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2019-2020学年人教版物理选修3-2抢分教程课件:第四章 电磁感应 章末专题归纳 .ppt

1、|第四章 电磁感应|物理|选修3-2章末专题归纳|第四章 电磁感应|物理|选修3-2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2|第四章 电磁感应|物理|选修3-21楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律,右手定则则主要适用于导体切割磁感线的特殊情况。2感应电流的“效果”总是要“阻碍”引起感应电流的“原因”,常见的有:阻碍原磁通量变化减同增异;阻碍导体的相对运动 来拒去留;改变线圈面积来“反抗”扩大或缩小;阻碍原电流的变化(自感现象)。利用以上楞次定律的扩展含义,可帮助我们对问题作出快速判断。专题一 感应电流方向的判断|第四章 电磁感应|物理|选修3-23要注意区分左

2、手定则和右手定则的应用,左手定则用来判断电流或运动电荷在磁场中的受力情况;右手定则用来判断导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流的方向。4在电源内部,感应电流的方向由电源的负极指向正极,这是确定感应电动势方向的依据。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2例 1如图41所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图,左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中,下列说法中正确的是图41|第四章 电磁感应|物理|选修3-2A当金属棒向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点B当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点

3、C当金属棒向右加速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点D当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点|第四章 电磁感应|物理|选修3-2思路引导 ab匀速运动时,穿过右侧线圈的磁通量不变cd等势;ab变速运动时cd不等势右手定则与安培定则结合即可判断。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2解析 当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时,金属棒产生恒定感应电动势,由右手定则判断电流方向由ab。根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点,可以判断b点电势高于a点。又左线圈中的感应电动势恒定,则感应电流也恒定,所以穿过右线圈的磁通量保持不变,不产生感应电流。当ab

4、向右做加速运动时,由右手定则可推断ba,电流沿逆时针方向。ab金属棒两端的E不断增大,那么左边电路中的感应电流也不断增大,由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的,并且磁感应强度不断增强,所以右边电路的线圈中的向上的磁通量不断增加。由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针,而在右线圈组成的电路中,感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上,把这个线圈看做电源,由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d,所以d点电势高于c点。答案 D|第四章 电磁感应|物理|选修3-21如图42所示,为几个有理想边界的磁场区域,相邻区域的磁感应强度B大小相等、方向相反,区域的宽度均为L。现有

5、一边长为L的正方形导线框由图示位置开始,沿垂直于区域边界的直线匀速穿过磁场区域,速度大小为v。设逆时针方向为电流的正方向,下列各图能正确反映线框中感应电流的是变式训练|第四章 电磁感应|物理|选修3-2图42|第四章 电磁感应|物理|选修3-2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2答案 D解析 导线框进入磁场中 O 到 L 的过程中,由右手定则知,感应电流的方向为顺时针,即为负方向,感应电流IBLvR,大小恒定,A、B 不正确;导线框进入磁场中 L至 2L 的过程中,导线框左右两侧均切割磁感线,由右手定则,可判断感应电流的方向为逆时针,即为正方向,感应电流 I2BLvR,C 错误,D 正确。|第

6、四章 电磁感应|物理|选修3-21图像类型及关联知识专题二 电磁感应中的图像问题|第四章 电磁感应|物理|选修3-22分析方法对图像的分析,应做到“四明确一理解”(1)明确图像所描述的物理意义;明确各种正、负号的含义;明确斜率的含义;明确图像和电磁感应过程之间的对应关系。(2)理解三个相似关系及其各自的物理意义vvvt,BBBt,t。|第四章 电磁感应|物理|选修3-23电磁感应中图像类选择题的两个常见解法(1)排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是物理量的正负,排除错误的选项。(2)函数法:根据题目所给条件定量地写出两个物

7、理量之间的函数关系,然后由函数关系对图像作出分析和判断,这未必是最简捷的方法,但却是最有效的方法。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2例 2(多选)一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,如图43甲所示。设垂直于纸面向里的磁感应强度方向为正,线圈中顺时针方向的感应电流为正。已知圆形线圈中感应电流i随时间变化的图像如图43乙所示,则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图像可能是图44中的|第四章 电磁感应|物理|选修3-2图43|第四章 电磁感应|物理|选修3-2图44|第四章 电磁感应|物理|选修3-2 思路引导 磁感应强度向里为正、感应电流顺时针方向为正。判断

