鲁科版选修32 第2章 楞次定律和自感现象 课件（31张）.ppt

第2章 楞次定律和自感现象 章末整合提升 一 对楞次定律的理解和应用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 只在磁通量增加时两者才相反 而在磁通量减少时两者同向 即 增反减同 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 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对水平桌面的压力将增大 图1 解析通过螺线管b的电流如图所示 根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下 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强 根据楞次定律可知 a线圈中感应电流产生的磁场方向竖直向上 再由右手螺旋定则可得线圈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强 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将阻碍磁通量的增大 因此 线圈a有缩小的趋势 线圈a对水平桌面的压力增大 c错误 d正确 答案d 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或切割公式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或画出图象 例2 2016 云南第一次检测 如图2甲所示 线圈abcd固定于匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向外 当磁场变化时 线圈ab边所受安培力向右且变化规律如图乙所示 则磁场的变化情况可能是选项中的 图2 三 电磁感应中的电路问题1 首先要明确电源 分清内 外电路 磁场中磁通量变化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 某段导体不作为电源时 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 u外 ir外或u外 e ir 3 某段导体作为电源 电路断路时导体两端的电压等于感应电动势 例3如图3甲所示 在水平面上固定有长为l 2m 宽为d 1m的金属u形导轨 在u形导轨右侧l 0 5m范围内存在垂直于纸面向里的匀强磁场 且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示 在t 0时刻 质量为m 0 1kg的导体棒以v0 1m s的初速度从导轨的左端开始向右运动 导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 0 1 导轨与导体棒单位长度的电阻均为 0 1 m 不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响 取g 10m s2 四 电磁感应中的动力学问题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 然后根据闭合电路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 例4u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4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 图4 解析导轨受到pq棒水平向右的摩擦力f mg 根据牛顿第二定律并整理得f mg f安 ma 刚拉动导轨时 i感 0 安培力为零 导轨有最大加速度 随着导轨速度的增大 感应电流增大 加速度减小 当a 0时 速度最大 设速度最大值为vm 电流最大值为im 此时导轨受到向右的安培力f安 biml f mg biml 0 答案0 4m s22a3m s 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 例5如图5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l 0 4m 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b 0 5t 在区域 中 将质量m1 0 1kg 电阻r1 0 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m2 0 4kg 电阻r2 0 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g 10m s2 问 图5 图5 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x 3 8m