高中物理 第4章 电磁感应章末小结课件 新人教版选修32.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 2 电磁感应 第四章 章末小结 第四章 1 对楞次定律的理解和应用 1 楞次定律揭示了判断感应电流方向的规律 即 感应电流的磁场 总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 其核心思想是阻碍 楞次定律提供了判断感应电流方向的基本方法 2 楞次定律的扩展含义 即从磁通量变化的角度看 感应电流的磁场表现为 增反减同 从磁体与回路的相对运动角度看 表现为 来拒去留 从回路面积看 表现为 增缩减扩 从导体中原电流的变化 自感 看 表现为 增反减同 3 楞次定律体现了电磁感应现象符合能量守恒定律 在电磁感应过程中其他形式的能与电能相互转化 但总能量守恒 能量守恒定律丰富了我们处理电磁感应问题的思路 a 条形磁铁水平向右运动时 金属环将随着向右运动 同时圆环的面积变大b 条形磁铁水平向右运动时 金属环将随着向左运动 同时圆环的面积变小c 条形磁铁竖直下落过程中 磁铁减速运动 同时圆环的面积变小且对桌面压力变大d 条形磁铁竖直下落过程中 磁铁减速运动 同时圆环的面积变大且对桌面压力变小 解析 条形磁铁水平向右运动时 穿过圆环的磁通量减小 根据楞次定律 圆环产生感应电流 感应电流对磁场的阻碍作用使得金属环随着向右运动 同时使环的面积增大 这是电磁驱动现象 故a对 b错 条形磁铁下落时 穿过该环的磁通量增加 根据楞次定律 感应电流产生的效果阻碍其下落 同时圆环的面积变小且对桌面压力变大 故c对 d错 答案 ac点评 灵活运用楞次定律的扩展含义 是解答该类问题的有效途径 2 电磁感应中的电路问题 1 在电磁感应现象中 导体切割磁感线或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势 该导体或回路相当于电源 因此 电磁感应问题往往与电路问题联系在一起 2 解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 用法拉第电磁感应定律和楞次定律 右手定则 确定感应电动势的大小和方向 确定内电路和外电路 画等效电路图 运用闭合电路欧姆定律 串 并联电路的性质 电功率等公式求解 金属杆ab切割磁感线产生的电动势e blv金属杆ab相当于电源 有e u i2 i0 r1金属杆ab达到稳定速度时 f f安 i2 i0 lb联立解得v 1m s答案 1m s 3 电磁感应中的力学问题 1 导体中的感应电流在磁场中将受到安培力作用 所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起 处理此类问题的基本方法 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向 求回路中的电流强度的大小和方向 分析研究导体受力情况 包括安培力 列动力学方程或平衡方程求解 2 电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题 关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析 周而复始地循环 达到稳定状态时 加速度等于零 导体达到稳定运动状态 两种运动状态的处理思路 达到稳定运动状态后 导体匀速运动 受力平衡 应根据平衡条件 合外力为零 列式分析平衡态 导体达到稳定运动状态之前 往往做变加速运动 处于非平衡态 应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析非平衡态 4 电磁感应中的动力学临界问题 解决这类问题的关键是通过受力分析和运动状态的分析 寻找过程中的临界状态 如速度 加速度为最大值 最小值的条件 度减小 a项错误 若线框速度v v0 但相差不大 则线框进入磁场后可能先减速再匀速 b项正确 若线框的速度v v0 则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场 d项正确 若线框的速度v v0 但相差不大 则线框进入磁场后可能先加速再匀速 若线框的速度v远小于v0 则线框进入磁场后一直加速 加速度减小 c项正确 只有a选项不可能 故正确选项为bcd 答案 bcd 4 电磁感应的图象问题 1 图象问题的特点考查方式比较灵活 有时根据电磁感应现象发生的过程 确定图象的正确与否 有时依据不同的图象 进行综合计算 2 解题关键弄清初始条件 正 负方向的对应 变化范围 所研究物理量的函数表达式 进出磁场的转折点是解决问题的关键 3 解决图象问题的一般步骤 明确图象的种类 即是b t图还是 t图 或者e t图 i t图等 分析电磁感应的具体过程 用右手定则或楞次定律确定方向对应关系 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿定律等规律写出函数关系式 根据函数关系式 进行数学分析 如分析斜率的变化 截距等 画图象或判断图象 特别提醒 对图象的理解 