2019-2020学年高中物理 第一章 电磁感应 本章优化总结课件 粤教版选修3-2

本章优化总结第一章电磁感应[答案速填]□1法拉第□2磁通量□3nΔΦΔt□4Blv□5日光灯安培定则、左手定则、右手定则的区别及楞次定律的另一种表述1．适用于不同现象：安培定则又叫右手螺旋定则，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．记忆方法：左手定则与右手定则在使用时易混淆，可采用“字形记忆法”．“力”字最后一笔向左，用左手定则判断力，“电”字最后一笔向右，用右手定则，总之可简记为力“左”、电“右”．4．楞次定律的另一种表述为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流产生的原因．从感应电流所受安培力出发的分析方法，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．(多选)如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动．现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速．在圆盘减速过程中，以下说法正确的是()A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动[解析]根据右手定则可判断靠近圆心处电势高，选项A正确；圆盘处在磁场中的部分转动切割磁感线，相当于电源，其他部分相当于外电路，根据左手定则，圆盘所受安培力与运动方向相反，磁场越强，安培力越大，故所加磁场越强越易使圆盘停止转动，选项B正确；磁场反向，安培力仍阻碍圆盘转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘，整个圆盘相当于电源，不存在外电路，没有电流，所以圆盘不受安培力而匀速转动，选项D正确．[答案]ABD电磁感应与力学的综合电磁感应与力学问题联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力．解答电磁感应中的力学问题，一方面要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培力计算公式等．另一方面运用力学的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等．在分析方法上，要始终抓住导体棒的受力(特别是安培力)特点及其变化规律，明确导体棒(或线圈)的运动过程以及运动过程中状态的变化，把握运动状态的临界点．解决这类问题应搞清楚以下思路：闭合导体在磁场中切割磁感线，产生感应电动势、感应电流，感应电流在磁场中受到安培力的作用，该力影响了导体棒的运动，进而影响导体棒本身的受力问题，这个问题实际上就是运动和力的关系的体现．基本流程：确定电源(E，r)感应电流――――→F＝BIL运动导体所受的安培力―→合外力――――→F＝maa变化情况――――――→v与a方向关系运动状态的分析―→临界状态U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面，一根与bc等长的金属棒PQ平行于bc放在导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f.已知磁感应强度B＝0.8T，导轨质量M＝2kg，其中bc段长0.5m、电阻r＝0.4Ω，其余部分电阻不计，金属棒PQ质量m＝0.6kg、电阻R＝0.2Ω、与导轨间的摩擦因数μ＝0.2.若向导轨施加方向向左、大小为F＝2N的水平拉力，如图所示．求：导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长，g取10m/s2)．[解析]导轨受到PQ棒水平向右的摩擦力f＝μmg，根据牛顿第二定律并整理得F－μmg－F安＝Ma，刚拉动导轨时，I感＝0，安培力为零，导轨有最大加速度am＝F－μmgM＝2－0.2×0.6×102m/s2＝0.4m/s2随着导轨速度的增大，感应电流增大，加速度减小，当a＝0时，速度最大．设速度最大值为vm，电流最大值为Im，此时导轨受到向右的安培力F安＝BImL，F－μmg－BImL＝0Im＝F－μmgBL代入数据得Im＝2－0.2×0.6×100.8×0.5A＝2AI＝ER＋r，Im＝BLvmR＋rvm＝Im（R＋r）BL＝2×（0.2＋0.4）0.8×0.5m/s＝3m/s.[答案]0.4m/s22A3m/s电磁感应与电学的综合求解电磁感应中电路问题的关键是分析清楚内电路和外电路．切割磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路．解决此类问题的基本步骤：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向．(2)画等效电路，感应电流方向是电源内部电流的方向．(3)运用闭合电路欧姆定律结合串、并联电路规律以及电功率计算公式等各关系式联立求解．如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上．导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d的平行金属板．R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v.(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.[解析](1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图甲所示．甲导体棒所受安培力F安＝BIl①导体棒匀速下滑，所以F安＝Mgsinθ②联立①②式，解得I＝MgsinθBl③导体棒切割磁感线产生感应电动势E＝Blv④由闭合电路欧姆定律得I＝ER＋Rx，且Rx＝R，所以I＝E2R⑤联立③④⑤式，解得v＝2MgRsinθB2l2.⑥(2)由题意知，其等效电路图如图乙所示．由图知，平行金属板两板间的电压等于Rx两端的电压．设两板间的电压为U，由欧姆定律知乙U＝IRx⑦要使带电的微粒匀速通过，则mg＝qUd⑧因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I，所以联立③⑦⑧式，解得Rx＝mBldMqsinθ.[答案](1)MgsinθBl2MgRsinθB2l2(2)mBldMqsinθ