新教材高中物理第2章電磁感應(yīng)及其應(yīng)用本章整合課件魯科版選擇性

本章整合第2章2021知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建重點(diǎn)題型歸納整合專題一楞次定律、右手定則、左手定則、安培定則的綜合應(yīng)用比較項(xiàng)目適用場(chǎng)合楞次定律回路中磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),原磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向的關(guān)系右手定則導(dǎo)體切割磁感線時(shí)速度方向、磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流方向的關(guān)系左手定則通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力方向、電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系安培定則通電導(dǎo)線、圓環(huán)產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí),磁場(chǎng)方向、電流方向關(guān)系解析

ab桿向右做勻速運(yùn)動(dòng),在ab桿中產(chǎn)生恒定的電流,該電流在線圈L1中產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),在L2中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以cd桿不動(dòng),故A錯(cuò)誤;ab桿向右加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)右手定則,知在ab桿上產(chǎn)生增大的由a到b的電流,根據(jù)安培定則,在L1中產(chǎn)生方向向上且增強(qiáng)的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)向下通過L2,由楞次定律,在cd桿上產(chǎn)生c到d的感應(yīng)電流,根據(jù)左手定則,cd桿受到向右的安培力,cd桿將向右運(yùn)動(dòng),故B正確;同理可得C錯(cuò)誤,D正確。答案

BD方法技巧

幾個(gè)規(guī)律的應(yīng)用中,要抓住各個(gè)對(duì)應(yīng)的因果關(guān)系(1)因變而生電(ΔΦ→L)→楞次定律;(2)因動(dòng)而生電(v、B→I)→右手定則;(3)因電而受力(I、B→F安)→左手定則;(4)因電而生磁(I→B)→安培定則。變式訓(xùn)練1(多選)(2020河北保定聯(lián)考)如圖所示,金屬導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌做下列哪種運(yùn)動(dòng)時(shí),銅制線圈c中將有感應(yīng)電流產(chǎn)生且被螺線管吸引(

)A.向右做勻速運(yùn)動(dòng)B.向左做減速運(yùn)動(dòng)C.向右做減速運(yùn)動(dòng)D.向右做加速運(yùn)動(dòng)解析

當(dāng)導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定的電流,線圈中的磁通量恒定不變,無感應(yīng)電流出現(xiàn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)體棒向左減速運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定則可判定回路中出現(xiàn)從b→a的感應(yīng)電流且減小,由安培定則知螺線管中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向左且減弱,由楞次定律知,c中出現(xiàn)順時(shí)針方向的感應(yīng)電流(從右向左看),且被螺線管吸引,選項(xiàng)B正確;同理可判定選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。答案

BC專題二電磁感應(yīng)中的電路問題1.對(duì)電源的理解(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,如切割磁感線的導(dǎo)體棒、內(nèi)有磁通量變化的線圈等,這種電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。(2)判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向,都是利用相當(dāng)于電源的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的。實(shí)際問題中應(yīng)注意外電路電流由高電勢(shì)處流向低電勢(shì)處,而內(nèi)電路則相反。2.對(duì)電路的理解(1)內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈,外電路由電阻、電容等電學(xué)元件組成。(2)在閉合電路中,相當(dāng)于“電源”的導(dǎo)體兩端的電壓與真實(shí)的電源兩端的電壓一樣,等于路端電壓,而不等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3.解決電磁感應(yīng)中的電路問題的基本思路(1)明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該導(dǎo)體或電路就是電源,其他部分是外電路。(2)用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。(3)分清內(nèi)外電路,畫出等效電路圖。(4)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、焦耳熱等公式聯(lián)立求解。(1)導(dǎo)體棒AB產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和AB棒上的感應(yīng)電流方向;(2)導(dǎo)體棒AB兩端的電壓UAB。解析

(1)導(dǎo)體棒AB產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=2.5

V由右手定則知,AB棒上的感應(yīng)電流方向向上,即沿B→A方向。答案

(1)2.5V

B→A方向

(2)V方法技巧

導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程中的變與不變(1)外電阻的變與不變:若外電路由無阻導(dǎo)線和定值電阻構(gòu)成,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中外電阻不變;若外電路由考慮電阻的導(dǎo)線組成,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中外電阻改變。(2)內(nèi)電阻與電動(dòng)勢(shì)的變與不變:切割磁感線的有效長(zhǎng)度不變,則內(nèi)電阻與電動(dòng)勢(shì)均不變;反之,發(fā)生變化。處理電磁感應(yīng)過程中的電路問題時(shí),需特別關(guān)注電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)、外電阻是否變化。變式訓(xùn)練2(多選)(2020河南焦作檢測(cè))如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置,間距為l=1m,cd間、de間、cf間分別接著阻值R=10Ω的電阻。一阻值R=10Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v=4m/s勻速向左運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列說法正確的是(

)A.導(dǎo)體棒ab中電流的方向?yàn)橛蒪到aB.cd兩端的電壓為1VC.de兩端的電壓為1VD.fe兩端的電壓為1V解析

由右手定則可知ab中電流方向?yàn)閍→b,A錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,ab為電源,cd間電阻R為外電路負(fù)載,de和cf間電阻中無電流,de和cf間無電壓,因此cd和fe兩端電壓相等,即B、D正確,C錯(cuò)誤。答案

