《2017-2018学年高中物理 第四章 电磁感应本章整合课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第四章 电磁感应本章整合课件 新人教版选修3-2（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本章整合,第四章 电磁感应,思考并回答下列问题: 本章知识可分为三个单元。第一个单元:研究感应电流的产生条件和感应电流的方向判断;第二个单元:研究感应电动势的大小计算和感应电动势产生的机理;第三个单元:研究了几种特殊的电磁感应现象及其应用。,1.思考关于“感应电流的产生条件和方向判断”学习的内容。正确填写下图。,答案:电路闭合且磁通量变化 其他形式的能转化为电能或电能的转移楞次定律 右手定则增反减同来拒去留增缩减扩 增离减靠,2.思考关于“感应电动势的大小计算”学习的内容。正确填写下图。,答案:在电磁感应现象中产生的电动势磁通量发生变化 动生电动势感生电动势,3.思考关于“几种特殊的电磁感应现
2、象”学习的内容。正确填写下图。,答案:当一个线圈中电流变化时,在另一线圈中产生感应电流的现象 变压器自身电流发生变化而产生的电磁感应现象 总是阻碍自身电流的变化 与线圈的大小、形状、圈数,以及是否有铁芯等因素有关 延时继电器大功率电动机的开关触点浸在绝缘油中 块状金属在变化的磁场中产生的环形感应电流 电磁炉磁电式仪表的线圈绕到铝框上 交流电动机,专题一,专题二,专题三,安培定则、左手定则、右手定则及楞次定律 1.适用于不同现象(“左”判“力”,“右”判“电”,安培定则“磁感线”) 安培定则适用于运动电荷或电流产生的磁场;左手定则判定磁场对运动电荷或电流作用力的方向;右手定则判定部分导体切割磁感
3、线产生的感应电流的方向;楞次定律判断电磁感应中感应电动势和感应电流的方向。 2.左手定则和右手定则的因果关系不同 左手定则是因为有电,结果是受力,即因电而动;右手定则是因为受力运动,而结果是有电,即因动而电。 3.楞次定律的另一种表达 感应电流的效果总是阻碍引起感应电流产生的原因。如判断感应电流安培力的作用效果,从感应电流所受安培力的方向出发的分析方法,物理过程明确,但比较麻烦;若问题不涉及感应电流的方向,则从楞次定律的另一种表述出发的分析方法较为简便。,专题一,专题二,专题三,【例题1】 如图所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所在区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场,螺线管
4、下方水平桌面上有一导体圆环,导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的磁场作用力(),专题一,专题二,专题三,专题一,专题二,专题三,变式训练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() A.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,专题一,专题二,专题三,解析:本题考查楞次定律的知识,意在考查学生对楞次定律、右手螺旋定
5、则等知识的掌握。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线圈中所产生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有缩小的趋势,线圈a对水平桌面的压力增大,C错误,D正确。 答案:D,专题一,专题二,专题三,电磁感应中的力学问题 解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速
6、度、加速度取最大值或最小值的条件等。 1.做好受力情况、运动情况的动态分析:导体运动产生感应电动势感应电流通电导体受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。 2.利用好导体达到稳定状态时的平衡方程,往往是解答该类问题的突破口。,专题一,专题二,专题三,【例题2】如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN,其电阻不计,间距d=0.5 m,P、M之间接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B0=0.2 T的匀强磁场中,两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上,其电阻均为r=0.1 ,质量分别为m1=0.3 kg和
7、m2=0.5 kg。固定棒L1,使L2在水平恒力F=0.8 N的作用下,由静止开始运动。试求: (1)当电压表读数为U=0.2 V时,棒L2的加速度为多大? (2)棒L2能达到的最大速度vm。,专题一,专题二,专题三,专题一,专题二,专题三,变式训练2(2016全国理综乙)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为,上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好
8、不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求 (1)作用在金属棒ab上的安培力的大小。 (2)金属棒运动速度的大小。,专题一,专题二,专题三,解析:(1)设导线的张力的大小为FT,右斜面对ab棒的支持力的大小为FN1,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持力大小为FN2。对于ab棒,由力的平衡条件得 2mgsin =FN1+FT+F FN1=2mgcos 对于cd棒,同理有 mgsin +FN2=FT FN2=mgcos 联立式得 F=mg(sin -3cos )。,专题一,专题二,专题三,(2)由安培力公式得 F=
9、BIL 这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为 =BLv 式中,v是ab棒下滑速度的大小。由欧姆定律得,答案:(1)mg(sin -3cos ),专题一,专题二,专题三,电磁感应中的能量问题 1.用能量观点解决电磁感应问题的基本思路 首先做好受力分析和运动分析,明确哪些力做功,是做正功还是负功,再明确有哪些形式的能量参与转化,如何转化(如滑动摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,可能有机械能参与转化;安培力做负功的过程中有其他形式的能转化为电能,安培力做正功的过程中有电能转化为其他形式的能)。 2.电能求解方法主要有三种 (1)利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等
10、于克服安培力所做的功。 (2)利用能量守恒求解:其他形式的能的减少量等于产生的电能。 (3)利用电路特征来求解。,专题一,专题二,专题三,【例题3】 (多选)如图所示,一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成角,两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法正确的是() A.金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量一样多 B.金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于 C.金属杆ab
11、上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等 D.金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热,专题一,专题二,专题三,专题一,专题二,专题三,变式训练3如图所示,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=0.5 m,左端接有阻值R=0.3 的电阻。一质量m=0.1 kg、电阻r=0.1 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=0.4 T。金属棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2 m/s2的加速度做匀加速运动,当金属棒的位移x=9 m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Q1Q2
12、=21。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: (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。,专题一,专题二,专题三,专题一,专题二,专题三,(2)设撤去外力时金属棒的速度为v,对于金属棒的匀加速运动过程,由运动学公式得v2=2ax 设金属棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W,由动能定理得 撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2=-W 联立式,代入数据得Q2=1.8 J。 (3)由题意知,撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q1Q2=21,可得Q1=3.6 J 在金属棒运动的整个过程中,外力F克服安培力做功,由功能关系可知WF=Q1+Q2 由式得WF=5.4 J。 答案:(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J,
