教科版高中物理高二选修学案：第一章电磁感应10章末总结有答案

1、1学案 10 章末总结囲舎电路一部分导休犠切割磁堪槪的运动 囲合电勝的畫通量愛生变掘产生感应电洗的糸件=电牆闭合JS通貫变銘 館凰持化:其磁式的園活化为电齟或电能的转移内容:感应电戏良奋这拝的方向丫即感应电滦的磴斷总是要阻冉引起感应电裁的瞪通 虽的症化感盧电说魚要阳解睛莹的变化I感叭廉总要阻碍导怵和磁场的鯉寥楞次足律隠应电梳的方向乂楞疑律符合能量守恒明藕踪确场的査向和确通童的堆楝确臺酸应屯探的确场方向 再用負培定則覇定堰应电流方向 适音判定曲坦輕鏗产生的感应业流的力向 右手室则*左手定則、安培宦则的翊 曲居由确趟I赴艾:在电歳想应现象中产生的电动势I产生的廡件点通萤和变优鑒通昜的变杞率:单位时

2、间内囑通虽的变北j,w|E=EL*或E=NI；L适合欢E的瞬时值 切割公式4件看互相垂直笼楚 自身电流拧出变化而产生的电鐵螺应现銀自感电动彗:总是阻碍自身电流的变化自耀乘数L：与纯間的膨状、休积、匝数及是否有铁晾等因素有关楞次定律反映这样一个物理过程：原磁通量变化时（原变），产生感应电流（I感），这是属于电磁感应的条件问题；感应电流一经产生就在其周围空间激发磁场（感），这就是电流的磁效应问题；而且I感的方向决定了感的方向（用右手螺旋定则判定）；感阻碍原的变化一一这正是楞次定律所解决的问题.这样一个复杂的过 程，可以用图表理顺如下：电蹴感应闭合电器 电流磁效应1 感应电流的磁场不一定与原磁场方向

3、相反，只在磁通量增大时两者才相反，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”，电路中的磁通量还是在变化，只不过变化得慢了.3楞次定律的阻碍的表现有这几种形式：增反减同、增缩减扩、增离减靠、来拒去留.【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，螺线管与网络，构建区梳理却识体系构建內容纲要理解直用步骤右手定则*注拉第电期療应従律倔应电动勢犬小袪拉笫电聽冋=薯哦忙=“薯谴合求E的平均直自感规褻自感现象及应用特殊的电童感应现象利用和防1E祸赋应用f定义:由于电磁燼应，在大寅金腐中会屢成感应电流嗚濫在金馬块內纽曲用令回略報憾

4、水的再耦电盥阻尼裔頻感应炉与电破灶图 22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 N 将增大解析 本题考查楞次定律的知识，意在考查学生对楞次定律、右手螺旋定则等知识的掌握.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大，根据楞次定律可知，a 线圈中所产生的感应电流生成的感应磁场方向竖直

5、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 对水平桌面的压力增大，C 错误，D 正确.答案 D二、电磁感应中的图像问题1. 图像问题有两种：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图像；二是由给定的有关图像分析电磁感应 过程，求解相应的物理量.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.【例 2】将一段导线绕成如图 2 甲所示的闭合电路， 并固定在纸面内，回路的

6、 ab 边置于垂直纸面向里的匀强 磁场I中.回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场n,以向里为磁场n的正方向，其磁感应强度B 随时间 t变化的图像如图乙所示用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变化的图像是（）3TAR解析 由题图乙可知 0T时间内，磁感应强度随时间线性变化，即-AB=k(k 是一个常数)，圆环的面积 S 不 变，由 E =罟=弋可知圆环中产生的感应电动势大小不变，则回路中的感应电流大小不变，ab 边受到的安培力大小不变，从而可排除选项 C、D; 0T 时间内，由楞次定律可判断出流过 ab 边的电流方向为由 b 至 a，结合左手定则可判

7、断出 ab 边受到的安培力的方向向左，为负值，故选项 A 错误，R 正确本题选 R. 答案 R三、电磁感应中的电路问题1 求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路.“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“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、电动势和某导体两端的电压三者的区别：(1) 某段导体作为外电路时，它两端的电压就是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，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势.(3) 某段导体作为电源时，电路断路时导体两端的电压

