高中物理 第2章 楞次定律和自感现象整合课件 鲁科选修32

1、2021/8/11 星期三1本章整合2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三3专题一专题二专题三2021/8/11 星期三4专题一专题二专题三【规律】(1)因电而生磁(IB)安培定则。(2)因电而受力(I、BF安)左手定则。(3)因动而生电(v、BI)右手定则。可简记为“左力右电安磁”。2021/8/11 星期三5专题一专题二专题三例题1如图所示,MN是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框abcd放在导线上,让线框的位置偏向导线的左边,两者彼此绝缘。当导线中的电流突然增大时,线框整体受力情况为()A.受力向右B.受力向左C.受力向上D.受力为零2021/8/11

2、星期三6专题一专题二专题三解析:由安培定则可知通电直导线周围的磁场分布如图所示。当直导线上电流突然增大时,穿过矩形回路的合磁通量(方向向外)增加,回路中产生顺时针方向的感应电流,因ad,bc两边分布对称,所受的安培力合力为零,而ab,cd两边虽然通过的电流方向相反,但它们所处的磁场方向也相反,由左手定则可知它们所受的安培力均向右,所以线框整体受力向右。故选项A正确。答案:A 2021/8/11 星期三7专题一专题二专题三例题2(多选)如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图所示。左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在垂直导轨方向上放着一金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场

3、中,下列说法中正确的是()A.当金属棒向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点B.当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点的电势相等C.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点D.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点2021/8/11 星期三8解析:本题考查了楞次定律及右手定则的应用。当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时,金属棒产生恒定感应电动势,由右手定则判断电流方向由ab。根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点,可以判断b点电势高于a点。因为左线圈中的感应电动势恒定,则感应电流也恒定,所以穿过右线圈的磁

4、通量保持不变,不产生感应电流,此时c点和d点电势相等。当ab向右做加速运动时,由右手定则可推断ba,电流沿逆时针方向。又由E=Blv可知,ab导体两端的E不断增大,那么左边电路中的感应电流也不断增大,由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的,并且磁感应强度不断增强,所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加。由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向沿逆时针方向,而在右线圈组成的电路中,感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上,把这个线圈看作电源,由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d的,所以d点电势高于c点。故选项B、D正确。答案:BD专题一专题二专题三2021/8/11 星期

5、三9专题一专题二专题三专题二电磁感应中的力学问题1.由于通过感应电流的导体在磁场中受安培力作用,电磁感应问题往往和力学问题联系在一起。基本分析方法是:(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)求回路中电流。(3)分析研究导体受力情况。(4)列动力学方程或平衡方程求解。2021/8/11 星期三10专题一专题二专题三2.导体在安培力及其他力共同作用下,做非匀变速直线运动,最终趋于一稳定状态的问题。2021/8/11 星期三11专题一专题二专题三例题3如图所示,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,导轨平面与水平面的夹角为,在整个导轨平面内都有垂直

6、于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻,一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab,从静止开始沿导轨下滑,求此过程中ab棒的最大速度。已知ab与导轨间的动摩擦因数为,导轨和金属棒的电阻都不计,且运动过程中金属棒始终未脱离导轨。2021/8/11 星期三12专题一专题二专题三解析:ab棒沿导轨下滑过程中受四个力作用,即重力mg,支持力N,摩擦力f和安培力F安,如图所示,ab棒由静止开始下滑后,将是vEIF安a(为增大符号,为减小符号),所以导体棒做一个加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时,速度达到最大值,ab棒处于平衡状态。根据电磁感应定律E=BLv

7、,闭合电路中要产生感应电流,根据闭合电路欧姆定律安培力F安=BIL,方向沿导轨向上,受力分析如图所示。2021/8/11 星期三13专题一专题二专题三2021/8/11 星期三14专题一专题二专题三2021/8/11 星期三15专题一专题二专题三求解图象问题时特别注意:(1)明确图象所描述的物理意义;(2)必须明确各种“+”“-”的含义;(3)必须明确斜率的含义;(4)必须建立图象和电磁感应过程之间的对应关系。2021/8/11 星期三16专题一专题二专题三例题4(多选)一个圆形闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,如图甲所示,设垂直于纸面向内的磁感应强度方向为正,垂直

8、于纸面向外的磁感应强度方向为负,线圈中顺时针方向的感应电流为正,逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示,则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是图中的()2021/8/11 星期三17专题一专题二专题三解析:此题属于感生电动势类型, ,由乙图可以看出00.5 s,0.51.5 s,1.52.5 si的大小相同,故对应时间内 相同,0.51.5 s与00.5 s,i的方向相反说明B变化方向相反,再由楞次定律可以最后判定只有选项C、D符合题意。答案:CD2021/8/11 星期三18专题一专题二专题三例题5(多选)如图所示,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为l。边长为l的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上,使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域;若以逆时针方向为电流的正方向,能反映线框中感应电流变化规律的是图()2021/8/11 星期三19专题一专题二专题三2021/8/11 星期三20专题一专题二专题三解析:线框做匀加