鲁科版选修32 第2章 楞次定律和自感现象 章末复习课 学案.doc

巩固层知识整合体系构建-核心速填一、基本概念1自感现象：由导体自身电流发生变化所产生的电磁感应现象2自感电动势：由导体自身电流变化所产生的感应电动势3自感系数：是表示线圈所产生自感电动势能力大小的物理量，其决定因素有：线圈的形状、横截面积、长短、匝数以及是否含有铁芯等二、基本规律1楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化2右手定则：伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，使拇指与并拢的四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向提升层能力强化四规律的比较应用规律比较基本现象应用的规律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律(多选)如图21所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒pq、mn，当pq在外力的作用下运动时，mn在磁场力的作用下向右运动，则pq所做的运动可能是()图21a向右加速运动b向左加速运动c向右减速运动 d向左减速运动bc当pq向右运动时，用右手定则可判定pq中感应电流的方向是由qp，由安培定则可知穿过l1的磁场方向是自下而上的；若pq向右加速运动，则穿过l1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过mn的感应电流是从nm的，用左手定则可判定mn受到向左的安培力，将向左运动，可见选项a不正确；若pq向右减速运动，流过mn的感应电流方向、感应电流所受的安培力的方向均将反向，mn向右运动，所以选项c是正确的；同理可判断b项是正确的，d项是错误的一语通关使用哪只手要看题中具体情景中的因果关系，“因电而动”用左手，“因动而电”用右手，“因电而磁”用右手.针对训练1.如图22所示，光滑平行金属导轨pp和qq处于同一水平面内，p和q之间连接一电阻r，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现垂直于导轨放置一根导体棒mn，用一水平向右的力f拉动导体棒mn，下列关于导体棒mn中感应电流的方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()【导学号：11452045】a感应电流的方向是qpb感应电流的方向是mnc安培力水平向左d安培力水平向右图22c以导体棒为研究对象，导体棒所处位置的磁场方向向下，导体棒运动方向向右，根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向是nm，r中电流是pq，根据左手定则可知，导体棒所受安培力的方向水平向左，选项c正确电磁感应中的图象问题电磁感应的图象问题是高考中的热点问题，它要求考生做到三会：会识图认识图象，理解图象的物理意义；会作图依据物理现象、物理过程、物理规律画出相应的图象；会用图能用图象分析、描述电磁感应过程，用图象法解决问题图象问题一般有两种类型，一是图象类型、二是问题类型两种类型具体如下表：图象类型(1)磁感应强度b、磁通量、感应电动势e和感应电流i随时间t变化的图象，即bt图象、t图象、et图象和it图象(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常常涉及感应电动势e和感应电流i随线圈位移x变化的图象，即ex图象和ix图象问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量分析图象问题时应特别关注的四点事项：(1)图象中两个坐标轴各代表什么意思(2)图象中横纵坐标的正、负各表示什么意思(3)画图象时应注意初始状态如何以及正方向的选取(4)注意图象横轴、纵轴截距以及图线斜率、图线包围面积的物理意义求解时要注意相关规律的应用，如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等；求解时要分清“过程段”，对每个阶段导体的切割情况或回路的变化情况都要仔细分析，并进一步确定电动势和电流等的变化规律，有的甚至要对线框进行受力分析和运动分析如图23所示，宽度为d的有界匀强磁场，方向垂直于纸面向里在纸面所在平面内有一对角线长也为d的正方形闭合线圈abcd，沿ac方向垂直磁场边界匀速穿过该磁场区域规定逆时针方向为感应电流的正方向，t0时c点恰好进入磁场，则从c点进入磁场开始到a点离开磁场为止，闭合线圈中感应电流随时间的变化图象正确的是()图23a线圈在进磁场的过程中，根据楞次定律可知，感应电流的方向为cbadc方向，即为正值，在出磁场的过程中，根据楞次定律知，感应电流的方向为abcda，即为负值在线圈进入磁场直到进入一半的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，在线圈继续运动至全部进入磁场的过程中，切割的有效长度均匀减小，感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小；在线圈出磁场直到离开一半的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电流均匀增大，在线圈全部出磁场的过程中，切割的有效长度均匀减小，感应电流均匀减小故a正确，b、c、d错误一语通关电磁感应的图象问题中，无论是导体切割磁感线还是磁场变化，首先要确定出感应电动势(或感应电流)的大小是否恒定，或是按照什么规律变化的，再由相应的定则判断出待分析的物理量的方向，从而确定在坐标系中的正、负.针对训练2将一段导线绕成如图24甲所示的闭合回路并固定在水平面(纸面)内回路的ab边置于垂直于纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直于纸面的磁场，以垂直于纸面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24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，则能正确反映f随时间t变化的图象是()【导学号：11452046】甲乙图24abcdb由题图可知，0时间内，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律可得回路的圆环区域产生大小恒定、沿顺时针方向的感应电流，根据左手定则，ab边在匀强磁场中受到水平向左的恒定的安培力；同理可得t时间内，ab边在匀强磁场中受到水平向右的恒定的安培力故选项b正确电磁感应中的力学问题1.解决电磁感应现象中的力学问题的一般思路(1)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；(2)求回路中的电流；(3)分析研究导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)；(4)根据牛顿第二定律或物体受力平衡列方程求解2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安培力作用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地循环，最终结果是加速度等于零，导体达到稳定运动状态处理此类问题要画好受力示意图，抓住加速度a0时，速度v达到最值的特点如图25所示，ab、cd是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为l，导轨平面与水平面间的夹角为，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度大小为b，在导轨的ac端连接有一个阻值为r的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，求ab棒的最大速度为多少？(已知ab与导轨间的动摩擦因数为，导轨与金属的电阻都不计)图25【解析】金属棒ab下滑时产生的感应电流的方向和受力情况如图所示，金属棒ab沿导轨下滑过程中受到重力mg，支持力fn、摩擦力ff和安培力f安四个力作用金属棒下滑产生的感应电动势为eblv，闭合回路中产生的感应电流为i，安培力f安的方向沿斜面向上，其大小为：f安bilbl根据牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma金属棒由静止开始下滑后，做加速度逐渐减小的变加速运动，当加速度减小到零时，速度增至最大，以后金属棒将以这个最大速度匀速下滑此时mgsin mgcos 0解上式得vmax.【答案】一语通关解决电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律和计算公式，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左(右)手定则、安培力的计算公式等；另一方面还要考虑力学的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等，在具体问题中要将电磁学和力学的知识综合起来应用.针对训练3如图26甲所示，电流传感器(相当于一个理想电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出it图象电阻忽略不计的足够长的光滑平行金属轨道宽l1.0 m，与水平面的夹角37.轨道上端连接阻值r1.0 的定值电阻，金属杆mn的长度与轨道宽相等，其电阻r0.50 、质量m0.02 kg.在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让金属杆从图示位置由静止开始释放，金属杆在整个运动过程中始终与轨道垂直，此后计算机屏幕上显示出如图26乙所示的it图象重力加速度取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，试求：(1)t1.2 s时电阻r的热功率；(2)匀强磁场的磁感应强度b的大小；(3)t1.2 s时金属杆的速度大小和加速度大小甲乙图26【解析】(1)由it图象可知，当t1.2 s时，i0.15 api2r0.15