2020學(xué)年高中物理 第四章 電磁感應(yīng)章末整合提升 ppt課件

1、章末整合提升1網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 客觀簡(jiǎn)明了然 2分類(lèi)突破 整合釋疑點(diǎn)撥電磁感應(yīng)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)奧斯特夢(mèng)圓“電生磁”法拉第心系“磁生電”感應(yīng)電流產(chǎn)生條件：穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化感應(yīng)電流方向的判斷楞次定律右手定則電磁感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E ntBE nStSE nBtB變化S變化E Bl sinv電磁感應(yīng)互感和自感互感現(xiàn)象：彼此絕緣的電路間的電磁感應(yīng)自感現(xiàn)象產(chǎn)生條件：線圈自身電流發(fā)生變化自感系數(shù)：由線圈自身的構(gòu)造決定自感電動(dòng)勢(shì)IE Lt應(yīng)用與防止渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生原理防止和利用一、對(duì)楞次定律的理解和應(yīng)用1.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向不一定與原磁場(chǎng)方向相

2、反，只在磁通量增加時(shí)兩者才相反，而在磁通量減少時(shí)兩者同向.即“增反減同”.2.“阻礙”并不是“阻止”，而是“延緩”，回路中的磁通量變化的趨勢(shì)不變，只不過(guò)變化得慢了.3.“阻礙”的表現(xiàn)：增反減同、來(lái)拒去留、增縮減擴(kuò)、增離減靠.圖1例1圓形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(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P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是()A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.穿過(guò)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FN將增大解析通過(guò)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

3、產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下，滑片P向下滑動(dòng)，接入電路的有效電阻減小，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線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向豎直向上，再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針?lè)较?，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中的磁通量應(yīng)變大，B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可知，線圈a將阻礙磁通量的增大，因此，線圈a有縮小的趨勢(shì)，C錯(cuò)誤；線圈a為了阻礙磁通量的增大，有遠(yuǎn)離螺線管b的趨勢(shì)，所以線圈a對(duì)水平桌面的壓力將增大，D正確.答案D二、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題1.電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題有兩種：一是給出電磁感應(yīng)過(guò)程，選出或畫(huà)出正確圖象；二是由給定的

4、相關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)物理量.2.基本思路：(1)利用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。?2)利用楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向；(3)寫(xiě)出相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式分析圖象或畫(huà)出圖象.例2將一段導(dǎo)線繞成圖2甲所示的閉合電路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)，回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.回路的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)，以向里為磁場(chǎng)的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示.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變化的圖象是()圖2答案B例3如圖3所示，一直角三角形金屬框，向左勻速地穿過(guò)一個(gè)方向垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)僅限于虛

5、線邊界所圍的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域的形狀與金屬框完全相同，且金屬框的下邊與磁場(chǎng)區(qū)域的下邊在一條直線上.若取順時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍瑒t金屬框穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象是下列四個(gè)圖中的()圖3答案C三、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1.首先要明確電源，分清內(nèi)外電路.磁場(chǎng)中磁通量變化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，U外IR外或U外EIr；(3)某段導(dǎo)體作為電源，電路斷路

6、時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).例4如圖4所示，半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.2 T，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心地放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，其中a0.4 m，b0.6 m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻R1R22 ，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì).圖4(1)若棒以v05 m/s的速度在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過(guò)圓環(huán)直徑OO瞬間，MN中的電動(dòng)勢(shì)和通過(guò)燈L1的電流；解析MN切割磁感線，相當(dāng)于一個(gè)電源，根據(jù)右手定則可判斷出等效電路如圖所示.EB2av00.220.45 V0.8 V，答案0.8 V0.4 A解析將右側(cè)上翻后則S

7、a2，當(dāng)穿過(guò)S的磁通量發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)楞次定律可判斷出等效電路如圖所示.(2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O以O(shè)O為軸向上翻轉(zhuǎn)90，若此后磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，其變化率為 T/s，求L1的功率.答案 1.28102 W四、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題解決此類(lèi)問(wèn)題的一般思路是：先由法拉第電磁感應(yīng)定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求感應(yīng)電流，再求出安培力，再后依照力學(xué)問(wèn)題的處理方法進(jìn)行，如進(jìn)行受力情況分析、運(yùn)動(dòng)情況分析.流程為：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流電流受到安培力合外力變化加速度變化速度變化感應(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).例5如圖5

8、所示，相距為L(zhǎng)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，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)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開(kāi)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()圖5甲當(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.乙由可得Fmgsin 功率PF2v2mgvsin ，故C正確，D錯(cuò)誤.丙答案AC五、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題1.過(guò)程分析(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò),實(shí)質(zhì)上是能量的

9、轉(zhuǎn)化過(guò)程.(2)電磁感應(yīng)過(guò)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(guò)程中，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，可以利用電路結(jié)構(gòu)及WUIt或QI2Rt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.圖6例6如圖6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L0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻，一質(zhì)量m0.1 kg、電阻r0.1 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)度B0.4 T.金屬棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒的位移x9 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(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