沪科版高中物理选修(3-2)第1章《电磁感应与现代生活》章末总结学案

1、11 / 11最新沪科版高中物理选修（3-2）第1章电磁感应与现代网络"构建区生活章末总结学案章末总结梳理知识体系构建内容纲要产生感应电灌的枭件:电踣/且避醒变化 能量转北,其他卷式的陛转化为电金式电能的转省伪密二感应电液具有这样的方面，即感亘随流的磁场息宴里里I起感应亳流的强避量的变化1感应电流息到旗雁里芭的变女费眠京津（感应电流的方世”理懈：感应电淹苣要叵得导体和诙场三专对运动乐首先曳嘀B造场的她和通淮黄的飒二曲定感之电流的磁场方向 侬本廉i再用安埼丽礴冠感应电-右手定则港合判定停捶切割造曜产生的感应电流的方向感电电动势定义：在电誉感应现象中产生的电动举产生的条件&通景皿

2、变化法拄弹龟追感应定律E感空斑动势的大小卜运揖量的变化率，单国时回向强通量的变化法心 电运;感应定符-H蕾.适合求F的平均值切割公式!工一了？适合求丁的瞬时值 i条阵Kj-»三者互相垂直（定义:且助圜在变化而产生的电馥感应现象虚I自感电动势:总是里程自身电漉的变化目惠或勰"含感率数T ：与绫圈的大小、琅状、鲍，以及是否有铁心萼区聿有关官感其复及箕应用工甚殊的电需感应现象N. S光灯的摩理t定文:烧状金属在变化的雷场中产生的不麻届立电派毋海：电燃t电磁驱动.电逮阻尼专题.整合区归纳同堂专题熟练解题技巧一、对楞次定律的理解与应用楞次定律反映这样一个物理过程：原磁通量变化时（原变

3、）,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：电磁感应 用合电路 电流磁效应-E田 L Q F is愣次定律1 .感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，只有在磁通量增大时两者才相反，而在磁通量减小时两者是同向的.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

4、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（）图1A.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

5、流产生的感应磁场方向竖直向上，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,选出或画出正确图像；二是由给定的有1 .图像问题有两种：一是给出电磁感应过程 关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量.2 .基本思路是：（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】将一段导线绕成图 2甲所示的闭合电路，并固定在纸面内，回路的ab边

6、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（）甲乙 TAB 解析由题图乙可知0T时间内，磁感应强度随时间线性变化，即詈=k（k是一个常数）,圆环的面积 S不变，由E= =<$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;。：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,结合左手定则可判断出 ab边受到的安培力 的方向向左

7、，为负值，故选项A错误,B正确.本题选 B.答案 B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等于电源电动势.M图3例3如图3所示，光滑金属导

8、轨 PN与QM相距1 m,电阻不计，两端分别接有电阻 R1 和R2,且Ri = 6 Q,R2= 3 Qab导体棒的电阻为2 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：N(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：E=Blv=3 V(2)电路的总电阻为：R= r+芝*=4 Q R1十0由欧姆定律：1 = 3=3 A R 4U=E-Ir=1.5 V 心一 U2 3电阻R1的功率：P1 = =3 WR18j s -U23电

9、阻R2的功率：P2=+=3 WR2 4，3(3)由平衡知识得：F=BIl = 4 N.答案(1)3 V (2)3 W 3 W (3)3 N 844四、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一一感应电流>通电导体受安培力一一合外力变化一-加速度变化一-速度变化一-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.【例4 如图4所示,相距为L的两条足够长

10、的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为Q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（）图4A. P=2mgvsin 0B. P=3mgvsin 0C.当导体棒速度达到2时加速度大小为2sin 0D.在导体棒速度达到 2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析 当导体棒的速度达到 v时，对导体棒进行受力分析如图甲所示.

11、mgsin 0= BIL ,I =BLvRmpsin flmg甲尸 LN工费Imgcosb2i 2/ 一所以 mgsin 0= R-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.乙2B2L2v mgsin 0+ F = R-由可得F= mgsin 0功率 P = F x 2v = 2mgvsin。，故 A 正确.当导体棒速度达到2时，对导体棒受力分析如图丙所示.mgsin 0B2L22a=,一,r1由可得a=Qgsin q故C正确.当导体棒的速度达到 2v时，安培力等于拉力和 mgsin。之和，所以以后匀速运动的过程 中,R上产生的焦耳热等于拉力和重力做功之和，故D错误.答案 A

12、C五、电磁感应中的能量问题1 .用能量观点解决电磁感应问题的基本思路首先做好受力分析和运动分析，明确哪些力做功，是做正功还是负功，再明确有哪些形式 的能量参与转化，如何转化（如滑动摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功，可能有机械能参与转化；安培力做负功的过程中有其他形式能转化为电能，安培力做正功的过程中有电能转化为其他形式的能）.2 .电能求解方法主要有三种(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.(2)利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能.(3)利用电路特征来求解.例5】如图5所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5

13、m,左端接有阻值 R= 0.3 的电阻.一质量 m=0.1 kg、电阻r=0.1 的金属棒 MN放置在导 轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B = 0.4 T.金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a= 2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移 x= 9 m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R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2 ；(3)外

14、力做的功Wf.解析(1)设金属棒匀加速运动的时间为困，回路的磁通量的变化量为A,回路中的平均感应电动势为"E,由法拉第电磁感应定律得一A小E =五其中4虫=8反设回路中的平均电流为T,由闭合电路欧姆定律得则通过电阻R的电荷量为q= I困联立式，得4 =臂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后的运动过程中安培力所做的功为W,由动能定理得12公W= 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由题意知，撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q

15、1 ： Q2=2 ： 1,可彳导 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=Qi + Q2 由式得Wf=5.4 J.答案 （1）4.5 C （2）1.8 J （3）5.4 J自我,检测区检测学习效果像验成功快乐1.（电磁感应中的图像问题）在边长为L的等边三角形区域 abc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bc在同一直线上，如图6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（）答案 B1解析 线框进入磁场后，切割的

16、有效长度为：l=vttan 60 ,切割产生的感应电动势为：E1212= Blv=,Bvttan 60 ,所以感应电流为:I = 2Bvttan 60/R,从开始进入磁场到 d与a重合之刖， 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均匀减小，电流随时间变化仍然是线性关系，由楞次定律判得线框中的电流方向是逆时针的综合以上分析可知 B正确,A、C、D错误.2.（电磁感应中的电路问题）如图7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

17、（）图7A. 2BRvB.-22BRv2 32C.-BRvD.-BRv答案 D3 .（电磁感应中的能量问题）如图8所示,一粗糙的平行金属轨道与水平面成。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vo从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，轨道与金属杆的电阻均忽略不计.则下列说法正确的是（）图8A.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：mv2C.金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能

18、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A BSE = j=-p,通过的电荷量BS Q=It=Rtt=BSR,故上滑和下滑时通过的电荷量相同；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2mv0,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.4.(电磁感应中的动力学问题)如图9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 B°=0.2 T的匀强磁场中，两金属棒Li、L2平行地搁在导轨上，其电阻均为r = 0.1 Q质量分别为 Mi = 0.3 kg和M2=0.5 kg.固定棒L1,使L2在