2019-2020年高中物理 第四章 电磁感应章末整合提升学案 新人教版选修3-2

真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。PAGE/NUMPAGES真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。2019-2020年高中物理第四章电磁感应章末整合提升学案新人教版选修3-2一、对楞次定律的理解和应用1．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反，只在磁通量增加时两者才相反，而在磁通量减少时两者同向．即“增反减同”．2．“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，回路中的磁通量变化的趋势不变，只不过变化得慢了．3．“阻碍”的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现：增反减同、来拒去留、增缩减扩、增离减靠．例1　圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是(　　)图1A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B．穿过线圈a的磁通量变小C．线圈a有扩张的趋势D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大解析　通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的有效电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大，因此，线圈a有缩小的趋势，C错误；线圈a为了阻碍磁通量的增大，有远离螺线管b的趋势，所以线圈a对水平桌面的压力将增大，D正确． 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 　D二、电磁感应中的图象问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1．电磁感应中的图象问题有两种：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图象；二是由给定的相关图象分析电磁感应过程，求解相应物理量．2．基本思路：(1)利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小；(2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向；(3)写出相关的函数关系式分析图象或画出图象．例2　将一段导线绕成图2甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是(　　)图2解析　在0到eq\f(T,4)时间内，磁感应强度均匀减小，回路中产生的感应电流恒定，由楞次定律可判断出感应电流为顺时针方向．由左手定则可判断出ab边受到的安培力方向为水平向左．同理可判断出其他时间段的安培力方向，能正确反映F随时间t变化的图象是B.答案　B例3　如图3所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一条直线上．若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程中产生的感应电流随时间变化的图象是下列四个图中的(　　)图3解析　设直角三角形右下角为α，金属框进入磁场的过程，感应电动势为E＝BLv，L＝vttanα，则得E＝Bv2t·tanα，感应电流大小i＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bv2t·tanα,R)∝t，由楞次定律判断得知：感应电流为逆时针方向，是负值；设直角三角形金属框的底边长为L0，金属框穿出磁场的过程，感应电动势为E＝BLv，L＝[L0－v(t－eq\f(L0,v))]tanα＝(2L0－vt)tanα，得E＝B(2L0－vt)v·tanα，感应电流大小i＝eq\f(E,R)＝eq\f(B2L0－vtvtanα,R)，由楞次定律判断得知：感应电流为顺时针方向，是正值；由数学知识可知C图象正确.答案　C三、电磁感应中的电路问题1．首先要明确电源，分清内外电路．磁场中磁通量变化的线圈或切割磁感线的导体相当于电源，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路．2．路端电压、感应电动势和某段导体两端的电压三者的区别：(1)某段导体作为电阻时，它两端的电压等于电流与其电阻的乘积；(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，U外＝IR外或U外＝E－Ir；(3)某段导体作为电源，电路断路时导体两端的电压等于感应电动势．图4例4　如图4所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻R1＝R2＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计．(1)若棒以v0＝5m/s的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′瞬间，MN中的电动势和通过灯L1的电流；(2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(4,π)T/s，求L1的功率．解析　(1)MN切割磁感线，相当于一个电源，根据右手定则可判断出等效电路如图所示．E＝B·2a·v0＝0.2×2×0.4×5V＝0.8V，I＝eq\f(E,R并)＝eq\f(0.8,1)A＝0.8AI1＝eq\f(1,2)I＝0.4A(2)将右侧上翻后则S＝eq\f(1,2)π·a2，当穿过S的磁通量发生变化时，根据楞次定律可判断出等效电路如图所示．E′＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(S·ΔB,Δt)＝eq\f(1,2)π×0.42×eq\f(4,π)V＝0.32V，P1＝(eq\f(E′,R1＋R2))2·R1＝(eq\f(0.32,4))2×2W＝1.28×10－2W.答案　(1)0.8V　0.4A(2)1.28×10－2W四、电磁感应中的动力学问题解决此类问题的一般思路是：先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根据闭合电路欧姆定律求感应电流，再求出安培力，再后依照力学问题的处理方法进行，如进行受力情况分析、运动情况分析．流程为：导体切割磁感线产生感应电动势→感应电流→电流受到安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化．周而复始循环，最终加速度等于零，导体达到稳定运动状态．例5　如图5所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是(　　)图5A．当导体棒速度达到eq\f(v,2)时加速度大小为eq\f(1,2)gsinθB．当导体棒速度达到eq\f(v,2)时加速度大小为eq\f(1,4)gsinθC．P＝2mgvsinθD．P＝3mgvsinθ解析　当导体棒的速度达到v时，对导体棒进行受力分析如图甲所示．甲mgsinθ＝BIL，I＝eq\f(BLv,R)，所以mgsinθ＝eq\f(B2L2v,R)①当导体棒的速度达到2v时，对导体棒进行受力分析如图乙所示．乙mgsinθ＋F＝eq\f(2B2L2v,R)②由①②可得F＝mgsinθ功率P＝F×2v＝2mgvsinθ，故C正确，D错误．当导体棒速度达到eq\f(v,2)时，对导体棒受力分析如图丙所示．丙a＝eq\f(mgsinθ－\f(B2L2\f(v,2),R),m)③由①③可得a＝eq\f(1,2)gsinθ，故A正确，B错误．答案　AC五、电磁感应中的能量问题1．过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程．(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，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，其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．2．求解思路(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算．(2)若电流变化，则：①利用克服安培力做的功求解，电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能．例6　如图6所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L＝0.5m，左端接有阻值R＝0.3Ω的电阻，一质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4T．金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x＝9m时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：图6(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功WF.解析　(1)匀加速过程中产生的平均电动势eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)回路中的电流为eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)通过电阻R的电荷量为q＝eq\x\to(I)Δt由上述公式联立可得：q＝neq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(BLx,R＋r)＝eq\f(0.4×0.5×9,0.3＋0.1)C＝4.5C.(2)撤去外力前金属棒做匀加速运动，根据运动学公式得x＝eq\f(1,2)at2，v＝at所以v＝6m/s撤去外力后金属棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将金属棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于金属棒的动能减少量，有：Q2＝ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×0.1×62J＝1.8J.(3)根据题意，在撤去外力前的焦耳热为Q1＝2Q2＝3.6J，撤去外力前拉力做正功、安培力做负功(其大小等于焦耳热Q1)、重力不做功．金属棒的动能增大，根据动能定理有：ΔEk＝WF－Q1则WF＝Q1＋ΔEk＝3.6J＋1.8J＝5.4J.答案　(1)4.5C　(2)1.8J　(3)5.4J