教科版高中物理選修(3-2)第1章《電磁感應(yīng)》章末復(fù)習(xí)學(xué)案

1、最新教科版高中物理選修（3-2）第1章電磁感應(yīng)章末復(fù)習(xí)學(xué)案電磁感應(yīng)章末總結(jié)教科版選修3-2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建植理知識(shí)體系枸建內(nèi)容綱要電磁感應(yīng)屯詼感應(yīng)現(xiàn)象1TM, |閉合電路一部分導(dǎo)體做切割敏感線的運(yùn)動(dòng) 1閉合電路的磁通戰(zhàn)發(fā)生變化聲生感應(yīng)電流的條件電路網(wǎng)色磁通量能比能顯轉(zhuǎn)化；其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能或電能的轉(zhuǎn)移楞次定律（感應(yīng)電流的方向x內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向.即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要典引起感應(yīng)電流的磁通 量的變化.感應(yīng)電流總要阻礙打通量的變化理聃：感應(yīng)電流總要阻爵中體杷磁場(chǎng)的相箜動(dòng)榜次定律符合能量守恒定律士口一旭.明確原磁場(chǎng)的方向和磁通量的增誡確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向 聲I再用宜定則編定感應(yīng)電流的方向I適

2、合判定導(dǎo)體切刷磅感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向石中運(yùn)則右手定則、左手定則、安培定則的區(qū)別山*M定義'在屯讖感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)"的條件:磁通量發(fā)生變化磁通量的變化率工單位時(shí)間內(nèi)磁通盤的變化法拉第電磁感應(yīng)定律（感應(yīng)電動(dòng)磬的大小”法拉第電磁,感應(yīng)定律'適合求E的平均值切割公式E=BL?或E=vKLd,域合求E的瞬時(shí)值 條件：口三者互相垂度14 / 11定義：旦圖里選發(fā)十變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象自感現(xiàn)象自感電動(dòng)勢(shì)，總是阻礙白身電就的變化自感現(xiàn)象及應(yīng)用f特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象3自感系數(shù)L與線圈的形狀、體積、質(zhì)數(shù)及是否有鐵芯等因素有關(guān) 利用和防止定義:由于電磁感應(yīng).在大塊金

3、屬中會(huì)形成感應(yīng)電流.電流在金屬塊內(nèi) 組成閡合同路,很像水的旋渦應(yīng)用電磁阻尼席顆感應(yīng)爐與電磅灶專題整合歸納同類專甄熟練解題技巧一、對(duì)楞次定律的理解與應(yīng)用楞次定律反映這樣一個(gè)物理規(guī)律：原磁通量變化時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)（方向由右手螺旋定則判定）阻礙原磁通量的變化.1. 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)不一定與原磁場(chǎng)方向相反，只在磁通量增大時(shí)兩者才相反 ，而在磁通量減小時(shí)兩者是同向的.2. “阻礙”并不是“阻止”，而是“延緩”，電路中的磁通量還是在變化，只不過變化得慢了.3. “阻礙”的表現(xiàn)：增反減同、增縮減擴(kuò)、增離減靠、來拒去留.b,二者軸線重合，螺P向下滑動(dòng)，下列表【例1圓形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在

4、a的正上方固定一豎直螺線管線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖1所示的電路.若將滑動(dòng)變阻器的滑片述正確的是（）A.線圈a中將產(chǎn)生順時(shí)針方向（俯視）的感應(yīng)電流B.穿過線圈a的磁通量變小C.線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì)D.線圈a對(duì)水平桌面的壓力N將增大解析通過螺線管b的電流如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則判斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下 ，滑片P向下滑動(dòng)，接入電路的電阻減小，電流增大，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，根據(jù)楞次定律可知，a線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流生成的磁場(chǎng)方向豎直向上，再由右手螺旋定則可得線圈a中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向（俯視）,A錯(cuò)誤；由于螺線管 b中的電流增大，所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大 ，線圈a中

5、的磁通量應(yīng)變 大,B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可知 ，線圈a有縮小的趨勢(shì)，線圈a對(duì)水平桌面的壓力增大,C錯(cuò)誤，D 正確.答案 D二、電磁感應(yīng)中的圖像問題1 .圖像問題的類型：一是給出電磁感應(yīng)過程，選出或畫出正確圖像；二是由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量.2 .應(yīng)用的規(guī)律：（1）利用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.（2）利用楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向.（3）應(yīng)用公式F= BIL和左手定則計(jì)算或判斷安培力的大小或方向.【例2】將一段導(dǎo)線繞成如圖2甲所示的閉合電路，并固定在紙面內(nèi)，回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I中.回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)n,以向里為磁場(chǎng)

