2016-2017学年高中物理 第1章 电磁感应章末整合课件 粤教版选修3-2

章末整合 知 识 网 络 专题 一 楞次定律的理解和 应 用 1 楞次定律解决的 问题 是感 应电 流的方向 问题 ，它涉及两个 磁 场 ，感 应电 流的磁 场 (新 产 生的磁 场 )和引起感 应电 流的磁 场 (原来就有的磁 场 )，前者和后者的关系不是 “同向 ”和 “反向 ”的 简单 关系，而是前者 “阻碍 ”后者 “变 化 ”的关系 2 对 “阻碍意 义 的理解 ” (1)阻碍原磁 场 的 变 化 “阻碍 ”不是阻止，而是 “延 缓 ”，感 应 电 流的磁 场 不会阻止原磁 场 的 变 化，只能使原磁 场 的 变 化被延 缓 或者 说 被 迟 滞了，原磁 场 的 变 化 趋势 不会改 变 ，不会 发 生 逆 转 热 点 专 题 (2)阻碍的是原磁 场 的 变 化，而不是原磁 场 本身，如果原磁 场 不 变 化，即使它再 强 ，也不会 产 生感 应电 流 (3)阻碍不是相反，当原磁通量减小 时 ，感 应电 流的磁 场 与原 磁 场 同向，以阻碍其减小；当磁体 远 离 导 体运 动时 ， 导 体运 动 将和磁体运 动 同向，以阻碍其相 对 运 动 (4)由于 “阻碍 ”， 为 了 维 持原磁 场 的 变 化，必 须 有外力克服 这 一 “阻碍 ”而做功，从而 导 致其他形式的能量 转 化 为电 能，因 而楞次定律是能量 转 化和守恒定律在 电 磁感 应 中的体 现 3运用楞次定律 处 理 问题 的思路 (1)判定感 应电 流方向 问题 的思路 运用楞次定律判定感 应电 流方向的基本思路可以 总结为 “一原 、二感、三 电 流 ” 明确原磁 场 ：弄清原磁 场 的方向以及磁通量的 变 化情况 确定感 应 磁 场 ：即根据楞次定律中的 “阻碍 ”原 则 ， 结 合原 磁 场 磁通量 变 化情况，确定出感 应电 流 产 生的感 应 磁 场 的方 向 判定 电 流方向：即根据感 应 磁 场 的方向，运用安培定 则 判 断出感 应电 流方向 (2)判断 闭 合 电 路 (或 电 路中可 动 部分 导 体 )相 对 运 动类问题 的 分析策略 在 电 磁感 应问题 中，有一 类综 合性 较 强 的分析判断 类问题 ， 主要是磁 场 中的 闭 合 电 路在一定条件下 产 生了感 应电 流，而 此 电 流又 处 于磁 场 中，受到安培力作用，从而使 闭 合 电 路或 电 路中可 动 部分的 导 体 发 生了运 动 如 图 所示是著名物理学家 费 曼 设计 的一个 实验 ，在 一 块绝缘 板中部安装一个 线 圈，并接有 电 源，板的四周有 许 多 带负电 的小球将整个装置 悬 挂起来当接通开关瞬 间 ， 整个 圆盘 将 (自上而下看 )( ) 例 1 A 顺时针转动 一下 B逆 时针转动 一下 C 顺时针 不断 转动 D逆 时针 不断 转动 解析： 开关接通瞬 间 ，穿 过带电 小球所在空 间 向下的磁通量突然 增加，由楞次定律知，在 带电 小球所 处 空 间 将 产 生逆 时针 方 向 (从上往下看 )的 电动势 (确切 讲 ， 应为 逆 时针 方向 电场 )， 从而使 带负电 小球受到 顺时针 方向作用力由于 该变 化是瞬 间 的，故 选 A. 答案： A 专题 二 电 磁感 应 中的力学 问题 通 过导 体的感 应电 流在磁 场 中将受到安培力作用，从而引起 导 体速度、加速度的 变 化 (1)基本方法 用法拉第 电 磁感 应 定律和楞次定律求出感 应电 流的方向和 感 应电动势 的大小 求出回路中 电 流的大小 分析研究 导 体受力情况 (包括安培力，用左手定 则 确定其方 向 ) 列出 动 力学方程或者平衡方程求解 (2)基本思路 电 磁感 应 力学 问题 中，要抓好受力情况、运 动 情况的 动态 分 析： 导 体受力运 动产 生感 应电动势 感 应电 流 通 电导 体受 到安培力 合外力 变 化 加速度 变 化 速度 变 化，周而复始 的循 环 ，循 环结 束 时 ，加速度 为 零， 导 体达 稳 定状 态 ，速度 达到最 值 如 图 所示， 线 圈 abcd每 边长 l 0.20 m， 线 圈 质 量 m1 0.10 kg、 电 阻 R 0.10 ，重物 质 量 为 m2 0.14 kg.