2020高中物理第一章電磁感應(yīng)章末復習課學案教科版選修3-2

1、精品第一章電磁感應(yīng)章未復習課鞏固層知識整合體系構(gòu)建3 m耳忠斷電自需耨次定律I 工 兩小雅律1T電於等回*L大同我|兩笄7置通量變化| 美戛切割徽第線筮用功的論電電電與I'4VL習?r一工慢網(wǎng)問匣-動力學同M核心速填1 . “磁生電”的發(fā)現(xiàn)：法拉第發(fā)現(xiàn)“磁生電”.2 .感應(yīng)電流產(chǎn)生條件：電路閉合、磁通量發(fā)生變化.3 .感應(yīng)電流方向的判斷：楞次定律、右手定則.，一，A 4 .感應(yīng)電動勢的大小： E= n, E= BLv.5 .感應(yīng)電動勢的方向：電源內(nèi)部電流的方向.6 .電磁感應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化：安培力做負功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為其他形 式的能.7 .自感現(xiàn)象產(chǎn)生條

2、件：線圈本身電流發(fā)生變化;自感系數(shù)：由線圈本身性質(zhì)決定;應(yīng)用一一日光燈.8 .渦流渦流的防止和利用：電磁阻尼、電磁驅(qū)動.提升層能力強化If 電磁感應(yīng)中的動力學問題通過導體的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力作用，從而引起導體速度、加速度的變化.1 .基本方法(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向.(2)求回路中的電流.(3)分析導體受力情況(包括安培力在內(nèi)的全面受力分析).(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程.2.電磁感應(yīng)中的動力學臨界問題(1)解決這類問題的關(guān)鍵是通過受力分析和運動狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度為最 大值、最小值的條件.EE= BLvI =

3、rF= BIL(2)基本思路是：導體受外力運動感應(yīng)電動勢R感應(yīng)電流 導體安培力一一合外力變化一一加速度變化速度變化臨界狀態(tài)列式求解.如圖1-1所示，線圈abcd每邊長l=0.20 m ,線圈質(zhì)量 m=0.10 kg、電阻R= 0.10 Q,重物質(zhì)量為m= 0.14 kg.線圈上方的勻強磁場磁感應(yīng)強度B= 0.5 T,方向垂直線圈平面向里，磁場區(qū)域的寬度為h= 0.20m.重物從某一位置下降，使ab邊進入磁場開始做勻速運動，求線圈做勻速運動的速度.畫兩A. I it mi d圖1-1【解析】線圈在勻速上升時受到的安培力F安、繩子的拉力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線圈勻速上升，在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流IR R線圈受到向下的安培力F安=BIl聯(lián)立式解得m m gRv=b2p= 4 m/s.【答案】4 m/s一語通關(guān)電磁感應(yīng)中力學問題的解題技巧(1)將安培力與其他力一起進行分析.(2)要特別注意安培力的大小和方向都有可能變化，不像重力或其他力一樣是恒力.(3)列出穩(wěn)定狀態(tài)下的受力平衡方程往往是解題的突破口.針對訓練1.(多選)如圖1-2甲所示，MN側(cè)有一垂直紙面向里磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場.現(xiàn)將一質(zhì)量為 m邊長為l的正方形金屬線框置于該磁場中， 使線框平面與磁場方向垂直， 且bc邊與磁場邊界 MN1；合.對線框施 加一按圖1-2乙所示規(guī)律變

5、化的水平拉力 F,使線框由靜止開始向右做勻加速直線運動；當 t=0時，拉力大小 為Fo；線框的ad邊與磁場邊界 MNB合時，拉力大小為 3Fo.則( )甲乙圖1-2A.線框的加速度為2Fom精品B.線中g(shù)的ad邊出磁場時的速度為2FolC.線框在磁場中運動的時間為D.線框的總電阻為BD t = 0時刻，感應(yīng)電動勢 E= 0,感應(yīng)電流1=0,安培力F安=81=0.由牛頓第二定律得Fo= ma彳導a=m, A錯誤；根據(jù)公式 v2=2al,得v=y a,B正確；根據(jù)運動學公式得 t=a=、J誓，C錯誤；線框的b2i 2iad邊與磁場邊界 MN8合時，根據(jù) 3F0 /= ma彳導R= B2l z-z,