8、方法:一是由“因”“果”:由磁场B的变化感应电流磁场方向感应电流方向。二是由“果”“因”:感应电流方向感应电流磁场方向磁场B的变化情况。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2解析 按由“果”“因”进行分析,分析流程如下:答案 CD|第四章 电磁感应|物理|选修3-22如图45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的变化关系可能是变式训练|

9、第四章 电磁感应|物理|选修3-2图45|第四章 电磁感应|物理|选修3-2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2解析 本题疑难点在于导线框处于两个磁场中情况的判断。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不可能;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可能,选项A不可能。答案 D|第四章 电磁感应|物理|选修3-2规范审题与答题例 3 图46所示,“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间

10、距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面。开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动。在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平、重力加速度为g。求专题三 电磁感应中的力电综合问题|第四章 电磁感应|物理|选修3-2图46|第四章 电磁感应|物理|选修3-2(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍?(2)磁场上下边界间的距离H。|第四章 电磁感应

11、|物理|选修3-2解析(1)设磁场的磁感应强度大小为 B,cd 边刚进入磁场时,线框做匀速运动的速度为 v1,cd 边上的感应电动势为 E1,由法拉第电磁感应定律,有E12BLv1设线框总电阻为 R,此时线框中电流为 I1,由闭合电路欧姆定律,有I1E1R设此时线框所受安培力为 F1,有F12I1lB由于线框做匀速运动,其受力平衡,有mgF1由式得v1mgR4B2l2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2设 ab 边离开磁场之前,线框做匀速运动的速度为 v2,同理可得v2mgRB2l2由式得v24v1(2)线框自释放直到 cd 边进入磁场前,由机械能守恒定律,有2mgl12mv21线框完全穿过磁

12、场的过程中,由能量守恒定律,有mg(2lH)12mv2212mv21Q由式得H Qmg28l。答案(1)4 倍(2)Qmg28l|第四章 电磁感应|物理|选修3-2规范解答(1)线框在磁场区上方做什么运动,线框cd边进入磁场时为什么会作匀速直线运动,运动速度跟哪些因素有关。(2)线框从ef、pq进入磁场到ab边离开磁场这个过程中怎样运动,ab边离开时速度为多少?(3)在线框完全穿过磁场的过程中。应该选用什么规律解题,初末位置应选在何处?|第四章 电磁感应|物理|选修3-2评分标准与答题规则评分标准 本题共18分,第1问12分每式2分。各1分。第2问6分式及结果各2分|第四章 电磁感应|物理|选

13、修3-2评分标准与答题规则答题规则 1对题目中未知的物理量,应当设出,同一物理在不同状态下的值应用角标标出物理量角标应符合常理、不能取古怪冷僻的字母角标。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2评分标准与答题规则2应分步列式、公式要涉及题中给出的量或已设出的未知量。公式形式应规范不要写变异式不要写出结论式及二级结论式。3要有必要的文字说明,标明研究对象,研究过程,初末状态,遵守规律,文字说明要简洁。|第四章 电磁感应|物理|选修3-23(2019天津卷)如图47所示,固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好。M

14、N两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连,线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场,磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。PQ的质量为m,金属导轨足够长,电阻忽略不计。变式训练|第四章 电磁感应|物理|选修3-2图47|第四章 电磁感应|物理|选修3-2(1)闭合S,若使PQ保持静止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;(2)断开S,PQ在上述恒力作用下,由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功W。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2解析(1)设线圈中的感应电动势为 E,由法拉第电磁感应定律 Et,则 Ek

15、设 PQ 与 MN 并联的电阻为 R 并,有 R 并R2闭合 S 时,设线圈中的电流为 I,根据闭合电路欧姆定律得 IER并R|第四章 电磁感应|物理|选修3-2设 PQ 中的电流为 IPQ,有 IPQ12I设 PQ 受到的安培力为 F 安,有 F 安BIPQl保持 PQ 静止,由受力平衡,有 FF 安联立式得 FBkl3R方向水平向右。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2(2)设 PQ 由静止开始到速度大小为 v 的加速过程中,PQ 运动的位移为 x,所用时间为 t,回路中的磁通量变化为,平均感应电动势为 E,有 E t其中 Blx设 PQ 中的平均电流为 I,有 I E2R|第四章 电磁感应|物理|选修3-2根据电流的定义得 I qt由动能定理,有 FxW12mv20联立式得 W12mv223kq。答案(1)Bkl3R 方向水平向右(2)12mv223kq

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