6、n的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示.用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為 F的正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖像是（）ABCD一 . 一 T . A B . 一 . 一解析 由題圖乙可知02時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化，即k（k是一個(gè)常數(shù)），圓環(huán)的面積S不變，由E=-p = A：t S可知圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變，則回路中的感應(yīng)電流大小不變,ab邊受到的安培力大小不變 ，從而可排除選項(xiàng) G D； 0：時(shí)間內(nèi)，由楞次定律可判斷出流過ab邊的電流方向?yàn)橛?b至a,結(jié)合左手定則可判斷出 ab邊受到的安培力的方向向左 ，為負(fù)值，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確.答案 B三、電

7、磁感應(yīng)中的電路問題1 .首先要找到哪一部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，分清內(nèi)、外電路.處于磁通量變化的磁場(chǎng)中的線圈或切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，該部分導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于內(nèi)電阻；而其余部分的電路則是外電路.2 .路端電壓、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和某段導(dǎo)體兩端的電壓三者的區(qū)別：(1)某段導(dǎo)體作為電阻時(shí)，它兩端的電壓等于電流與其電阻的乘積；(2)某段導(dǎo)體作為電源時(shí)，它兩端的電壓就是路端電壓，等于電流與外電阻的乘積，或等于電動(dòng)勢(shì)減去內(nèi)電壓.(3)某段導(dǎo)體作為電源時(shí)，電路斷路時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).【例3】 如圖3所示，光滑金屬導(dǎo)軌 PN與QMf目距1 m,電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻 R和R,且R=6 Q,R=3 Q,a

8、b導(dǎo)體棒的電阻為2 Q.垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T.現(xiàn)使ab以恒定速度v=3 m/s勻速向右移動(dòng)，求:圖3(1)導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E;(2) R與R2消耗的電功率分別為多少； 拉ab棒的水平向右的外力F為多大.解析(1) ab棒勻速切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E= BLv= 3 VRR(2)電路的總電阻為R=+三二三=4 QR十R2由歐姆定律得I =E= 3 AR 4U= E- Ir =1.5 VU2 3電阻R消耗的電功率為Pi=-=- WR 8qU2 3電阻R消耗的電功率F2=-=- WR 43(3)由平衡條件得 F= BIL=4 N.333答案 (1)3 V (2)

9、8 W 4 W (3) 4 N四、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題解決這類問題的關(guān)鍵在于通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等.1 .做好受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析：導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一-感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力一-合外力變化一-加速度變化一-速度變化一f感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化.周而復(fù)始循環(huán)，最終加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài).2 .利用好導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的平衡關(guān)系式，往往是解答該類問題的突破口.【例4 如圖4所示，相距為l的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為e，上端接有定值電阻R勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋

10、放，當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為 P,導(dǎo)體棒最終以 2v的速度勻速運(yùn)動(dòng).導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為 g.下列選項(xiàng)正確的是 （）所以mgsin 0B2L2Vv時(shí),對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖甲所示.甲圖4A. P= 2mgvsineB. P= 3mgsin0vgC.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到5時(shí)加速度大小為2sin 0D.在導(dǎo)體棒速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功解析當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到 2v時(shí)，對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖乙所示.乙2甘L2vmgsine + F=

11、 (2R由可得F=mgine功率 P= Fx 2 v= 2mgvine,故a正確，b錯(cuò)誤.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到2時(shí),對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如圖丙所示.B2L2v2 mgsin 0 -R- a=丙由可得a=gsin0 ,故C正確.當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到 2v時(shí)，安培力等于拉力和 mgin 0之和，所以以后勻速運(yùn)動(dòng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和,故D錯(cuò)誤.答案 AC五、電磁感應(yīng)中的能量問題1 .能量觀點(diǎn)分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程,實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程.(2)電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在,必須有“外力”克服安培力做功.此過程中，

12、其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.2 .求解思路(1)若回路中電流恒定，可以利用電總結(jié)構(gòu)及 W= UIt或Q= 12Rt直接進(jìn)行計(jì)算.(2)若電流變化，則：利用克服安培力做的功求解，電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解，若只有電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能.【例5 如圖5所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.5 m,左端接有阻值R= 0.3 Q的電阻.一質(zhì)量 m= 0.1 kg、電阻r=0.1 Q的金屬棒 MN放置在導(dǎo)軌上，整 個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)

13、度B= 0.4 T .金屬棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以 a= 2 m/s 2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒的位移 x= 9 m時(shí)撤去外力，金 屬棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q ： Q = 2 ： 1.導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸.求:圖5金屬棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，通過電阻R的電荷量q；撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q;外力F做的功W.解析(1)設(shè)金屬棒勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為A t,回路的磁通量的變化量為A，回路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,由法拉第電磁感應(yīng)定律得其中A= Blx設(shè)回路中的平均電流為 I ,由閉