6、 D正確.R. 2mF慢則電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)問題往往和電路問題聯(lián)系在一起，解決這類問題的基本方法是:1 .確定電源，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路就相當于電源， 利用法拉第電磁感應(yīng)定律確定其電動勢的大小， 利用右手定則或楞次定律確定其方向以及感應(yīng)電流的方向， 需要強調(diào)的是：在電源內(nèi)部電流是由負極流向正極的, 在外部從正極流向外電路，并由負極流入電源.2 .分析電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖，這一步關(guān)鍵是“分析”的到位與準確，承上啟下，為下一步的處理做 好準備.3 .利用電路規(guī)律求解，主要還是利用歐姆定律、串并聯(lián)電路中電功、電熱之間的關(guān)系等.4 .注意：電源兩極間的電壓為路端電壓. R"

7、;兩如圖1-3所小，粗細均勻的金屬環(huán)的電阻為R可繞軸0轉(zhuǎn)動的金屬桿OAW且為4,桿長為l , AR 端與環(huán)相接觸，一阻彳1為萬的定值電阻分別與桿的端點 0及環(huán)邊緣D連接.桿0A在垂直于環(huán)面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，以角速度順時針轉(zhuǎn)動.求電路中總電流的變化范圍.圖1-3則電路中的總電流為E EI =Re = R R 尹4+年【解析】設(shè)0A桿轉(zhuǎn)至題中所示位置時， 金屬環(huán)A D間的兩部分電阻分別為 R、R,其等效電路如圖所示,122Bco 13 ，式中R+鼻RF2R并=47記.因為+ R=R為定值，故當4_ _ . _ . 一 . 一 一 . 一 . R 一 . 一 . 一 R=R時，R并有

8、取大值，取大值為當R= 0或R=0時，R并有取小值，取小值為 0,因此電流的取小值和取大 值分別為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忘一語通關(guān)電磁感應(yīng)中電路問題的分析方法1明確電路結(jié)構(gòu)，分清內(nèi)、外電路 . 、.,A ._2根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的方式計算感應(yīng)電動勢的大小，如果是磁場變化，由E=m 計算；如果是導體切割磁感線，由 E= Blv計算.3根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.4根據(jù)電路組成列出相應(yīng)的方程式

9、.針對訓練2.粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊 a、A Bb兩點間的電勢差絕對值最大的是（）【導學號：24622048】；X X XCB 在磁場中的線框與速度垂直的邊等效為切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電源.四個選項中的感應(yīng)電動勢大3小均相等，回路電阻也相等，因此電路中的電流相等，B中a、b兩點間電勢差為路端電壓，為電動勢的弓，而其41,人他選項則為電動勢的不故B正確.4住踮胃電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題1 .電磁感應(yīng)的本質(zhì)一一能量轉(zhuǎn)化電磁感應(yīng)過程，

10、實質(zhì)上也是一個能量轉(zhuǎn)化和守恒的過程.通過安培力做負功，將其他非電能轉(zhuǎn)化為電能；同 時又將轉(zhuǎn)化來的電能進一步轉(zhuǎn)化成其他非電能.因此電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化.2 .利用功能關(guān)系求解電磁感應(yīng)問題的基本方法(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律或?qū)w切割磁感線公式確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng) 電動勢的方向.(2)畫出等效電路，求解電路中相關(guān)參量，分析電路中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系.(3)研究導體機械能的轉(zhuǎn)化，利用能量轉(zhuǎn)化和守恒關(guān)系，列出機械能功率與電路中電功率變化的守恒關(guān)系式.3 .電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化類型(1)機械能一電能一機械能+內(nèi)能(2)化學能一電能一機械能+內(nèi)能(2)非電能一電能一內(nèi)能 0I

