高中物理 第四章 电磁感应 章末归纳提升课件 新人教版选修32.ppt

电磁感应和力学的综合题 其联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力 因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系 这类题要重点进行下列分析 1 电路分析在电磁感应现象中 切割磁感线的导体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 如果它有电阻 就相当于存在内电阻 它两端的电压就是路端电压 解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是 1 确定感应电动势的大小和方向 用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小 用楞次定律确定感应电动势的方向 不论回路是否闭合 都设想电路闭合 判断出感应电流的方向 导体两端相当于电源的正 负极 2 画出等效电路图 分清内外电路 此环节是解决此类问题的关键 3 运用全电路欧姆定律 串 并联电路的特点 电功率 电热等公式联立求解 2 受力分析根据电路分析 表示出电路中电流 进而表示出安培力 对研究对象进行受力分析 确定物体所受的合外力 3 运动分析根据物体的受力情况 分析加速度的变化 如果物体做匀变速直线运动 可以利用运动学公式和牛顿第二定律求解 如果物体不做匀变速直线运动 则必须进行能量分析 从能量转化和守恒的角度求解 4 能量分析解决电磁感应中能量转化问题的一般思路 1 在电磁感应现象中 切割磁感线的导体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 2 分析清楚有哪些力做功 就可以知道有哪些形式的能量发生了转化 如 有摩擦力做功 必有内能产生 克服安培力做功 就有电能产生 如果安培力做正功 就有电能转化为其他形式的能 3 列有关能量的关系式求解 2014 天津和平检测 如图4 1 光滑斜面的倾角为 斜面上放置一矩形导体线框abcd ab边的边长为l1 bc边的边长为l2 线框的质量为m 电阻为r 线框通过绝缘细线绕过光滑的小滑轮与重物相连 重物质量为m 斜面上ef线 ef平行底边 的右上方有垂直斜面向上的匀强磁场 磁感应强度为b 如果线框从静止开始运动 进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的 且线框的ab边始终平行底边 则下列说法正确的是 若线框进入磁场的过程做匀速运动 则m的重力势能减小转化为m的重力势能和线框中的内能 根据能量守恒定律得 焦耳热为q mg mgsin l2 故d错误 故选b c 答案 bc 1 如图4 2所示 边长为l的正方形金属框 质量为m 电阻为r 用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘 金属框的上半部处于磁场内 下半部处于磁场外 磁场随时间变化规律为b kt k 0 已知细线所能承受的最大拉力为2mg 求从t 0开始 经多长时间细线会被拉断 2013 福建高考 如图4 3 矩形闭合导体线框在匀强磁场上方 由不同高度静止释放 用t1 t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻 线框下落过程形状不变 ab边始终保持与磁场水平边界线oo 平行 线框平面与磁场方向垂直 设oo 下方磁场区域足够大 不计空气影响 则下列哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律 解析 根据导体线框进入磁场的速度的不同分析线框的受力情况 运动情况 从而判断可能的v t图像 线框先做自由落体运动 因线框下落高度不同 故线框ab边刚进磁场时 其所受安培力f安与重力mg的大小关系可分以下三种情况 当f安 mg时 线框减速进入磁场 a g v减小 a减小 线框做加速度逐渐减小的减速运动 当线框未完全进入磁场而a减为零时 即此时f安 mg 线框开始做匀速运动 当线框完全进入磁场后做匀加速直线运动 选项b有可能 故不可能的只有选项a 答案 a 2 2014 台州高二检测 一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内 磁场方向垂直线圈所在的平面 纸面 向里 如图4 4甲所示 磁感应强度b随t的变化规律如图乙所示 以i表示线圈中的感应电流 以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正 则下列i t图中正确的是 解析 0 1s内 b向里且均匀增大 由楞次定律知 线框中感应电流大小恒定 方向与图示相反 b c错误 4s 5s内 b不变 所以感应电流为0 故d错误 只有a正确 答案 a 1 2013 新课标全国卷 在物理学发展过程中 观测 实验 假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用 下列叙述符合史实的是 a 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应 该效应揭示了电和磁之间存在联系b 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性 提出了分子电流假说c 法拉第在实验中观察到 在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中 会出现感应电流 d 楞次在分析了许多实验事实后提出 感应电流应具有这样的方向 即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 解析 奥斯特发现了电流的磁效应 揭示了电和磁之间的关系 选项a正确 根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似 安培提出了磁性是分子内环形电流产生的 即分子电流假说 选项b正确 法拉第提出的是电磁感应定律 但恒定电流周围不产生感应电流 选项c错误 楞次定律指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 选项d正确 答案 abd 2 2014 新课标全国卷 如图4 5 a 线圈ab cd绕在同一软铁芯上 在ab线圈中通以变化的电流 用示波器测得线圈cd间电压如图4 5 b 所示 已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中 可能正确的是 解析 本题可由法拉第电磁感应定律判断 由题图 b 可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的 所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的 则线圈ab中的电流是均匀变化的 故选项a b d错误 选项c正确 答案 c 3 2013 天津理综 如图4 6所示 纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ab边长大于bc边长 置于垂直纸面向里 边界为mn的匀强磁场外 线框两次匀速地完全进入磁场 两次速度大小相同 方向均垂直于mn 第一次ab边平行mn进入磁场 线框上产生的热量为q1 通过线框导体横截面的电荷量为q1 第二次bc边平行mn进入磁场 线框上产生的热量为q2 通过线框导体横截面的电荷量为q2 则 a q1 q2 q1 q2b q1 q2 q1 q2c q1 q2 q1 q2d q1 q2 q1 q2 4 多选 2014 山东高考 如图4 7 一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内 通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定 导体棒与轨道垂直且接触良好 在向右匀速通过m n两区的过程中 导体棒所受安培力分别用fm fn表示 不计轨道电阻 以下叙述正确的是 a fm向右b fn向左c fm逐渐增大d fn逐渐减小 解析 根据楞次定律 法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律和安培力公式解决问题 根据直线电流产生磁场的分布情况知 m区的磁场方向垂直纸面向外 n区的磁场方向垂直纸面向里 离导线越远 磁感应强度越小 当导体棒匀速通过m n两区时 感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 故导体棒在m n两区运动时 受到的安培力均向左 故选项a错误 选项b正确 5 2014 新课标全国卷 半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内 一长为r 质量为m且质量分布均匀的直导体棒ab置于圆导轨上面 ba的延长线通过圆导轨中心o 装置的俯视图如图4 8所示 整个装置位于一匀强磁场中 磁感应强度的大小为b 方向竖直向下 在内圆导轨的c点和外圆导轨的d点之间接有一阻值为r的电阻 图中未画出 直导体棒在水平外力作用下以角速度 绕o逆时针匀速转动 在转动过程中始终与导轨保持良好接触 设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 导体棒和导轨的电阻均可忽略 重力加速度大小为g 求 1 通过电阻r的感应电流的方向和大小 2 外力的功率 解析 根据右手定则 法拉第电磁感应定律