14、合電路歐姆定律得_ EI =IR+ r則通過電阻R的電荷量為q= I At聯(lián)立式，得q=- R+ r代入數(shù)據(jù)得q = 4.5 C(2)設(shè)撤去外力時(shí)金屬棒的速度為v,對(duì)于金屬棒的勻加速運(yùn)動(dòng)過程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2=2ax設(shè)金屬棒在撤去外力后的運(yùn)動(dòng)過程中安培力所做的功為W由動(dòng)能定理得12公WW= 0 /mv 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q = W聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得Q2=1.8 J(3)由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q : Q = 2 ： 1,可彳導(dǎo) Q = 3.6 J 在金屬棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，外力F克服安培力做功，由功能關(guān)系可知W=Q+Q由式得 W= 5.4 J.答案 (1)4.5

15、 C (2)1.8 J (3)5.4 J自我，手僉;則楂測(cè)學(xué)習(xí)一果體驗(yàn)成功快樂1 .(楞次定律的理解與應(yīng)用)如圖6所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所在區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的磁場(chǎng)，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)，導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按下列哪一圖線所表示的方式隨時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的安培力作用()61 6”/jk ba: 0b'ABC1答案 A解析導(dǎo)體圓環(huán)受到向上的安培力作用，根據(jù)楞次定律的另一種表述I,可見原磁場(chǎng)磁通量減小，即At螺線管和abcd構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在減小.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E= n4BS,則感應(yīng)電流I =

16、 n -可知；減小時(shí)，感應(yīng)電流才減小,A 選項(xiàng)中 減小，B選項(xiàng)中 增大,C、D At - R AtAtAt. AB At選項(xiàng)中一B不變，所以A正確,B、C、D錯(cuò)誤.2 .（電磁感應(yīng)中的圖像問題 ）如圖7所示，磁場(chǎng)垂直于紙面向外，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨*按8=旦+ kx（x>0, R、k為常量）的規(guī)律均勻增大.位于紙面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框abcd處于磁場(chǎng)中，在外力作用下始終保持 dc邊與x軸平行向右勻速運(yùn)動(dòng).若規(guī)定電流沿a-bfc-d-a的方向?yàn)檎较騽t從t = 0到t=ti的時(shí)間間隔內(nèi)，下列選項(xiàng)中關(guān)于該導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流i隨時(shí)間t變化的圖像正確的是（）答案 A解析 線框abcd向右勻速運(yùn)動(dòng)，穿過

17、導(dǎo)線框的磁通量均勻增加，由法拉第電磁感應(yīng)定律知導(dǎo)線框中產(chǎn)生恒定電流，由楞次定律知導(dǎo)線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，選項(xiàng)A正確.3 .（電磁感應(yīng)中的電路問題 ）如圖8所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為 R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入 一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界如圖中虛線所示.當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置 （/ aOb= 90° ）時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為（）答案 D4 .（電磁感應(yīng)中的能量問題 ）如圖9所示，一粗糙的平行金屬軌道平面與水平面成0角，兩軌道上端與一電阻 R相連，該裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上.質(zhì)量為m的金屬桿ab以初速度V0從軌道底端向上滑行，滑行到某高度 h后

18、又返回到底端.若運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始 終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，軌道與金屬桿的電阻均忽略不計(jì).則下列說法正確的是（）圖9A.金屬桿上滑過程與下滑過程通過電阻R的電荷量一樣多12B.金屬桿上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做的功之和大于-m>0C.金屬桿上滑過程與下滑過程因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等D.金屬桿在整個(gè)過程中損失的機(jī)械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱答案 AC解析金屬桿在軌道上滑行時(shí)平均電動(dòng)勢(shì)A BS一BS BS 一E=T=BS通過的電荷量 Q= It =Bt=BS故上滑ttRtR和下滑時(shí)通過電阻 R的電荷量相同；根據(jù)能量守恒定律知，金屬桿上滑過程中克服重力、安培力1 2與摩擦力所做的功

19、之和等于減少的動(dòng)能2mV,金屬桿上滑過程與下滑過程中所受摩擦力大小相等移動(dòng)的位移大小相等，故因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等，根據(jù)能量守恒定律可知整個(gè)過程中損失的機(jī)械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤.5.（電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題）如圖10所示，固定于水平桌面上足夠長(zhǎng)的兩平行光滑導(dǎo)軌PQMN其電阻不計(jì)，間距d=0.5 m, P、M之間接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩金屬棒Li、L2平行地?cái)R在導(dǎo)軌上，其電阻均為r = 0.1 Q,質(zhì)量分別為M=0.3 kg和M=0.5 kg.固定棒Li,使棒L2在水平恒力F= 0.8