高二物理电磁感应复习

授课教师日期时间学生年级高二科目物理课题电磁感应复习教学目标1.掌握右手定则和楞次定律，并能灵活运用于感应电流方向的判断；2.掌握法拉第电磁感应定律，明确和E=BLv两种表述形式的适用条件和适用范围，并能运用法拉第电磁感应定律熟练地计算电磁感应现象中所产生的感应电动势；3.对导体棒旋转切割磁感线时所产生的感应电动势能够灵活地运用法拉第电磁感应定律做出正确的计算。教学重难点楞次定律的理解和应用；法拉第电磁感应定律的理解与应用。教学过程知识要点概述要点一：楞次定律的理解和应用1．楞次定律解决的问题是感应电流的方向问题，它涉及到两个磁场，______________(新产生的磁场)和____________________(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系．2．对“阻碍意义的理解”(1)阻碍原磁场的变化．“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被________或者说被_______了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转．(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生___________．(3)阻碍不是相反，当原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场_____，以阻碍其_____；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动_______，以阻碍其___________．(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致___________转化为_____，因而楞次定律是_____________和_____________在电磁感应中的体现．3．运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”．①明确原磁场：弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况．②确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向．③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向．(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了_______，而此电流又处于磁场中，受到_____力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动．要点二：电磁感应中的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用法拉第__________定律和_______定律求出感应电动势的_______和感应电流的_____．②求出回路中________的大小．③分析研究导体______情况(包括安培力，用______定则确定其方向)④列出________方程或者_______方程求解．感应电动势→感应电流→通电导体受到安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始的循环，循环结束时，加速度为____，导体达稳定状态，速度达到______．要点三：电磁感应中的电路问题在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．解决电路问题的基本方法：①用法拉第电磁感应定律或楞次定律确定感应电动势的________和_________②画出_________电路图．③运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质，电功率等公式进行求解．要点四：电磁感应中的图象问题电磁感应中常常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、安培力或外力随时间变化的图象．这些图象问题大体上可以分为两类：①由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象．②由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．不管是何种类型，电磁感应中的图象问题往往需要综合_______定则、_______定则、_____定律和____________定律等规律分析解决．要点五：电磁感应中的能量问题电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到______作用，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，其它形式的能量转化为电能，“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其它形式的能转化为______．当感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式的能量，安培力做功的过程，是_______转化为_______________________的过程，安培力做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能量.精编例题讲练考点1：感应电流的产生和方向1.如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有__________（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流_______________（填变大、变小、不变）。2.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（）A.磁铁插向左环，横杆发生转动B.磁铁插向右环，横杆发生转动C.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D.无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动3.图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（）NMSPabR4.如图，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上。M与电源、开关、滑动变阻器相连，NMSPabRA．当P向右移动，通过R的电流为b到aB．当P向右移动，通过R的电流为a到bC．断开S的瞬间，通过R的电流为b到aD．断开S的瞬间，通过R的电流为a到b5．如图所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，图各图中正确的是（）考点2：感应电动势、自感6.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（）A．感应电流方向不变B．CD段直线始终不受安培力C．感应电动势最大值E＝BavD．感应电动势平均值7.如图所示，两根相距为的平行直导轨ab、cd、b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则（）A．流过固定电阻R的感应电流由b到dB．流过固定电阻R的感应电流由d到bC．流过固定电阻R的感应电流由b到dD．流过固定电阻R的感应电流由d到b8.如图，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻为R，磁场的磁感强度为B，方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（）A． B． C． D．考点3:电磁感应综合问题9.如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T，现使ab以＝10m／s的速度向右做匀速运动.(1)ab中的感应电动势多大?(2)ab中电流的方向如何?(3)若定值电阻R＝,导体棒的电阻r＝,则电路中的电流多大?10.如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率，为负的常量。用电阻率为、横截面积为的硬导线做成一边长为的方框。将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求（1）导线中感应电流的大小；（2）磁场对方框作用力的大小随时间的变化。11、如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计。求0至t1时间内（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。1、答案：收缩，变小解析：由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。2、B解析：左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动。右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动。3、B4、AD5．【答案】D【解析】0-1s内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A、C选项；2s-3s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D正确。6、ACD解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确。根据左手定则可以判断，受安培力向下，B不正确。当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大E=Bav，C正确。感应电动势平均值，D正确。考点：楞次定律、安培力、感应电动势、左手定则、右手定则提示：感应电动势公式只能来计算平均值，利用感应电动势公式计算时，l应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度。7、A8、D9、解析：（1）ab中的感应电动势代入数值，得（2）ab中电流的方向为b→a（3）由闭合电路欧姆定律，回路中的电流代入