线 圈上方的匀 强 磁 场 磁感 应 强 度 B 0.5 T，方向垂直 线 圈平面 向里，磁 场 区域的 宽 度 为 h 0.20 m重物从某一位置下降， 使 ab边进 入磁 场 开始做匀速运 动 ，求 线 圈做匀速运 动 的速度 (g 10 m/s2) 例 2 答案： 4 m/s 专题 三 电 磁感 应 中的 电 路 问题 在 电 磁感 应 中，切割磁感 线 的 导 体或磁通量 变 化的回路将 产 生感 应电动势 ， 该导 体或回路相当于 电 源 解决 电 路 问题 的基本方法： 用法拉第 电 磁感 应 定律或楞次定律确定感 应电动势 的大小 和方向 画出等效 电 路 图 运用 闭 合 电 路欧姆定律、串并 联电 路性 质 ， 电 功率等公式 进 行求解 用相同 导线绕 制的 边长为 L或 2L的四个 闭 合 导 体 线 框，以相同的速度匀速 进 入右 侧 匀 强 磁 场 ，如下 图 所示在 每个 线 框 进 入磁 场 的 过 程中， M、 N两点 间 的 电压 分 别为 Ua 、 Ub、 Uc和 Ud.下列判断正确的是 ( ) A UaUbUcUd B UaUbUdUc C Ua UbUc Ud D UbUaUdUc 例 3 答案： B 专题 四 电 磁感 应 中的 图 象 问题 电 磁感 应 中常常涉及磁感 应 强 度、磁通量、感 应电动势 、感 应电 流、安培力或外力随 时间变 化的 图 象 这 些 图 象 问题 大体上可以分 为 两 类 ： 由 给 定的 电 磁感 应过 程 选 出或画出正确 图 象 由 给 定的有关 图 象分析 电 磁感 应过 程，求解相 应 的物理量 不管是何种 类 型， 电 磁感 应 中的 图 象 问题 往往需要 综 合右手 定 则 、左手定 则 、楞次定律和法拉第 电 磁感 应 定律等 规 律分 析解决 (2016汕 头 校 级 三模 )如 图 ，一 载 流 长 直 导线 和一矩 形 导线 框固定在同一平面内， 线 框在 长 直 导线 右 侧 ，且其 长 边 与 长 直 导线 平行已知在 t 0到 t t1的 时间间 隔内，直 导 线 中 电 流 i发 生某种 变 化，而 线 框中感 应电 流 总 是沿 顺时针 方向， 线 框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右 设 电 流 i正方向与 图 中箭 头 方向相同， 则 i随 时间 t变 化的 图线 可 能是 ( ) 例 4 A B C D 解析： 线 框中感 应电 流沿 顺时针 方向，由安培定 则 可知，感 应 电 流的磁 场 垂直于 纸 面向里； 由楞次定律可得：如果原磁 场 增 强 时 ，原磁 场 方向 应 垂直于 纸 面向外，由安培定 则 可知， 导线电 流方向 应该 向下， 为负 的，且 电 流越来越大； 由楞次定律可知：如果原磁 场 方向垂直于 纸 面向里， 则 原磁 场 减弱，直 线电 流 变 小，由安培定 则 可知，直 线电 流 应竖 直 向上，是正的； A、由 图 示可知，直 线电 流按 A所示 变 化，感 应电 流始 终 沿 顺时针 方向，由楞次定律可知，在 i大于零 时 ， 为 阻碍磁通量 的减小， 线 框受到的合力水平向左，在 i小于零 时 ， 为 阻碍磁 通量的增加， 线 框受到的合力水平向右，故 A正确； B、 图 示 电 流不能使 线 框中的感 应电 流始 终 沿 顺时针 方向， 故 B错误 ； C、 图 示 电 流使 线 框中的感 应电 流沿 顺时针 方向，但 线 框在 水平方向受到的合力始 终 水平向左，故 C错误 ； D、 图 示 电 流使 线 框中 产 生的感 应电 流沿逆 时针 方向，故 D 错误 答案： A 专题 五 电 磁感 应 中的能量 问题 电 磁感 应过 程中 产 生的感 应电 流在磁 场 中必定受到安培力作 用，要 维 持感 应电 流的存在，必 须 有 “外力 ”克服安培力做功 ，此 过 程中，其他形式的能量 转 化 为电 能， “外力 ”克服安培 力做了多少功，就有多少其他形式的能 转 化 为电 能 当感 应电 流通 过 用 电 器 时 ， 电 能又 转 化 为 其他形式的能量， 安培力做功的 过 程，是 电 能 转 化 为 其他形式的能的 过 程，安 培力做了多少功，就有多少 电 能 转 化 为 其他形式的能量 如 图 甲所示，光滑的平行水平金属 导轨 MN、 PQ相距 l ，在 M点和 P点 间连 接一个阻 值为 R的 电 阻，在两 导轨间 cdfe 矩形区域内有垂直 导轨 平面 竖 直向上、 宽为 d的匀 强 磁 场 ， 磁感 应 强 度 为 B.一 质 量 为 m、 电 阻 为 r、 长 度也 刚 好 为 l的 导 体棒 ab垂直 搁 在 导轨 上，与磁 场 左 边 界相距 d0.现 用一个水平 向右的力 F拉棒 ab，使它由静止开始运 动 ，棒 ab离开磁 场 前已 做匀速直 线 运 动 ，棒 ab与 导轨 始 终 保持良好接触， 导轨电 阻 不 计 ， F随 ab与初始位置的距离 x变 化的情况如 图 乙， F0已知 求： 例 5 (1)棒 ab离开磁 场 右 边 界 时 的速度； (2)棒 ab通 过 磁 场 区域的 过 程中整个回路所消耗的 电 能； (3)d0满 足什么条件 时 ，棒 ab进 入磁 场 后一直做匀速运 动 ？ 甲 乙 电磁感应中的能量问题 1电磁感应的本质 能量转化：电磁感应过程，实质上也是一个能量转化和守恒的过程通过安培力做负功，将其 他非电能转化为电能，同时又将转化来的电能进一步转化成其他非电能因此，电磁感应过程总是伴随着能量转化 2利用功能关系求解电磁感应问题的基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式确定感应电动势的大小，用楞次定律和右手定则判断感应电动势的方向 解 题 策 略 (2)画出等效 电 路，求解 电 路中相关参量，分析 电 路中能量 转 化关系 (3)研究 导 体机械能的 转 化，利用能量 转 化和守恒关系，列出 机械功率与 电 路中 电 功率 变 化的守恒关系式 3 电 磁感 应 中能量 转 化 类 型 (1)机械能 电 能 机械能内能 (2)化学能 电 能 机械能内能 (3)非 电 能 电 能 内能 1如 图 所示 电 路，两根光滑金属 导轨 平行放置在 倾 角 为 的 斜面上， 导轨 下端接有 电 阻 R， 导轨电 阻不 计 ，斜面 处 在 竖 直向上的匀 强 磁 场 中， 电 阻可忽略不 计 的金属棒 ab质 量 为 m ，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力 F的作用金属棒沿 导轨 匀速下滑， 则 它在下滑高度 h的 过 程中，以下 说 法正确的 是 ( ) A作用在金属棒上各力的合力做功等于系 统产 生的 电 能 B重力做的功等于系 统产 生的 电 能 C金属棒克服安培力做的功等于 电 阻 R上 产 生的焦耳 热 D金属棒克服恒力 F做的功等于 电 阻 R上 产 生的焦耳 热 【 答案 】 C 【 解析 】 根据 动 能定理，合力做的功等于 动 能的增量，故 A错 ；重 力做的功等于重力 势 能的减少，重力做的功等于克服 F所做的 功与 产 生的 电 能之和，而克服安培力做的功等于 电