应做到 四明确一理解 1 明确图象所描述的物理意义 明确各种 的含义 明确斜率的含义 明确图象和电磁感应过程之间的对应关系 b错误 在0 2s内 磁场的方向垂直纸面向里 且逐渐减小 电流恒定不变 根据f bil 则安培力逐渐减小 cd边所受安培力方向向右 为负值 0时刻安培力大小为f 2b0i0l 在2s 3s内 磁感应强度方向垂直纸面向外 且逐渐增大 根据f bil 则安培力逐渐增大 cd边所受安培力方向向左 为正值 3s末安培力大小为b0i0l 在3 4s内 磁感应强度方向垂直纸面向外 且逐渐减小 则安培力大小逐渐减小 cd边所受安培力方向向右 为负值 第4s初的安培力大小为b0i0l 在4 6s内 磁感应强度方向垂直纸面向里 且逐渐增大 则安培力大小逐渐增大 cd边所受安培力方向向左 6s末的安培力大小2b0i0l 故c正确 d错误 答案 ac 5 电磁感应中的能量转化问题分析 1 过程分析 电磁感应现象中产生感应电流的过程 实质上是能量的转化过程 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的作用 因此 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 2 求解思路 利用安培力做的功求解 电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功 利用能量守恒求解 若只有电能与机械能的转化 则机械能的减少量等于产生的电能 利用电路特征求解 即根据电路结构直接计算电路中所产生的电能 1 当速度达到1m s时 回路的电流 2 若拉力的功率恒为7 5w cd杆的最大速度 解析 1 感应电动势 e blv 0 5v 2 上升过程cd做加速度减小的加速运动 直到a 0时做匀速运动 所以速度最大时 f mgsin biml 0 答案 1 1a 2 3m s 3 9 73j 本章内容是高考的重点和热点 命题呈现以下特点 1 考查的内容集中在楞次定律的应用及法拉第电磁感应定律与力学 能量 电路 图象的综合应用上 2 考查的题型多是选择题或分值较高的计算题 以中档题为主 a ua uc 金属框中无电流b ub uc 金属框中电流方向沿a b c a 答案 c 1 棒进入磁场前 回路中的电动势e 2 棒在运动过程中受到的最大安培力f 以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式 解析 1 棒进入磁场前 回路中的电动势为感生电动势 由磁场变化产生 2 棒进入磁场后 磁感应强度不变 回路中的电动势为动生电动势 由导体棒切割磁感线产生 导体棒所受安培力为 因为t 1s后 b 0 5t v 1m s r 1 所以l最大时 f最大 当l 0 4m时 fmax 0 04n 当导体棒通过三角形abd区域时 导体棒切割磁感线的有效长度由几何关系可得l 2v t 1 答案 1 0 04v 2 0 04ni t 1 a 1s t 1 2s 一 选择题 1 3题为单选题 4 5题为多选题 答案 c 答案 b a pq中电流先增大后减小b pq两端电压先减小后增大c pq上拉力的功率先减小后增大d 线框消耗的电功率先减小后增大答案 c a 圆盘上产生了感应电动势b 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动c 在圆盘转动的过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化d 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流 此电流产生的磁场导致磁针转动答案 ab 解析 圆盘运动过程中 半径方向的金属条在切割磁感线 在圆心和边缘之间产生了感应电动势 选项a对 圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中 内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流 选项b对 圆盘转动过程中 圆盘位置 圆盘面积和磁场都没有发生变化 所以没有磁通量的变化 选项c错 圆盘本身呈现电中性 不会产生环形电流 选项d错 a 处于磁场中的圆盘部分 靠近圆心处电势高b 所加磁场越强越易使圆盘停止转动c 若所加磁场反向 圆盘将加速转动d 若所加磁场穿过整个圆盘 圆盘将匀速转动 答案 abd解析 由右手定则可知 处于磁场中的圆盘部分 靠近圆心处电势高 选项a正确 根据e blv可知所加磁场越强 则感应电动势越大 感应电流越大 产生的电功率越大 消耗的机械能越快 则圆盘越容易停止转动 选项b正确 若加反向磁场 根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动 故圆盘仍减速转动 选项c错误 若所加磁场穿过整个圆盘则圆盘中无感应电流 不消耗机械能 圆盘匀速转动 选项d正确 故选abd 二 非选择题 1 线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入