8、等于电源电动势.【例 3】如图 3 所示，光滑金属导轨 PN 与 QM 相距 1 m,电阻不计，两端分别接有电阻 Ri和 R2,且 Ri= 6 Q, R2= 3Q,ab导体棒的电阻为 2Q垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T.现使 ab 以恒定速度 v=3 m/s 匀速向右移动，求:(1) 导体棒上产生的感应电动势E.(2) Ri与 R2消耗的电功率分别为多少?(3)拉 ab 棒的水平向右的外力 F 为多大？ 解析(1)ab棒匀速切割磁感线，产生的电动势为:R1R2电路的总电阻为：R= r += 4QR1+ R2由欧姆定律：1 =E=3AR 4U = E Ir = 1.5 VU23电

9、阻 R1的功率：P1= WE= Blv = 3 V图 24R1852电阻 R2的功率：P2=U=3WR243由平衡知识得：F = Bll= 4 N.333答案(1)3 V (2)- W3W (3 方 N84 4四、电磁感应中的动力学问题解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等.1 做好受力情况、运动情况的动态分析：导体运动产生感应电动势一T感应电流一T通电导体受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.2利用好导体达到稳定状态时的平衡方程，往往是解答该类问题的突破口.【

10、例 4 如图 4 所示，相距为 L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为上端接有定值电阻 R,匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为 m 的导体棒由静止释放，当速度达到 v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以 2v 的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是A.P=2mgvsin0B.P=3mgvsin0C.当导体棒速度达到 V 时加速度大小为 2Jsin0D 在导体棒速度达到 2v 以后匀速运动的过程中,解析 当导体棒的速度达到v 时，对导体棒进行受力分

11、析如图甲所示.mgsin0=BIL,所以 mgsin0=BLvI= BR，B2L2VR当导体棒的速度达到 2v 时，对导体棒进行受力分析如图乙所示.R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功图 4甲62 22B L vmgsin0+F=R由可得 F = mgsin0功率P=Fx2v= 2mgvsin0故 A 正确，B 错误.当导体棒速度达到 2 时，对导体棒受力分析如图丙所示.2 2VBL2mg sin0 R-a=-m速度做匀加速运动，当金属棒的位移x = 9m 时撤去外力，金属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Qi: Q2= 2 : 1.导轨足够长且电阻不计，金属棒

12、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) 金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻(2) 撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.解析(1)设金属棒匀加速运动的时间为 由法拉第电磁感应定律得 其中=BIx设回路中的平均电流为I，由闭合电路欧姆定律得 EI =R+ r则通过电阻 R 的电荷量为 q=T AtR 的电荷量 q；At,回路的磁通量的变化量为，回路中的平均感应电动势为 E ,V图 57BIx联立式，得 q =亠匹R+ r代入数据得 q= 4.5 C(2)设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v2= 2ax设金属棒在撤去外力

13、后的运动过程中安培力所做的功为W,由动能定理得12W= 0，mv撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2= W联立式，代入数据得 Q2= 1.8 J(3)由题意知，撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q1: Q2= 2 ： 1 ,可得 Q1= 3.6 J在金属棒运动的整个过程中，外力F 克服安培力做功，由功能关系可知WF=Q1+ Q2由式得WF=5.4 J.答案(1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J1.(楞次定律的理解与应用)如图 6 所示，竖直放置的螺线管与导线abed 构成回路，导线所在区域内有一垂自我检测区检测学习效果炼验咸功快乐8直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有

14、一导体圆环，导线强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力C、D 错误.2.（电磁感应中的图像问题）在边长为 L 的等边三角形区域abe 内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为 L 的等边三角形导线框 def 在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef 始终与磁场的底边界be 在同一直线上，如图 7 所示取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图像是（所以感应电流为：I = lBv2ttan 60 7R,从开始进入磁场到 d 与 a 重合之前，电流与 t 是成正比的，由楞次定律判得线框中的电流方向是顺时针的，此后线框切割的有效长度

