高中物理 第2章 楞次定律和自感现象章末整合课件 鲁科版选修32.ppt

高中物理 选修3 2 鲁科版 第二章楞次定律和自感现象 章末整合 网络构建 章末整合 专题分类突破 一 对楞次定律的理解和应用 章末整合 1 楞次定律告诉我们 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反 只在磁通量增加时两者才相反 而在磁通量减少时两者是同向的 2 阻碍 并不是 阻止 而是 延缓 回路中的磁通量变化的趋势不变 只不过变化得慢了 3 阻碍 的表现 增反减同 来拒去留 增缩减扩 增离减靠 章末整合 专题分类突破 例1圆形导体线圈a平放在水平桌面上 在a的正上方固定一竖直螺线管b 二者轴线重合 螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路 若将滑动变阻器的滑片p向下滑动 下列表述正确的是 a 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流b 穿过线圈a的磁通量变小c 线圈a有扩张的趋势d 线圈a对水平桌面的压力fn将增大 b中电流为俯视顺时针方向且在增大 b中磁场向下且在增大 a中感应电流磁场向上 楞次定律 a中的电流方向为俯视逆时针 a错误 线圈a中的磁通量应变大 b错误 楞次定律 a将阻碍磁通量的增大 a有收缩的趋势 还有向下挤压桌面的趋势 c错误 d正确 章末整合 专题分类突破 二 电磁感应中的图象问题 1 电磁感应中的图象问题有两种 一是给出电磁感应过程 选出或画出正确图象 二是由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应物理量 2 基本思路 1 利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小 2 利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向 3 写出相关的函数关系式分析图象或画出图象 章末整合 专题分类突破 例2将一段导线绕成图2甲所示的闭合电路 并固定在水平面 纸面 内 回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场 中 回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场 以向里为磁场 的正方向 其磁感应强度b随时间t变化的图象如图乙所示 用f表示ab边受到的安培力 以水平向右为f的正方向 能正确反映f随时间t变化的图象是 0到t 4b均匀减小 感应电流恒定顺时针 楞次定律 安培力恒定向左 左手定则 b项正确 同理可判断出其它时间段的安培力方向 章末整合 专题分类突破 例3如图所示 一个边长为a 电阻为r的等边三角形线框 在外力作用下以速度v匀速穿过宽度均为a的两个匀强磁场 这两个磁场的磁感应强度大小均为b 方向相反 线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直 取逆时针方向的电流为正 试通过计算 画出从图示位置开始 线框中产生的感应电流i与沿运动方向的位移x之间的函数图象 线框穿越两磁场边界时 线框在两磁场中切割磁感线产生的感应电动势相等且同向 切割的有效长度也在均匀变化 线框移出第二个磁场时的情况与进入第一个磁场时相似 章末整合 专题分类突破 三 电磁感应中的电路问题 处于磁通量变化的磁场中的线圈或切割磁感线的导体相当于电源 该部分导体的电阻相当于内电阻 而其余部分的电路则是外电路 2 路端电压 感应电动势和某段导体两端的电压三者的区别 1 某段导体作为电阻时 它两端的电压等于电流与其电阻的乘积 2 某段导体作为电源时 它两端的电压就是路端电压 等于电流与外电阻的乘积 或等于电动势减去内电压 3 某段导体作为电源时 电路断路时导体两端的电压等于感应电动势 1 首先要找到哪一部分导体相当于电源 分清内外电路 章末整合 专题分类突破 图1 图2 1 mn切割磁感线 相当于一个电源 如图1所示 e b 2a v0 0 8v i1 e r1 0 4a 2 mn右侧上翻后面积减半 等效电路如图2所示 专题分类突破 四 电磁感应中的动力学问题 章末整合 解决此类问题的一般思路是 先由法拉第电磁感应定律求感应电动势 然后根据欧姆定律求感应电流 再求出安培力 再后依照力学问题的处理方法进行 如进行受力情况分析 运动情况分析 流程为 导体切割磁感线产生感应电动势 感应电流 电流受到安培力 合外力变化 加速度变化 速度变化 感应电动势变化 周而复始循环 最终加速度等于零 导体达到稳定运动状态 章末整合 专题分类突破 例5u形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上 范围足够大 方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面 一根与bc等长的金属棒pq平行bc放在导轨上 棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e f 已知磁感应强度b 0 8t 导轨质量m 2kg 其中bc段长0 5m bc段电阻r 0 4 其余部分电阻不计 金属棒pq质量m 0 6kg 电阻r 0 2 与导轨间的动摩擦因数 0 2 若向导轨施加方向向左 大小为f 2n的水平拉力 如图所示 求 导轨的最大加速度 最大电流和最大速度 设导轨足够长 g取10m s2 f mg f安 ma 章末整合 专题分类突破 五 电磁感应中的能量问题 1 过程分析 1 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 2 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 2 求解思路 1 若回路中电流恒定 可以利用电路结构及w uit或q i2rt直接进行计算 2 若电流变化 则 利用克服安培力做的功求解 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 章末整合 专题分类突破 例6如图6所示 一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内 导轨间距l 0 5m 左端接有阻值r 0 3 的电阻 一质量m 0 1kg 电阻r 0 1 的金属棒mn放置在导轨上 整个装置置于竖直向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度b 0 4t 棒在水平向右的外力作用下 由静止开始以a 2m s2的加速度做匀加速运动 当棒的位移x 9m时撤去外力 棒继续运动一段距离后停下来 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比q1 q2 2 1 导轨足够长且电阻不计 棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 1 棒在匀加速运动过程中 通过电阻r的电荷