2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应 章末优化总结课件 新人教版选修3-2

章末优化总结01核心素养规律归纳02热点素养分类聚焦章末过关检测核心素养构建1.物理观念1电磁感应现象2感应电流3感应电动势①感生电动势②动生电动势③自感电动势4楞次定律、右手定则核心素养构建2.科学思维1判断感应电流的有无和方向2利用法拉第电磁感应定律分析和解决实际问题3准确地分析通电自感和断电自感的现象3.科学探究1探究感应电流产生的条件2探究感应电流方向的决定因素知识体系电磁感应产生条件1穿过闭合回路的磁通量发生变化2回路的部分导体做切割磁感线运动感应电流方向的判断回路中磁感应强度变化时：楞次定律研究导体切割磁感线时：右手定则感应电动势的大小公式：E＝nΔΦΔt面积不变：E＝nΔBΔt·S磁场不变：E＝nΔSΔt·B切割磁感线E＝BLvv为有效切割速度L为有效切割长度特殊的电磁感应现象互感与自感涡流电磁阻尼和电磁驱动素养1“三定则、一定律”的应用“三定则”指安培定则、左手定则和右手定则，“一定律”指楞次定律．1．“三定则、一定律”的应用技巧1个条件：感应电流产生的条件闭合回路磁通量变化2种方法：判断感应电流方向楞次定律右手定则2个原则：(1)无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是“力”都用左手判断．(2)“电生磁”或“磁生电”均用右手判断．2．用楞次定律判定感应电流方向的基本思路(1)明确研究回路的原磁场——弄清研究的回路中原磁场的方向及磁通量的变化情况；(2)确定感应电流的磁场——根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定感应电流的磁场的方向；(3)判定电流方向——根据感应电流的磁场方向，运用安培定则判断感应电流的方向．3．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．[典例1]如图所示，圆环形导体线圈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[解析]通过螺线管b的电流如图所示，根据安培定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，线圈a中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由安培定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，选项A错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生磁场的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，选项B错误；根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大．因此，线圈a有缩小的趋势，且有远离线圈趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，选项C错误，D正确．[答案]D1.如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁．现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()A．三者同时落地B．甲、乙同时落地，丙后落地C．甲、丙同时落地，乙后落地D．乙、丙同时落地，甲后落地解析：甲是闭合铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙没有闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，故D正确．答案：D素养2电磁感应中的图象问题1．图象问题大体可分两类：(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象．(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．2．对图象的分析，应做到：(1)明确图象所描述的物理意义；(2)明确各种物理量正、负号的含义；(3)明确斜率的含义；(4)明确图象和电磁感应过程之间的对应关系．[典例2]如图所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向．菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d，现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系图象可能是()[解析]导线框ABCD在进入左边磁场时，由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向，选项B、C错误；当导线框ABCD一部分在左磁场区，另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，选项D正确，选项A错误．[答案]D2．(多选)如图甲所示，面积S＝1m2的一个金属圆环内有垂直于平面向里的匀强磁场，圆环总电阻为5Ω，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B取向里为正)，以下说法正确的是()A．圆环中产生顺时针方向的感应电流B．圆环中磁通量的变化率为1Wb/sC．圆环中产生的感应电动势大小为2VD．0～1s内，通过圆环截面的电荷量为0.2C解析：由楞次定律可知圆环中感应电流应为逆时针方向；圆环中磁通量的变化率应为圆环中磁感应强度的变化率乘以圆环面积，由图可知圆环中磁感应强度的变化率为ΔBΔt＝2－11T/s＝1T/s，所以圆环中磁通量的变化率应为1Wb/s，选项A错误，B正确；圆环中产生的感应电动势大小为E＝ΔBΔtS＝1V,0～1s内，通过圆环截面的电荷量为q＝ΔΦR＝ΔBSR＝0.2C，选项C错误，D正确．答案：BD素养3电磁感应中的力电综合问题该问题涉及电路知识、动力学知识和能量观点．解决思路如下：1．电磁感应电路分析(1)“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r.(2)“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力．2．力和运动分析(1)“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；(2)“运动”状态的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型，选用平衡或牛顿第二定律列方程．3．功和能量分析(1)做功分析——分析所研究的过程中，有哪些力做功，正功还是负功，特别要注意安培力做功情况．(2)能量转化分析：不同力做功对应着不同形式能量之间的转化；弄清有哪些能量增加，哪些能量减小，最后根据所满足的规律列方程求解．[典例3]如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg、电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．解析：(1)由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.(2)开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmax＝m1gsinθ①设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有E＝BLv②设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有I＝ER1＋R2③设ab所受安培力为F安，有F安＝BIL④此时ab受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有F安＝m1gsinθ＋Fmax⑤联立①②③④⑤式，代入数据解得v＝5m/s.(3)设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有m2gxsinθ＝Q总＋12m2v2又Q＝R1R1＋R2Q总解得Q＝1.3J.答案：(1)a→b(2)5m/s(3)1.3J3.导体棒MN的电阻R＝2Ω，质量m＝0.1kg，长L＝0.5m，导体棒MN架在光滑的金属框架上，金属框架与水平面的夹角为30°，如图所示，它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直.1s后导体棒沿斜面向上滑行的距离是3m时，MN刚好获得稳定的速度，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为5V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10m/s2.求：(1)导体棒能达到的稳定速度的大小；(2)导体棒上产生的热量．解析：(1)电动机的机械功率P＝UI－I2r＝4W.导体棒在斜面上受力如图所示，导体棒在拉力F的作用下做加速度越来越小的加速运动，当导体棒达到稳定速度时，受力平衡，则mgsinα＋FA＝F，即mgsinα＋B2L2vR＝Pv，解得v＝4m/s.(2)在导体棒上升的过程中能量守恒，有Pt＝mgssinα＋12mv2＋Q，解得Q＝1.7J.答案：(1)4m/s(2)1.7J