新教材高中物理第2章电磁感应及其应用本章整合课件鲁科版选择性

本章整合第2章2021知识网络体系构建重点题型归纳整合专题一楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用比较项目适用场合楞次定律回路中磁通量变化产生感应电流时,原磁场方向、感应电流磁场方向的关系右手定则导体切割磁感线时速度方向、磁场方向、感应电流方向的关系左手定则通电导线在磁场中所受的安培力方向、电流方向、磁场方向的关系安培定则通电导线、圆环产生磁场时,磁场方向、电流方向关系解析

ab杆向右做匀速运动,在ab杆中产生恒定的电流,该电流在线圈L1中产生恒定的磁场,在L2中不产生感应电流,所以cd杆不动,故A错误;ab杆向右加速运动,根据右手定则,知在ab杆上产生增大的由a到b的电流,根据安培定则,在L1中产生方向向上且增强的磁场,该磁场向下通过L2,由楞次定律,在cd杆上产生c到d的感应电流,根据左手定则,cd杆受到向右的安培力,cd杆将向右运动,故B正确;同理可得C错误,D正确。答案

BD方法技巧

几个规律的应用中,要抓住各个对应的因果关系(1)因变而生电(ΔΦ→L)→楞次定律;(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则;(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则;(4)因电而生磁(I→B)→安培定则。变式训练1(多选)(2020河北保定联考)如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引(

)A.向右做匀速运动B.向左做减速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动解析

当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流,线圈中的磁通量恒定不变,无感应电流出现,选项A错误;当导体棒向左减速运动时,由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小,由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左且减弱,由楞次定律知,c中出现顺时针方向的感应电流(从右向左看),且被螺线管吸引,选项B正确;同理可判定选项C正确,D错误。答案

BC专题二电磁感应中的电路问题1.对电源的理解(1)在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体相当于电源,如切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等,这种电源将其他形式的能转化为电能。(2)判断感应电流和感应电动势的方向,都是利用相当于电源的部分根据右手定则或楞次定律判定的。实际问题中应注意外电路电流由高电势处流向低电势处,而内电路则相反。2.对电路的理解(1)内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路由电阻、电容等电学元件组成。(2)在闭合电路中,相当于“电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样,等于路端电压,而不等于感应电动势。3.解决电磁感应中的电路问题的基本思路(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势,该导体或电路就是电源,其他部分是外电路。(2)用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向。(3)分清内外电路,画出等效电路图。(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、焦耳热等公式联立求解。(1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向;(2)导体棒AB两端的电压UAB。解析

(1)导体棒AB产生的感应电动势E=BLv=2.5

V由右手定则知,AB棒上的感应电流方向向上,即沿B→A方向。答案

(1)2.5V

B→A方向

(2)V方法技巧

导体棒在匀强磁场中运动过程中的变与不变(1)外电阻的变与不变:若外电路由无阻导线和定值电阻构成,导体棒运动过程中外电阻不变;若外电路由考虑电阻的导线组成,导体棒运动过程中外电阻改变。(2)内电阻与电动势的变与不变:切割磁感线的有效长度不变,则内电阻与电动势均不变;反之,发生变化。处理电磁感应过程中的电路问题时,需特别关注电动势及内、外电阻是否变化。变式训练2(多选)(2020河南焦作检测)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为l=1m,cd间、de间、cf间分别接着阻值R=10Ω的电阻。一阻值R=10Ω的导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,导体棒与导轨接触良好。导轨所在平面存在磁感应强度大小B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法正确的是(

)A.导体棒ab中电流的方向为由b到aB.cd两端的电压为1VC.de两端的电压为1VD.fe两端的电压为1V解析

由右手定则可知ab中电流方向为a→b,A错误;导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=Blv,ab为电源,cd间电阻R为外电路负载,de和cf间电阻中无电流,de和cf间无电压,因此cd和fe两端电压相等,即B、D正确,C错误。答案

