2020高中物理第一章电磁感应章末复习课学案教科版选修3-2

1、精品第一章电磁感应章未复习课巩固层知识整合体系构建3 m耳忠断电自需耨次定律I 工 两小雅律1T电於等回*L大同我|两笄7置通量变化| 美戛切割徽第线筮用功的论电电电与I'4VL习?r一工慢网问匣-动力学同M核心速填1 . “磁生电”的发现：法拉第发现“磁生电”.2 .感应电流产生条件：电路闭合、磁通量发生变化.3 .感应电流方向的判断：楞次定律、右手定则.，一，A 4 .感应电动势的大小： E= n, E= BLv.5 .感应电动势的方向：电源内部电流的方向.6 .电磁感应中能量的转化：安培力做负功,其他形式的能转化为电能；安培力做正功，电能转化为其他形 式的能.7 .自感现象产生条

2、件：线圈本身电流发生变化;自感系数：由线圈本身性质决定;应用一一日光灯.8 .涡流涡流的防止和利用：电磁阻尼、电磁驱动.提升层能力强化If 电磁感应中的动力学问题通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，从而引起导体速度、加速度的变化.1 .基本方法(1)由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)分析导体受力情况(包括安培力在内的全面受力分析).(4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.2.电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过受力分析和运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最 大值、最小值的条件.EE= BLvI =

3、rF= BIL(2)基本思路是：导体受外力运动感应电动势R感应电流 导体安培力一一合外力变化一一加速度变化速度变化临界状态列式求解.如图1-1所示，线圈abcd每边长l=0.20 m ,线圈质量 m=0.10 kg、电阻R= 0.10 Q,重物质量为m= 0.14 kg.线圈上方的匀强磁场磁感应强度B= 0.5 T,方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为h= 0.20m.重物从某一位置下降，使ab边进入磁场开始做匀速运动，求线圈做匀速运动的速度.画两A. I it mi d图1-1【解析】线圈在匀速上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力mg相互平衡，即F= F安+ mg重物受力平衡：F=n

4、2gE Blv线圈匀速上升，在线圈中产生的感应电流IR R线圈受到向下的安培力F安=BIl联立式解得m m gRv=b2p= 4 m/s.【答案】4 m/s一语通关电磁感应中力学问题的解题技巧(1)将安培力与其他力一起进行分析.(2)要特别注意安培力的大小和方向都有可能变化，不像重力或其他力一样是恒力.(3)列出稳定状态下的受力平衡方程往往是解题的突破口.针对训练1.(多选)如图1-2甲所示，MN侧有一垂直纸面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场.现将一质量为 m边长为l的正方形金属线框置于该磁场中， 使线框平面与磁场方向垂直， 且bc边与磁场边界 MN1；合.对线框施 加一按图1-2乙所示规律变

5、化的水平拉力 F,使线框由静止开始向右做匀加速直线运动；当 t=0时，拉力大小 为Fo；线框的ad边与磁场边界 MNB合时，拉力大小为 3Fo.则( )甲乙图1-2A.线框的加速度为2Fom精品B.线中g的ad边出磁场时的速度为2FolC.线框在磁场中运动的时间为D.线框的总电阻为BD t = 0时刻，感应电动势 E= 0,感应电流1=0,安培力F安=81=0.由牛顿第二定律得Fo= ma彳导a=m, A错误；根据公式 v2=2al,得v=y a,B正确；根据运动学公式得 t=a=、J誓，C错误；线框的b2i 2iad边与磁场边界 MN8合时，根据 3F0 /= ma彳导R= B2l z-z,

6、 D正确.R. 2mF慢则电磁感应中的电路问题电磁感应问题往往和电路问题联系在一起，解决这类问题的基本方法是:1 .确定电源，产生感应电动势的那部分电路就相当于电源， 利用法拉第电磁感应定律确定其电动势的大小， 利用右手定则或楞次定律确定其方向以及感应电流的方向， 需要强调的是：在电源内部电流是由负极流向正极的, 在外部从正极流向外电路，并由负极流入电源.2 .分析电路结构，画出等效电路图，这一步关键是“分析”的到位与准确，承上启下，为下一步的处理做 好准备.3 .利用电路规律求解，主要还是利用欧姆定律、串并联电路中电功、电热之间的关系等.4 .注意：电源两极间的电压为路端电压. R"

7、;两如图1-3所小，粗细均匀的金属环的电阻为R可绕轴0转动的金属杆OAW且为4,杆长为l , AR 端与环相接触，一阻彳1为万的定值电阻分别与杆的端点 0及环边缘D连接.杆0A在垂直于环面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度顺时针转动.求电路中总电流的变化范围.图1-3则电路中的总电流为E EI =Re = R R 尹4+年【解析】设0A杆转至题中所示位置时， 金属环A D间的两部分电阻分别为 R、R,其等效电路如图所示,122Bco 13 ，式中R+鼻RF2R并=47记.因为+ R=R为定值，故当4_ _ . _ . 一 . 一 一 . 一 . R 一 . 一 . 一 R=R时，R并有

8、取大值，取大值为当R= 0或R=0时，R并有取小值，取小值为 0,因此电流的取小值和取大 值分别为122BcoiI min=3iz/ R 442Bco I22R1 J_2Bw1 _2Bco I2Imax= 3=F".4r+ 02 2Bco 1<-3R .22Bco 1, 2Bo 1【答案】不& I忘一语通关电磁感应中电路问题的分析方法1明确电路结构，分清内、外电路 . 、.,A ._2根据产生感应电动势的方式计算感应电动势的大小，如果是磁场变化，由E=m 计算；如果是导体切割磁感线，由 E= Blv计算.3根据楞次定律判断感应电流的方向.4根据电路组成列出相应的方程式

