示.當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置(aOb90)時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為圖7答案1234A.金屬桿ab上滑過(guò)程與下滑過(guò)程通過(guò)電阻R的電荷量一樣多B.金屬桿ab上滑過(guò)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(guò)程與下滑過(guò)程因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等D.金屬桿ab在整個(gè)過(guò)程中損失的機(jī)械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱3.(電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)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(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)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后又返回到底端.若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，軌道與金屬桿的電阻均忽略不計(jì).則下列說(shuō)法正確的是圖8答案解析123412344.(電磁感應(yīng)中的力電綜合問(wèn)題電磁感應(yīng)中的力電綜合問(wèn)題)如圖9所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角30的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距L0.4 m，導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面圖9向上，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0.5 T.在區(qū)域中，將質(zhì)量m10.1 kg、電阻R1

16、0.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上，ab剛好不下滑.然后，在區(qū)域中將質(zhì)量m20.4 kg、電阻R20.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上，由靜止開(kāi)始下滑.cd在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域的磁場(chǎng)中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取g10 m/s2，問(wèn)：1234答案解析答案答案由a流向b(1)cd下滑的過(guò)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?yàn)橛蒬到c，則ab中電流方向?yàn)橛蒩流向b.1234答案解析答案答案5 m/s(2)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd的速度v多大；1234解析解析開(kāi)始放置時(shí)ab剛好不下滑，ab所受摩擦力為最大靜摩擦力，設(shè)其為fmax，有fmaxm1gsin 設(shè)ab剛要上滑時(shí)，cd棒的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，由法拉第電磁感應(yīng)定律有EBLv 設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I，由閉合電路歐姆定律有設(shè)ab所受安培力為F安，有F安BIL 此時(shí)ab受到的最大靜摩擦力方向沿導(dǎo)軌向下，由平衡條件有F安m1gsin fmax 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得v5 m/s.1234(3)從cd開(kāi)始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中，cd滑動(dòng)的距離s3.8 m，此過(guò)程中ab上產(chǎn)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