魯科版選修32 第2章 楞次定律和自感現象 章末復習課 學案.doc

鞏固層知識整合體系構建-核心速填一、基本概念1自感現象：由導體自身電流發(fā)生變化所產生的電磁感應現象2自感電動勢：由導體自身電流變化所產生的感應電動勢3自感系數：是表示線圈所產生自感電動勢能力大小的物理量，其決定因素有：線圈的形狀、橫截面積、長短、匝數以及是否含有鐵芯等二、基本規(guī)律1楞次定律：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化2右手定則：伸開右手，讓拇指與其余四指在同一個平面內，使拇指與并攏的四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使拇指指向導體運動的方向，其余四指所指的方向就是感應電流的方向提升層能力強化四規(guī)律的比較應用規(guī)律比較基本現象應用的規(guī)律運動電荷、電流產生磁場安培定則磁場對運動電荷、電流的作用左手定則電磁感應部分導體做切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量變化楞次定律(多選)如圖21所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒pq、mn，當pq在外力的作用下運動時，mn在磁場力的作用下向右運動，則pq所做的運動可能是()圖21a向右加速運動b向左加速運動c向右減速運動 d向左減速運動bc當pq向右運動時，用右手定則可判定pq中感應電流的方向是由qp，由安培定則可知穿過l1的磁場方向是自下而上的；若pq向右加速運動，則穿過l1的磁通量增加，用楞次定律可以判斷流過mn的感應電流是從nm的，用左手定則可判定mn受到向左的安培力，將向左運動，可見選項a不正確；若pq向右減速運動，流過mn的感應電流方向、感應電流所受的安培力的方向均將反向，mn向右運動，所以選項c是正確的；同理可判斷b項是正確的，d項是錯誤的一語通關使用哪只手要看題中具體情景中的因果關系，“因電而動”用左手，“因動而電”用右手，“因電而磁”用右手.針對訓練1.如圖22所示，光滑平行金屬導軌pp和qq處于同一水平面內，p和q之間連接一電阻r，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中現垂直于導軌放置一根導體棒mn，用一水平向右的力f拉動導體棒mn，下列關于導體棒mn中感應電流的方向和它所受安培力的方向的說法正確的是()【導學號：11452045】a感應電流的方向是qpb感應電流的方向是mnc安培力水平向左d安培力水平向右圖22c以導體棒為研究對象，導體棒所處位置的磁場方向向下，導體棒運動方向向右，根據右手定則可知，導體棒中感應電流的方向是nm，r中電流是pq，根據左手定則可知，導體棒所受安培力的方向水平向左，選項c正確電磁感應中的圖象問題電磁感應的圖象問題是高考中的熱點問題，它要求考生做到三會：會識圖認識圖象，理解圖象的物理意義；會作圖依據物理現象、物理過程、物理規(guī)律畫出相應的圖象；會用圖能用圖象分析、描述電磁感應過程，用圖象法解決問題圖象問題一般有兩種類型，一是圖象類型、二是問題類型兩種類型具體如下表：圖象類型(1)磁感應強度b、磁通量、感應電動勢e和感應電流i隨時間t變化的圖象，即bt圖象、t圖象、et圖象和it圖象(2)對于切割磁感線產生感應電動勢和感應電流的情況，還常常涉及感應電動勢e和感應電流i隨線圈位移x變化的圖象，即ex圖象和ix圖象問題類型(1)由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象(2)由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量分析圖象問題時應特別關注的四點事項：(1)圖象中兩個坐標軸各代表什么意思(2)圖象中橫縱坐標的正、負各表示什么意思(3)畫圖象時應注意初始狀態(tài)如何以及正方向的選取(4)注意圖象橫軸、縱軸截距以及圖線斜率、圖線包圍面積的物理意義求解時要注意相關規(guī)律的應用，如右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等；求解時要分清“過程段”，對每個階段導體的切割情況或回路的變化情況都要仔細分析，并進一步確定電動勢和電流等的變化規(guī)律，有的甚至要對線框進行受力分析和運動分析如圖23所示，寬度為d的有界勻強磁場，方向垂直于紙面向里在紙面所在平面內有一對角線長也為d的正方形閉合線圈abcd，沿ac方向垂直磁場邊界勻速穿過該磁場區(qū)域規(guī)定逆時針方向為感應電流的正方向，t0時c點恰好進入磁場，則從c點進入磁場開始到a點離開磁場為止，閉合線圈中感應電流隨時間的變化圖象正確的是()圖23a線圈在進磁場的過程中，根據楞次定律可知，感應電流的方向為cbadc方向，即為正值，在出磁場的過程中，根據楞次定律知，感應電流的方向為abcda，即為負值在線圈進入磁場直到進入一半的過程中，切割的有效長度均勻增大，感應電動勢均勻增大，則感應電流均勻增大，在線圈繼續(xù)運動至全部進入磁場的過程中，切割的有效長度均勻減小，感應電動勢均勻減小，則感應電流均勻減??