11、EJ如圖1-4所示，足夠長的 U形框架寬度是L=0.5 m,電阻忽略不計，其所在平面與水平面成0 =37°角，磁感應(yīng)強度 B= 0.8 T的勻強磁場方向垂直于導體框平面，一根質(zhì)量為 m 0.2 kg ,有效電阻 R= 2 Q的導體棒MN垂直跨放在U形框架上，該導體棒與框架間的動摩擦因數(shù)=0.5 ,導體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運動時，通過導體棒橫截面的電荷量共為Q= 2 C .求：圖1-4(1)導體棒勻速運動的速度;(2)導體棒從靜止開始下滑到剛開始勻速運動，這一過程中導體棒的有效電阻消耗的電功.(1)導體棒受力如圖，勻速下滑時有平行斜面方向: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電流I =.R感應(yīng)電動勢E= BLv精品由以上各式得 v= 5 m/s.(2)通過導體棒的電量 Q= I At,一 E A 其中平均電流I =虧=377R rxZX t設(shè)導體棒下滑位移為 s,則A中=BsL,一,QR 2X2由以上各式倚s=BL= 0.8 * 0.5 m=10 m全程由動能定理得mgssin 0 Wkmg30s 9 , s = 2m/其中克服安培力做功W等于電功貝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針對訓練3.水平放置的光滑平行導軌上放置一根長為L、質(zhì)量為m的導體棒ab, ab處在磁感應(yīng)強度大小為R方向如圖1-5所示的勻強磁場中，導軌的一端接一阻值為R的電阻，導軌及導體棒電阻不計.現(xiàn)使ab在水平恒力F作用下由靜止沿垂直于磁場的方向運動，當通過的位移為x時，ab達到最大速度vm.此時撤去外力，最后 ab靜止在導軌上.在 ab運動的整個過程中，下列說法正確的是()tXX XR F x 丈 c xb圖1-5A.撤去外力后，ab做勻減速運動B.合力對ab做的功為Fx 1 2C. R上釋放的熱重為 Fx+ 2mwD. R上釋放的熱量為 FxD 撤去外力后，導體棒水平方向只受安培力作用，而

14、F安=學，F(xiàn)安隨v的變化而變化，故導體棒做加速 R度變化的變速運動，A錯；對整個過程由動能定理得W=AR=0, B錯；由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整個回路產(chǎn)生的電能，電能又轉(zhuǎn)化為R上釋放的熱量，即 Q= Fx, C錯，D正確.王里 4電磁感應(yīng)中的圖像問題1 .圖像類型(1)電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強度B、磁通量 、感應(yīng)電動勢 E和感應(yīng)電流I等隨時間變化的圖像，即B-t圖像、-t圖像、E-t圖像和I-t圖像.(2)對于導體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，有時還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I等隨位移x變化的圖像，即 E-x圖像和I-x圖像等.2 .兩類圖像問題(1)由給定的電磁感應(yīng)

15、過程選出或畫出正確的圖像；(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量.3 .解題的基本方法(1)關(guān)鍵是分析磁通量的變化是否均勻，從而判斷感應(yīng)電動勢(電流)或安培力的大小是否恒定，然后運用楞次定律或左手定則判斷它們的方向，分析出相關(guān)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，確定其大小和方向及在坐標軸中的范圍.(2)圖像的初始條件，方向與正、負的對應(yīng)，物理量的變化趨勢，物理量的增、減或方向正、負的轉(zhuǎn)折點都 是判斷圖像的關(guān)鍵.4 .解題時要注意的事項(1)電磁感應(yīng)中的圖像定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系.(2)在圖像中，E I、B等物理量的方向通過物理量的正、負來反映.(3)畫圖像要注意縱、橫坐標的

16、單位長度、定義或表達.HIS 如圖1-6所示，有一等腰直角三角形的區(qū)域，其斜邊長為2L,高為L.在該區(qū)域內(nèi)分布著如圖所示的磁場，左側(cè)磁場方向垂直紙面向外，右側(cè)磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小均為B, 一邊長為L、總電阻為R的正方形導線框 abcd,從圖示位置開始沿 x軸正方向以速度 v勻速穿過磁場區(qū)域.取沿 a一b一c一d-a的 感應(yīng)電流方向為正，則選項圖中表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標x變化的圖像正確的是( )a k/ft 9 X CDD 根據(jù)右手定則確定，當 bc邊剛進入左側(cè)磁場時，電流為正方向，C錯誤；根據(jù)E= BLv,感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的大小與有效長度成正比，bc邊在左側(cè)磁場

17、時，有效長度沿 x方向逐漸增大，bc邊進入右側(cè)磁場時，ad邊進入左側(cè)磁場，由于兩側(cè)磁場方向相反，故有效長度為ad邊和bc邊切割磁感線有效長度之和，保持不變，且電流為負方向，故 A錯誤；當bc邊離開右側(cè)磁場后，ad邊切割磁感線，電流方向仍為正方向，故 B錯誤，D正確.一語通關(guān)電磁感應(yīng)中圖像類選擇題的兩個常見解法增大還是減小、變化快慢均勻變化還是1排除法：定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢非均勻變化，特別是物理量的正負，排除錯誤的選項2函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖像作出分析和判斷，這未必是最簡捷的方法，但卻是最有效的方法針對訓練4.如圖1-7所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛線兩側(cè)