BD专题三电磁感应中的图像问题1.明确图像的种类,即是B-t图像还是Φ-t图像,或者是E-t图像、I-t图像、F-t图像等。2.分析电磁感应的具体过程。3.确定感应电动势(或感应电流)的大小和方向,有下列两种情况:(1)若回路面积不变,磁感应强度变化时,用楞次定律确定感应电流的方向,用E=n确定感应电动势大小的变化。(2)若磁场不变,导体切割磁感线,用右手定则判断感应电流的方向,用E=Blv确定感应电动势大小的变化。4.画图像或判断图像,特别注意分析斜率的变化、截距的大小等。5.涉及受力问题,可由安培力公式F=IlB和牛顿运动定律等规律写出有关函数关系式。例3(2021安徽师大附中期中)如图所示,在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场,其宽度均为L。现将宽度也为L的矩形闭合线圈,从图中所示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域,则在该过程中,图中能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图像是(

)解析

由楞次定律可知,当矩形闭合线圈进入磁场和离开磁场时,安培力总是阻碍物体的运动,方向始终向左,所以外力始终水平向右,因安培力的大小不同且在中间时最大,故选项D正确,选项C错误;当矩形闭合线圈进入磁场时,由法拉第电磁感应定律判断,感应电流的大小在中间时是最大的,故选项A、B错误。答案

D方法技巧

解决线框进出磁场问题需要注意的事项(1)由线框的形状判断切割磁感线的有效长度是否变化,如何变化。(2)若只有一个磁场且足够宽,关注两个过程即可,即进入磁场的过程和离开磁场的过程。(3)若有两个不同的磁场,还需注意线框的边分别在不同磁场时产生感应电流方向的关系。答案

A专题四电磁感应中的“双杆”模型1.模型分类“双杆”模型分为两类:一类是“一动一静”,甲杆静止不动,乙杆运动,其实质是单杆问题,不过要注意问题包含着一个条件——甲杆静止、受力平衡。另一类是两杆都在运动,对于这种情况,要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减。2.分析方法通过受力分析,确定运动状态,一般会有收尾状态。对于收尾状态往往会有恒定的速度或者加速度等,再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点进行分析求解。(1)求cd下滑的过程中,ab中的电流方向;(2)求ab刚要向上滑动时,cd的速度v;(3)若从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8m,求此过程中ab上产生的热量Q。解析

(1)由右手定则可知,电流方向为由a流向b。(2)开始放置ab刚好不下滑时,ab所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为Fmax,有Fmax=m1gsin

θ设ab刚好要上滑时,cd棒的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律得E=BLv设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有设ab所受安培力为F安,有F安=ILB此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件得F安=m1gsin

θ+Fmax综合以上各式,代入数据解得v=5

m/s。(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总,由能量守恒得综合上式,代入数据解得Q=1.3

J。答案

(1)由a流向b

(2)5m/s

(3)1.3J方法技巧

分析“双杆”模型问题时,要注意“双杆”之间的制约关系,即“动杆”与“被动杆”之间的关系,最终“双杆”的收尾状态的确定是分析该类问题的关键。变式训练4(2021山东新高考限时训练)如图甲所示,固定的水平金属导轨足够长且电阻不计。两阻值相同的导体棒ab、cd置于导轨上,棒与导轨垂直且始终保持良好接触。整个装置处在与导轨平面垂直向下的匀强磁场B中。现让导体棒ab以如图乙所示的速度向右运动。导体棒cd始终静止在导轨上,以水平向右为正方向,则导体棒cd所受的静摩擦力f随时间变化的图像是选项中的(

)答案

B专题五自感中“闪亮”与“不闪亮”问题

与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡(线圈有电阻)电路图

通电时电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2:①若I2≤I1,灯泡逐渐变暗;②若I2>I1,灯泡“闪亮”后逐渐变暗。两种情况下灯泡中电流方向均改变解析

题图甲中,稳定时通过A1的电流记为I1,通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间,A1突然变亮,可知IL>I1,因此A1和L1电阻不相等,所以A、B错