[理化生]高三物理一轮复习选修3-2全套教学案

第1页共57页高三物理一轮复习选修3-2第九章电磁感应第1讲电磁感应现象、楞次定律考点说明考点要求说明电磁感应现象Ⅰ磁通量Ⅰ楞次定律Ⅱ知识梳理一、电磁感应现象不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种利用变化的磁场产生电流的现象叫__________；产生感应电流的条件是.二、磁通量在匀强磁场中__________与__________的乘积叫穿过这个面的磁通量．单位为__________，符号为__________．物理意义是__________________；磁通量是__________量，但有正负之分，若有两个磁场穿过某一面积，设某一方向的磁通量为正，另一方向的磁通量为负，它们的__________就为穿过这一面积的磁通量．三、磁通量发生变化的三种情况(1)；(2)；(3).四、楞次定律感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总是__________引起感应电流的__________．在理解楞次定律时，应特别注意：(1)谁阻碍谁：__________阻碍__________________．(2)阻碍什么：阻碍的是穿过回路的磁通量的__________，而不是磁通量本身．(3)如何阻碍：原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向__________；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向__________，即“增反减同”．五、应用楞次定律判断感应电流的方向的具体步骤(1)明确____________，(2)判断__________，(3)确定__________的方向，(4)利用__________反推感应电流的方向．六、右手定则导体切割磁感线产生感应电流的方向用__________来判断较为简便．其内容是：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向是____________，其余四指所指的方向就是______________________________________．基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场第2页共57页磁场对运动电荷、电流的作用力部分导体切割磁感线产生感应电流的方向闭合回路磁通量的变化七、楞次定律也可以理解为：感应电流的效果总是反抗(或阻碍)引起感应电流的原因．如：(1)阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；(2)阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)．疑难解析楞次定律：本讲的知识点不多，重点集中在楞次定律，楞次定律的核心在于“阻碍”，真正理解了“变化”和“阻碍”，就真正掌握了这个定律．应用楞次定律解题的步骤可分为：(1)确定闭合回路中磁场的方向；(2)判断磁通量是增加还是减小；(3)根据感应电流的磁场总要阻碍磁通量的变化判断感应电流的方向．具体地说，如果磁通量是增加的，则感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；如果磁通量是减少的，则感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同，即所谓的增“反”减“同”；(4)利用安培定则确定感应电流的方向．典例分析题型一：判断感应电流的方向题型综述感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化．以上表述是充分必要条件．不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流．楞次定律解决的是感应电流的方向问题．感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．它关系到两个磁场：感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)．前者和后者的关系不是“同向”或“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系．例题与变式例1(11年江苏调研)如图所示，第3页共57页一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落的过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则在线圈2从正上方落至1的正下方过程中，从上往下看，线圈2中的感应电流应为()A．始终有顺时针方向的电流B．先是顺时针方向，后是逆时针方向的感应电流C．先是逆时针方向，后是顺时针方向的感应电流D．在1正上方有顺时针方向的感应电流，在1正下方无感应电流【解析】由楞次定律知，线圈2从正上方落至线圈1处时，从上往下看，线圈2中的感应电流为顺时针，从线圈1处落至正下方时，线圈2中的感应电流为逆时针，故选B.【答案】B【点评】本题考查对楞次定律的理解应用能力及空间想象能力．学生用楞次定律解题时，一定要沿楞次定律解题的步骤进行推理判断，比较规范的解题，以达到熟能生巧．变式训练11如图所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上．设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正．当M中通入下列哪种电流时，在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流()变式训练12(11年广东调研)如图甲所示，光滑的水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线，可以自由移动的矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上．当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时(图甲中电流所示的方向为正方向)，则()第4页共57页甲乙A．在t2时刻，线框内没有电流，线框不受力B．t1到t2时间内，线框内电流的方向为abcdaC．t1到t2时间内，线框向右做匀减速直线运动D．t1到t2时间内，线框克服磁场力做功题型二：判断物体的运动题型综述应用楞次定律，从“阻碍磁通量变化”的角度来解决相关问题．例题与变式例2(11年上海模拟)如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()A．