《2022年高中物理 第四章 電磁感應(yīng)章末整合提升學(xué)案 新人教版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高中物理 第四章 電磁感應(yīng)章末整合提升學(xué)案 新人教版選修3-2（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高中物理 第四章 電磁感應(yīng)章末整合提升學(xué)案 新人教版選修3-2一、對楞次定律的理解和應(yīng)用1感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化感應(yīng)電流的磁場方向不一定與原磁場方向相反，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不變，只不過變化得慢了3“阻礙”的表現(xiàn)：增反減同、來拒去留、增縮減擴(kuò)、增離減靠例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()圖1A線圈a中將產(chǎn)生俯

2、視順時(shí)針方向的感應(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D線圈a對水平桌面的壓力FN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)針方向，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，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

3、趨勢，所以線圈a對水平桌面的壓力將增大，D正確答案D二、電磁感應(yīng)中的圖象問題1電磁感應(yīng)中的圖象問題有兩種：一是給出電磁感應(yīng)過程，選出或畫出正確圖象；二是由給定的相關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，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)寫出相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式分析圖象或畫出圖象例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)磁場中回路的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場，以向里為磁場的正方向，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

4、正方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是()圖2解析在0到時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定，由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流為順時(shí)針方向由左手定則可判斷出ab邊受到的安培力方向?yàn)樗较蜃笸砜膳袛喑銎渌麜r(shí)間段的安培力方向，能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是B.答案B例3如圖3所示，一直角三角形金屬框，向左勻速地穿過一個(gè)方向垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，磁場僅限于虛線邊界所圍的區(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區(qū)域的下邊在一條直線上若取順時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?，則金屬框穿過磁場過程中產(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解析設(shè)直角三角形右下角為，金

5、屬框進(jìn)入磁場的過程，感應(yīng)電動(dòng)勢為EBLv，Lvttan ，則得EBv2t tan ，感應(yīng)電流大小it，由楞次定律判斷得知：感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，是負(fù)值；設(shè)直角三角形金屬框的底邊長為L0，金屬框穿出磁場的過程，感應(yīng)電動(dòng)勢為EBLv，LL0v(t)tan (2L0vt)tan ，得EB(2L0vt)vtan ，感應(yīng)電流大小i，由楞次定律判斷得知：感應(yīng)電流為順時(shí)針方向，是正值；由數(shù)學(xué)知識可知C圖象正確. 答案C三、電磁感應(yīng)中的電路問題1首先要明確電源，分清內(nèi)外電路磁場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)勢和某段導(dǎo)

6、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，電路斷路時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢圖4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，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.2 T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(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)(1)若棒以v05 m/s的速度在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過圓環(huán)直徑OO瞬間，MN中的

7、電動(dòng)勢和通過燈L1的電流；(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，若此后磁場隨時(shí)間均勻變化，其變化率為 T/s，求L1的功率解析(1)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，I A0.8 AI1I0.4 A(2)將右側(cè)上翻后則Sa2，當(dāng)穿過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E0.42 V0.32 V，P1()2R1()22 W1.28102 W.答案(1)0.8 V0.4 A(2)1.28102 W四、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題解決此類問題的一般思路是：先由法拉第電磁感

8、應(yīng)定律求感應(yīng)電動(dòng)勢，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所示，相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(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)開始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對導(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

9、，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5A當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)加速度大小為gsin B當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)加速度大小為gsin CP2mgvsin DP3mgvsin 解析當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí)，對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖甲所示甲mgsin BIL，I，所以mgsin 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2v時(shí)，對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖乙所示乙mgsin F由可得Fmgsin 功率PF2v2mgvsin ，故C正確，D錯(cuò)誤當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)，對導(dǎo)體棒受力分析如圖丙所示丙a由可得agsin ，故A正確，B錯(cuò)誤答案AC五、電磁感應(yīng)中的能量問題1過程分析(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)

10、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，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)生的電能例6如圖6所示，一對光滑的平行金屬導(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

11、.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)磁場中，磁場的磁感應(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，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(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6(1)金屬棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；(3)外力做的功WF.解析(1)勻加速過程中產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢n回路中的電流為通過電阻R的電荷量為qt由上述公式聯(lián)立可得：qn C4.5 C.(2)撤去外力前金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得xat2，vat所以v6 m/s撤去外力后金屬棒在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，安培力做負(fù)功先將金屬棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以焦耳熱等于金屬棒的動(dòng)能減少量，有：Q2Ekmv20.162 J1.8 J.(3)根據(jù)題意，在撤去外力前的焦耳熱為Q12Q23.6 J，撤去外力前拉力做正功、安培力做負(fù)功(其大小等于焦耳熱Q1)、重力不做功金屬棒的動(dòng)能增大，根據(jù)動(dòng)能定理有：EkWFQ1則WFQ1Ek3.6 J1.8 J5.4 J.答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J