沪科版选修32 第3章 电磁感应与现代生活 章末复习课 学案.doc

巩固层知识整合体系构建 核心速填1电磁感应现象产生的条件是闭合回路磁通量发生变化2感应电流方向的判断(1)楞次定律的应用步骤：明确原磁场的方向和磁通量的增减，由楞次定律确定感应电流磁场的方向，再用右手螺旋定则确定感应电流方向(2)右手定则适合判定导体棒切割磁感线产生的感应电流的方向3感应电动势大小的计算(1)法拉第电磁感应定律：en，适合求电动势的平均值(2)导体棒切割磁感线时，若b、l、v三者相互垂直eblv，适合求e的瞬时值4自感现象与日光灯(1)自感现象的定义：线圈自身电流发生变化而产生的电磁感应现象(2)日光灯中镇流器作用：启动时形成瞬时高压，工作时降压限流5涡流现象与电磁灶涡流的定义：块状金属在变化的磁场中产生的涡旋状感应电流提升层能力强化楞次定律的理解与应用1.感应电流的磁场总要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，只有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11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() 【导学号：53932046】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将增大思路点拨：由滑片向下滑动分析电路电流的变化；由楞次定律判断感应电流方向及线圈对桌面压力的变化d通过螺线管b的电流如图所示，根据安培定则判断出螺线管b所产生的磁场方向在线圈a中竖直向下，滑片p向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由安培定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，a错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，b错误；根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，c错误，d正确一语通关楞次定律的推广四个拓展：从能的转化与守恒的本质上看，楞次定律还可以广义地表述为：感应电流的“效果”总是反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的拓展应用有四种：(1)阻碍原磁通量(或原磁场)的变化； (2)阻碍导体的相对运动；(3)通过改变线圈面积(扩大或缩小)来“反抗”原磁通量的变化；(4)阻碍原电流的变化(自感现象).针对训练1一长直铁心上绕有一固定线圈m，铁心右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环n，n可在木质圆柱上无摩擦移动，m连接在如图12所示的电路中，其中r为滑动变阻器，e1和e2为直流电源，s为单刀双掷开关，下列情况中，可观测到n向左运动的是()a在s断开的情况下，s向a闭合的瞬间b在s断开的情况下，s向b闭合的瞬间c在s已向a闭合的情况下，将r的滑片向c端移动时d在s已向a闭合的情况下，将r的滑片向d端移动时c金属环n向左运动，说明穿过n的磁通量在减少，说明线圈m中的电流在减少，只有选项c符合电磁感应中的图像问题对图像的分析，应做到：(1)明确图像所描述的物理意义；(2)明确各种物理量正、负号的含义；(3)明确斜率的含义；(4)明确图像和电磁感应过程之间的对应关系如图13所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向菱形闭合导线框abcd位于纸面内且对角线ac与虚线垂直，磁场宽度与对角线ac长均为d，现使线框沿ac方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从c点进入磁场到a点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系可能是()思路点拨：根据楞次定律和安培定则分析各阶段电流方向，根据切割有效长度的变化分析电流大小的变化，利用排除法分析d导线框abcd在进入左边磁场时，由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向，选项b、c不可能；当导线框abcd一部分在左磁场区，另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，选项d可能，选项a不可能一语通关电磁感应中图像类选择题的两个常见解法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项.(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法.针对训练2如图14(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁心上，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14(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()(a)(b)图14c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正确电磁感应中的力电综合问题此类问题涉及电路知识、动力学知识和能量观点，综合性很强，解决此类问题要注重以下三点：1电路分析(1)找“电源”：确定出由电磁感应所产生的电源，求出电源的电动势e和内阻r.(2)电路结构分析弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，为求安培力做好铺垫2力和运动分析(1)受力分析：分析研究对象(常为金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意安培力的方向(2)运动分析：根据力与运动的关系，确定出运动模型，根据模型特点，找到解决途径3功和能量分析(1)做功分析，找全力所做的功，弄清功的正、负(2)能量转化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量减少，根据功能关系、能量守恒定律列方程求解如图15所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距l0.4 m，导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为mn.中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为b0.5 t在区域中，将质量m10.1 kg、电阻r10.1 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑然后，在区域中将质量m20.4 kg，电阻r20.1 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2，问：(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x3.8 m，此过程中ab上产生的热量q是多少【解析】(1)由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.(2)开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为fmax，有fmaxm1gsin 设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为e，由法拉第电磁感应定律有eblv设电路中的感应电流为i，由闭合电路欧姆定律有i设ab所受安培力为f安，有f安bil此时ab受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有f安m1gsin fmax联立式，代入数据解得v5 m/s.(3)设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为q总，由能量守恒定律有m2gxsin q总m2v2又qq总解得q1.3 j.【答案】(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 j一语通关电磁感应中的力电综合问题解题思路(1)解决此类问题，应从电路分析入手，求出电流，然后进行受力分析，正确的受力分析是关键.(2)电磁感应现象的实质问题是能量的转化与守恒问题，从这个思想出发列方程求解，有时很方便.(3)通过克服安培力做功可以把其他形式的能转化为电能，电能最终转化为焦耳热.因此在同一关系式中，克服安培力做的功和产生的焦耳热不能同时出现.针对训练3.如图16所示，足够长的u形框架宽度是l0.5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成37角，磁感应强度b0.8 t的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m0.2 kg，有效电阻r2 的导体棒mn垂直跨放在u形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电量共为q2 c求： 【导学号：53932047】图16(1)导体棒匀速运动的速度(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功【解析】(1)导体棒受力如图，匀速下滑时有平行斜面方向：mgsin fff0垂直斜面方向：fnmg