一直向右B．一直向左C．先向左、后向右D．先向左、后向右、再向左【解析】根据楞次定律可知，当磁铁向右运动时，线圈要远离它，所以有向右运动的趋势，故摩擦力方向向左；当磁铁都到线圈右边时，线圈要靠近它，故也有向右运动的趋势，即摩擦力方向向左．当部分磁铁处于线圈正下方时，线圈总有向右运动的趋势来削弱磁铁与线圈的相对运动，摩擦力方向与运动趋势方向相反即摩擦力向左．所以答案选B.【答案】B第5页共57页变式训练21如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当一条形磁铁从高处落下接近回路时，则()A．P、Q将互相靠拢B．P、Q将互相远离C．磁铁的加速度仍为gD．磁铁的加速度小于g题型三：分析物体的运动状态题型综述应用楞次定律，从“阻碍相对运动”的角度来解决相关问题．例题与变式例3如图所示，在一均匀磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动．杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则()A．ef将减速向右运动，但不是匀减速B．ef将匀减速向右运动，最后停止C．ef将匀速向右运动D．ef将往返运动【解析】当ef开始向右运动时，回路中会产生感应电流，所受安培力向左，阻碍其运动，所以ef速度减小，感应电流减小，安培力随之减小，因此ef在运动过程中受到逐渐第6页共57页变小的阻力作用，但不是匀减速运动．【答案】A【点评】本题考查对楞次定律阻碍含义的正确理解，应用此含义方便快捷的解题．此题易错的地方是没有理解“阻碍”的含义，又不能对过程进行全面的分析，从而导致错选．变式训练31在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使M所包围的小闭合线圈N中产生顺时针方向的感应电流，则导线ab的运动情况可能是()A．匀速向右运动B．加速向右运动C．减速向右运动D．加速向左运动题型四：判断物体的运动及能量转化题型综述根据楞次定律，由能量转化和守恒定律来判断：有电流产生，就一定有其他形式的能向电能转化．例题与变式例4如图所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬第7页共57页挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d0先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦．下列说法中正确的是()A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aB．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→aC．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．金属线框最终将在磁场内做简谐运动【解析】金属线框进入磁场时，由于穿过线框的磁通量增加，产生感应电流，根据楞次定律判断电流的方向为a→d→c→b→a.金属线框离开磁场时，由于穿过线框的磁通量减小，产生感应电流，根据楞次定律判断电流的方向为a→b→c→d→a.根据能量转化和守恒定律可知，金属线框的机械能将逐渐减小，转化为电能，如此往复摆动，最终金属线框在匀强磁场内摆动，由于d0，满足单摆运动的条件，所以，最终为简谐运动．因此答案为D.【答案】D【点评】此题易错的地方是不能正确理解楞次定律中能量转化和守恒定律的含义和单摆运动的条件，从而导致错解．为了能灵活应用楞次定律解决问题，应注意楞次定律的几种特殊形式：(1)阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；(2)阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)．利用上述规律分析问题可以独辟蹊径，达到快速准确的效果．变式训练41如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则()A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流第8页共57页C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大D．圆环最终将静止在平衡位置课堂练习1．(10年广东调研)在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列说法中不正确的是()A．牛顿把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，建立了万有引力定律B．伽利略以实验和数学推理相结合的科学研究方法得到了落体运动规律C．欧姆首先总结了导体的电阻与其长度的横截面积的关系D．奥斯特发现了电流的磁效应2．如图所示，导线框abcd与导线AB在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框由左向第2题图右匀速通过直导线过程中，线框中感应电流的方向是()A．先abcda，再dcbad，后abcdaB．先abcda，再dcbadC．始终是dcbadD．先dcbad，再abcda，后dcbad第3题图第9页共57页3．如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈．当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是()A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右第4题图4．电阻为R的矩形导线框abcd，边长ab＝l，ad＝h，质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h(如图所示)．若线框恰好以恒定速度通过磁场，求线框中产生的焦耳热是多少？第2讲法拉第电磁感应定律(一)考点说明考点要求说明法拉第电磁感应定律Ⅱ知识梳理一、法拉第电磁感应定律1．电路中感应电动势的大小跟____________________成正比，表达式为E＝__________.2．当导体在匀强磁场中做切割磁感线的相对运动时产生的感应电动势E＝__________，θ是B与v之间的夹角．3．导体棒绕某一固定转轴旋转切割磁感线，虽然棒上各点的切割速度并不相同，但可用棒上__________等效替代切割速度．常用公式E＝__________.二、应用法拉第电磁感应定律时应注意1．E＝__________适用于一般回路．若磁通量不随时间均匀变化，则ΔΦ/Δt为Δt时间内通过该回路的