9、.针对训练2.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边 a、A Bb两点间的电势差绝对值最大的是（）【导学号：24622048】；X X XCB 在磁场中的线框与速度垂直的边等效为切割磁感线产生感应电动势的电源.四个选项中的感应电动势大3小均相等，回路电阻也相等，因此电路中的电流相等，B中a、b两点间电势差为路端电压，为电动势的弓，而其41,人他选项则为电动势的不故B正确.4住踮胃电磁感应中的能量转化问题1 .电磁感应的本质一一能量转化电磁感应过程，

10、实质上也是一个能量转化和守恒的过程.通过安培力做负功，将其他非电能转化为电能；同 时又将转化来的电能进一步转化成其他非电能.因此电磁感应过程总是伴随着能量转化.2 .利用功能关系求解电磁感应问题的基本方法(1)用法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式确定感应电动势的大小，用楞次定律和右手定则判断感应 电动势的方向.(2)画出等效电路，求解电路中相关参量，分析电路中能量转化关系.(3)研究导体机械能的转化，利用能量转化和守恒关系，列出机械能功率与电路中电功率变化的守恒关系式.3 .电磁感应中能量转化类型(1)机械能一电能一机械能+内能(2)化学能一电能一机械能+内能(2)非电能一电能一内能 0I

11、EJ如图1-4所示，足够长的 U形框架宽度是L=0.5 m,电阻忽略不计，其所在平面与水平面成0 =37°角，磁感应强度 B= 0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为 m 0.2 kg ,有效电阻 R= 2 Q的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数=0.5 ,导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒横截面的电荷量共为Q= 2 C .求：图1-4(1)导体棒匀速运动的速度;(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功.(1)导体棒受力如图，匀速下滑时有平行斜面方向:mgsin 0 Ff F= 0垂

12、直斜面方向：Fn mgcos 8=0其中 Ff =F n安培力F=BIL电流I =.R感应电动势E= BLv精品由以上各式得 v= 5 m/s.(2)通过导体棒的电量 Q= I At,一 E A 其中平均电流I =亏=377R rxZX t设导体棒下滑位移为 s,则A中=BsL,一,QR 2X2由以上各式倚s=BL= 0.8 * 0.5 m=10 m全程由动能定理得mgssin 0 Wkmg30s 9 , s = 2m/其中克服安培力做功W等于电功贝U W mgs- sin 0 -mg&os 01 2-2mv= (12 82.5) J =1.5 J.【答案】 (1)5 m/s (2)1

13、.5 J针对训练3.水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab, ab处在磁感应强度大小为R方向如图1-5所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计.现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过的位移为x时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后 ab静止在导轨上.在 ab运动的整个过程中，下列说法正确的是()tXX XR F x 丈 c xb图1-5A.撤去外力后，ab做匀减速运动B.合力对ab做的功为Fx 1 2C. R上释放的热重为 Fx+ 2mwD. R上释放的热量为 FxD 撤去外力后，导体棒水平方向只受安培力作用，而

14、F安=学，F安随v的变化而变化，故导体棒做加速 R度变化的变速运动，A错；对整个过程由动能定理得W=AR=0, B错；由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即 Q= Fx, C错，D正确.王里 4电磁感应中的图像问题1 .图像类型(1)电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量 、感应电动势 E和感应电流I等随时间变化的图像，即B-t图像、-t图像、E-t图像和I-t图像.(2)对于导体切割磁感线产生的感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势E和感应电流I等随位移x变化的图像，即 E-x图像和I-x图像等.2 .两类图像问题(1)由给定的电磁感应

15、过程选出或画出正确的图像；(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量.3 .解题的基本方法(1)关键是分析磁通量的变化是否均匀，从而判断感应电动势(电流)或安培力的大小是否恒定，然后运用楞次定律或左手定则判断它们的方向，分析出相关物理量之间的函数关系，确定其大小和方向及在坐标轴中的范围.(2)图像的初始条件，方向与正、负的对应，物理量的变化趋势，物理量的增、减或方向正、负的转折点都 是判断图像的关键.4 .解题时要注意的事项(1)电磁感应中的图像定性或定量地表示出所研究问题的函数关系.(2)在图像中，E I、B等物理量的方向通过物理量的正、负来反映.(3)画图像要注意纵、横坐标的

16、单位长度、定义或表达.HIS 如图1-6所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L,高为L.在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B, 一边长为L、总电阻为R的正方形导线框 abcd,从图示位置开始沿 x轴正方向以速度 v匀速穿过磁场区域.取沿 a一b一c一d-a的 感应电流方向为正，则选项图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是( )a k/ft 9 X CDD 根据右手定则确定，当 bc边刚进入左侧磁场时，电流为正方向，C错误；根据E= BLv,感应电动势和感应电流的大小与有效长度成正比，bc边在左侧磁场

17、时，有效长度沿 x方向逐渐增大，bc边进入右侧磁场时，ad边进入左侧磁场，由于两侧磁场方向相反，故有效长度为ad边和bc边切割磁感线有效长度之和，保持不变，且电流为负方向，故 A错误；当bc边离开右侧磁场后，ad边切割磁感线，电流方向仍为正方向，故 B错误，D正确.一语通关电磁感应中图像类选择题的两个常见解法增大还是减小、变化快慢均匀变化还是1排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势非均匀变化，特别是物理量的正负，排除错误的选项2函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法针对训练4.如图1-7所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