BD專題三電磁感應(yīng)中的圖像問題1.明確圖像的種類,即是B-t圖像還是Φ-t圖像,或者是E-t圖像、I-t圖像、F-t圖像等。2.分析電磁感應(yīng)的具體過程。3.確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或感應(yīng)電流)的大小和方向,有下列兩種情況:(1)若回路面積不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí),用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向,用E=n確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化。(2)若磁場(chǎng)不變,導(dǎo)體切割磁感線,用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,用E=Blv確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化。4.畫圖像或判斷圖像,特別注意分析斜率的變化、截距的大小等。5.涉及受力問題,可由安培力公式F=IlB和牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出有關(guān)函數(shù)關(guān)系式。例3(2021安徽師大附中期中)如圖所示,在空間中存在兩個(gè)相鄰的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),其寬度均為L(zhǎng)?，F(xiàn)將寬度也為L(zhǎng)的矩形閉合線圈,從圖中所示位置垂直于磁場(chǎng)方向勻速拉過磁場(chǎng)區(qū)域,則在該過程中,圖中能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受的安培力隨時(shí)間變化的圖像是(

)解析

由楞次定律可知,當(dāng)矩形閉合線圈進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)時(shí),安培力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng),方向始終向左,所以外力始終水平向右,因安培力的大小不同且在中間時(shí)最大,故選項(xiàng)D正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)矩形閉合線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律判斷,感應(yīng)電流的大小在中間時(shí)是最大的,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。答案

D方法技巧

解決線框進(jìn)出磁場(chǎng)問題需要注意的事項(xiàng)(1)由線框的形狀判斷切割磁感線的有效長(zhǎng)度是否變化,如何變化。(2)若只有一個(gè)磁場(chǎng)且足夠?qū)?關(guān)注兩個(gè)過程即可,即進(jìn)入磁場(chǎng)的過程和離開磁場(chǎng)的過程。(3)若有兩個(gè)不同的磁場(chǎng),還需注意線框的邊分別在不同磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流方向的關(guān)系。答案

A專題四電磁感應(yīng)中的“雙桿”模型1.模型分類“雙桿”模型分為兩類:一類是“一動(dòng)一靜”,甲桿靜止不動(dòng),乙桿運(yùn)動(dòng),其實(shí)質(zhì)是單桿問題,不過要注意問題包含著一個(gè)條件——甲桿靜止、受力平衡。另一類是兩桿都在運(yùn)動(dòng),對(duì)于這種情況,要注意兩桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是相加還是相減。2.分析方法通過受力分析,確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài),一般會(huì)有收尾狀態(tài)。對(duì)于收尾狀態(tài)往往會(huì)有恒定的速度或者加速度等,再結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和能量觀點(diǎn)進(jìn)行分析求解。(1)求cd下滑的過程中,ab中的電流方向;(2)求ab剛要向上滑動(dòng)時(shí),cd的速度v;(3)若從cd開始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過程中,cd滑動(dòng)的距離x=3.8m,求此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q。解析

(1)由右手定則可知,電流方向?yàn)橛蒩流向b。(2)開始放置ab剛好不下滑時(shí),ab所受摩擦力為最大靜摩擦力,設(shè)其為Fmax,有Fmax=m1gsin

θ設(shè)ab剛好要上滑時(shí),cd棒的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=BLv設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I,由閉合電路歐姆定律有設(shè)ab所受安培力為F安,有F安=ILB此時(shí)ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下,由平衡條件得F安=m1gsin

θ+Fmax綜合以上各式,代入數(shù)據(jù)解得v=5

m/s。(3)設(shè)cd棒的運(yùn)動(dòng)過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總,由能量守恒得綜合上式,代入數(shù)據(jù)解得Q=1.3

J。答案

(1)由a流向b

(2)5m/s

(3)1.3J方法技巧

分析“雙桿”模型問題時(shí),要注意“雙桿”之間的制約關(guān)系,即“動(dòng)桿”與“被動(dòng)桿”之間的關(guān)系,最終“雙桿”的收尾狀態(tài)的確定是分析該類問題的關(guān)鍵。變式訓(xùn)練4(2021山東新高考限時(shí)訓(xùn)練)如圖甲所示,固定的水平金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)。兩阻值相同的導(dǎo)體棒ab、cd置于導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直且始終保持良好接觸。整個(gè)裝置處在與導(dǎo)軌平面垂直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中?，F(xiàn)讓導(dǎo)體棒ab以如圖乙所示的速度向右運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒cd始終靜止在導(dǎo)軌上,以水平向右為正方向,則導(dǎo)體棒cd所受的靜摩擦力f隨時(shí)間變化的圖像是選項(xiàng)中的(

)答案

B專題五自感中“閃亮”與“不閃亮”問題

與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡(線圈有電阻)電路圖

通電時(shí)電流逐漸增大,燈泡逐漸變亮電流突然增大,然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小,燈泡逐漸變暗,電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2:①若I2≤I1,燈泡逐漸變暗;②若I2>I1,燈泡“閃亮”后逐漸變暗。兩種情況下燈泡中電流方向均改變解析

題圖甲中,穩(wěn)定時(shí)通過A1的電流記為I1,通過L1的電流記為IL。S1斷開瞬間,A1突然變亮,可知IL>I1,因此A1和L1電阻不相等,所以A、B錯(cuò)