；在線圈出磁場直到離開一半的過程中，切割的有效長度均勻增大，感應電流均勻增大，在線圈全部出磁場的過程中，切割的有效長度均勻減小，感應電流均勻減小故a正確，b、c、d錯誤一語通關電磁感應的圖象問題中，無論是導體切割磁感線還是磁場變化，首先要確定出感應電動勢(或感應電流)的大小是否恒定，或是按照什么規(guī)律變化的，再由相應的定則判斷出待分析的物理量的方向，從而確定在坐標系中的正、負.針對訓練2將一段導線繞成如圖24甲所示的閉合回路并固定在水平面(紙面)內回路的ab邊置于垂直于紙面向里的勻強磁場中回路的圓環(huán)區(qū)域內有垂直于紙面的磁場，以垂直于紙面向里為磁場的正方向，其磁感應強度b隨時間t變化的圖象如圖24乙所示用f表示ab邊受到的安培力，以水平向右為f的正方向，則能正確反映f隨時間t變化的圖象是()【導學號：11452046】甲乙圖24abcdb由題圖可知，0時間內，根據法拉第電磁感應定律及楞次定律可得回路的圓環(huán)區(qū)域產生大小恒定、沿順時針方向的感應電流，根據左手定則，ab邊在勻強磁場中受到水平向左的恒定的安培力；同理可得t時間內，ab邊在勻強磁場中受到水平向右的恒定的安培力故選項b正確電磁感應中的力學問題1.解決電磁感應現象中的力學問題的一般思路(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向；(2)求回路中的電流；(3)分析研究導體受力情況(包含安培力，用左手定則確定其方向)；(4)根據牛頓第二定律或物體受力平衡列方程求解2受力情況、運動情況的動態(tài)分析導體受力運動產生感應電動勢感應電流通電導體受安培力作用合外力變化加速度變化速度變化感應電動勢變化周而復始地循環(huán)，最終結果是加速度等于零，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)處理此類問題要畫好受力示意圖，抓住加速度a0時，速度v達到最值的特點如圖25所示，ab、cd是兩根足夠長的固定平行金屬導軌，兩導軌間的距離為l，導軌平面與水平面間的夾角為，在整個導軌平面內都有垂直于導軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感應強度大小為b，在導軌的ac端連接有一個阻值為r的電阻，一根垂直于導軌放置的金屬棒ab，質量為m，從靜止開始沿導軌下滑，求ab棒的最大速度為多少？(已知ab與導軌間的動摩擦因數為，導軌與金屬的電阻都不計)圖25【解析】金屬棒ab下滑時產生的感應電流的方向和受力情況如圖所示，金屬棒ab沿導軌下滑過程中受到重力mg，支持力fn、摩擦力ff和安培力f安四個力作用金屬棒下滑產生的感應電動勢為eblv，閉合回路中產生的感應電流為i，安培力f安的方向沿斜面向上，其大小為：f安bilbl根據牛頓第二定律得：mgsin mgcos ma金屬棒由靜止開始下滑后，做加速度逐漸減小的變加速運動，當加速度減小到零時，速度增至最大，以后金屬棒將以這個最大速度勻速下滑此時mgsin mgcos 0解上式得vmax.【答案】一語通關解決電磁感應中的力學問題，一方面要考慮電磁學中的有關規(guī)律和計算公式，如楞次定律、法拉第電磁感應定律、左(右)手定則、安培力的計算公式等；另一方面還要考慮力學的有關規(guī)律，如牛頓運動定律、動能定理、機械能守恒定律等，在具體問題中要將電磁學和力學的知識綜合起來應用.針對訓練3如圖26甲所示，電流傳感器(相當于一個理想電流表)能將各時刻的電流數據實時通過數據采集器傳輸給計算機，經計算機處理后在屏幕上同步顯示出it圖象電阻忽略不計的足夠長的光滑平行金屬軌道寬l1.0 m，與水平面的夾角37.軌道上端連接阻值r1.0 的定值電阻，金屬桿mn的長度與軌道寬相等，其電阻r0.50 、質量m0.02 kg.在軌道區(qū)域加一垂直軌道平面向下的勻強磁場，讓金屬桿從圖示位置由靜止開始釋放，金屬桿在整個運動過程中始終與軌道垂直，此后計算機屏幕上顯示出如圖26乙所示的it圖象重力加速度取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，試求：(1)t1.2 s時電阻r的熱功率；(2)勻強磁場的磁感應強度b的大小；(3)t1.2 s時金屬桿的速度大小和加速度大小甲乙圖26【解析】(1)由it圖象可知，當t1.2 s時，i0.15 api2r0.15