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1、专题一 电磁感应与电路思想方法提炼感悟渗透应用思想方法提炼 电磁感应是电磁学的核心内容,也是高中物理综合性最强的内容之一,高考每年必考。题型有选择、填空和计算等,难度在中档左右,也经常会以压轴题出现。 在知识上,它既与电路的分析计算密切相关,又与力学中力的平衡、动量定理、功能关系等知识有机结合;方法能力上,它既可考查学生形象思维和抽象思维能力、分析推理和综合能力,又可考查学生运用数知识(如函数数值讨论、图像法等)的能力。思想方法提炼高考的热点问题和复习对策: 1.运用楞次定律判断感应电流(电动势)方向,运用法拉第电磁感应定律,计算感应电动势大小.注重在理解的基础上掌握灵活运用的技巧. 2.矩形
2、线圈穿过有界磁场区域和滑轨类问题的分析计算。要培养良好的分析习惯,运用动力学知识,逐步分析整个动态过程,找出关键条件,运用运动定律特别是功能关系解题。 3.实际应用问题,如日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼等复习时应多做介绍,有条件的让学生多接触实际.思想方法提炼此部分涉及的主要内容有: 1.电磁感应现象. (1)产生条件:回路中的磁通量发生变化. (2)感应电流与感应电动势:在电磁感应现象中产生的是感应电动势,若回路是闭合的,则有感应电流产生;若回路不闭合,则只有电动势,而无电流. (3)在闭合回路中,产生感应电动势的部分是电源,其余部分则为外电路.思想方法提炼 2.法拉第电磁感应定律:E=n
3、 ,E=BLvsin,注意瞬时值和平均值的计算方法不同. 3.楞次定律三种表述: (1)感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化(涉及到:原磁场方向、磁通量增减、感应电流的磁场方向和感应电流方向等四方面).右手定则是其中一种特例. (2)感应电流引起的运动总是阻碍相对运动. (3)自感电动势的方向总是阻碍原电流变化.思想方法提炼4.相关链接(1)受力分析、合力方向与速度变化,牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、匀速圆周运动、功和能的关系等力学知识.(2)欧姆定律、电流方向与电势高低、电功、电功率、焦耳定律等电路知识.(3)能的转化与守恒定律.感悟渗透应用一、电磁感应现象及其基本定律的应用【例1】三个闭
4、合矩形线框、处在同一竖直平面内,在线框的正上方有一条固定的长直导线,导线中通有自左向右的恒定电流,如图4-1所示,感悟渗透应用若三个闭合线框分别做如下运动:沿垂直长直导线向下运动,沿平行长直导线方向平动,绕其竖直中心轴OO转动. (1)在这三个线框运动的过程中,哪些线框中有感应电流产生?方向如何? (2)线框转到图示位置的瞬间,是否有感应电流产生?感悟渗透应用【解析】此题旨在考查感应电流产生的条件.根据直线电流周围磁场的特点,判断三个线框运动过程中,穿过它们的磁通量是否发生变化. (1)长直导线通有自左向右的恒定电流时,导线周围空间磁场的强弱分布不变,但离导线越远,磁场越弱,磁感线越稀;离导线
5、距离相同的地方,磁场强弱相同. 感悟渗透应用线框沿垂直于导线方向向下运动,穿过它的磁通量减小,有感应电流产生,电流产生的磁场方向垂直纸面向里,根据楞次定律,感应电流的磁场方向也应垂直纸面向里,再由右手螺旋定则可判断感应电流为顺时针方向;线框沿平行导线方向运动,与直导线距离不变,穿过线框的磁通量不变,因此线框中无感应电流产生;线框绕OO轴转动过程中,穿过它的磁通量不断变化,在转动过程中线框中有感应电流产生,其方向是周期性改变的.感悟渗透应用 (2)线框转到图示位置的瞬间,线框中无感应电流,由于长直导线下方的磁场方向与纸面垂直,在该位置线框的两竖直边运动方向与磁场方向平行,不切割磁感线,所以无感应
6、电流;从磁通量变化的角度考虑,图示位置是线框中磁通量从增加到最大之后开始减小的转折点,此位置感应电流的方向要发生变化,故此时其大小必为0.感悟渗透应用【解题回顾】对瞬时电流是否存在应看回路中磁通量是否变化,或看回路中是否有一段导体做切割磁感线运动,要想知道线框在磁场中运动时磁通量怎样变化,必须知道空间的磁场强弱、方向分布的情况,对常见磁体及电流产生的磁场要相当熟悉.感悟渗透应用【例2】如图4-2所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.感悟渗透应用导体abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下列图4-3中哪一图线
7、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?(A)感悟渗透应用【解析】C、D项中B随t是均匀变化的,在螺线管中产生的是稳定电流,这样在圆环中不能产生感应电流,圆环也就不能受到作用力. A项中磁场变大,但变化率却是越来越小,由E=BS/t,可知螺线管中电流越来越小,由楞次定律判断可知电流方向为dcbad,由此可知螺线管在圆环中产生的磁场方向向上,且磁感应强度逐渐减小,再由楞次定律可判定圆环为了阻碍磁通量减小,受到向上的作用力,有向上运动的趋势.答案应选A项.感悟渗透应用【解题回顾】A、B项答案中Bt图线均为曲线,曲线上每点切线的斜率表示磁感应强度的变化率腂膖,由此可知A中变化率越来越小,B中变化率则越来越大.