15、均匀减小，电流随时间变化仍然是线性关abed 所围区域内磁场的磁感应答案 A解析 导体圆环受到向上的磁场作用力，根据楞次定律的另一种表述，可见原磁场磁通量减小，即螺线管AR和 abed 构成的回路中产生的感应电流在减小.根据法拉第电磁感应定律， E = nBS,则感应电流人BAR人BAR可知减小时，感应电流才减小， A 选项-t 减小，B 选项 公增大，C、D 选项不变，所以 ABS I = nt R正确，B、答案解析线框进入磁场后，切割的有效长度为：I = 1vttan 60 ,切割产生的感应电动势为：E = Blv=；Bv2ttan 60 ,二图 79系，由楞次定律判得线框中的电流方向是逆

16、时针的，综合以上分析可知B 正确，A、C、D 错误.3.（电磁感应中的电路问题）如图 8 所示，由均匀导线制成的半径为R 的圆环，以速度 v 匀速进入一磁感应强度大小为 B 的有界匀强磁场，边界如图中虚线所示.当圆环运动到图示位置（/ aOb= 90时，a、b 两点的电势差为（)Xft其1_XXK(叭$1:XKXXXXA. ,2BRv2C.匸BRv42B.-BRv图83 2D.BRv4答案 D4.（电磁感应中的能量问题）如图 9 所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成B角，两轨道上端用一电阻 R 相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上.质量为m 的金属杆 ab 以初速度 V。从

17、轨道底端向上滑行，滑行到某高度h 后又返回到底端若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，A 金属杆 ab 上滑过程与下滑过程通过电阻R 的电荷量一样多12B 金属杆 ab 上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于2mv2C.金属杆 ab 上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等D .金属杆 ab 在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热答案 AC解析 金属杆在轨道上滑行时平均电动势E=竽，通过的电荷量 Q= It = 負=弓，故上滑和下滑时通t tRt R过电阻 R 的电荷量相同；根据能量守恒定律金属杆ab 上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和等于减少的动能 1

18、mv2，金属杆 ab 上滑过程与下滑过程中所受摩擦力大小相等，移动的位移大小相等，故因摩 擦而产生的内能一定相等，根据能量守恒定律可知整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热和摩擦 产生的能量之和.故 A、C正确，B、D 错误.105.（电磁感应中的动力学问题）如图 10 所示，固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN，其电阻不计，间距 d= 0.5 m , P、M 之间接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B0= 0.2 T 的11匀强磁场中，两金属棒 Li、L2平行地搁在导轨上， 其电阻均为 r = 0.1Q,质量分别为 Mi= 0.3 kg 和“2= 0.5 kg

19、.固定棒 Li,使 L2在水平恒力 F = 0.8 N 的作用下，由静止开始运动试求:dLXXXXXXXX(V)x xXXXxxXXXXXXXX图 10(1)当电压表读数为 U = 0.2 V 时，棒 L2的加速度为多大？棒 L2能达到的最大速度 Vm.答案(1)1.2 m/s1 2 3(2)16 m/ s解析(1)流过 L2的电流 1= =黔 A = 2 AL2所受的安培力 F = Bld = 0.2 N对 L2由牛顿第二定律可得：F F = M2a2解得：a = 1.2 m/s安培力 F安与恒力 F 平衡时，棒 L2速度达到最大，设此时电路电流为Im,则F安=Bolmd1 线框产生的焦耳热

20、 Q;2 通过线框截面的电量q；3 通过计算画出线框运动的v t 图像.答案(1)0.1 J (2)0.5 C (3)见解析图解析(1)由运动学公式得，当线框 ab 边进入磁场时而Im=BodVm2r12F安=F2Fr解得：Vm= Bd= 16 m/s.1.0 T 的有界匀强磁场区域， 上边界 EF 距离地面的高度 H = 0.7 m.正方形金属线框 abed 的质量 m= 0.1 kg、 边长 L =0.1 m，总电阻 R= 0.02Q,线框从 ab 边距离 EF 上方 h= 0.2 m 处由静止开始自由下落， abed 始终在竖直平面内且 ab 保持水平.求线框从开始运动到ab 边刚要落地的过程中(g 取 10 m/s2)：6.(电磁感应中的综合问题)如图 11 所示，在水平地面MN 上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度图 1113V1= 2gh= 2.0 m/s,线框的一边切割磁感线，产生的电动势E = BLvi= 0.2 V ;安培力 F = BLI