2019-2020年高中物理選修(3-2)第1章《電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活》章末總結(jié)學(xué)案.doc
《2019-2020年高中物理選修(3-2)第1章《電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活》章末總結(jié)學(xué)案.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020年高中物理選修(3-2)第1章《電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活》章末總結(jié)學(xué)案.doc(10頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高中物理選修(3-2)第1章《電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活》章末總結(jié)學(xué)案 一、對楞次定律的理解與應(yīng)用 楞次定律反映這樣一個物理過程:原磁通量變化時(Φ原變),產(chǎn)生感應(yīng)電流(I感),這是屬于電磁感應(yīng)的條件問題;感應(yīng)電流一經(jīng)產(chǎn)生就在其周圍空間激發(fā)磁場(Φ感),這就是電流的磁效應(yīng)問題;而且I感的方向決定了Φ感的方向(用右手螺旋定則判定);Φ感阻礙Φ原的變化——這正是楞次定律所解決的問題.這樣一個復(fù)雜的過程,可以用圖表理順如下: 1.感應(yīng)電流的磁場不一定與原磁場方向相反,只有在磁通量增大時兩者才相反,而在磁通量減小時兩者是同向的. 2.“阻礙”并不是“阻止”,而是“延緩”,電路中的磁通量還是在變化,只不過變化得慢了. 3.楞次定律的阻礙的表現(xiàn)有這幾種形式:增反減同、增縮減擴、增離減靠、來拒去留. 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變阻器連接成如圖1所示的電路.若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是 ( ) 圖1 A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流 B.穿過線圈a的磁通量變小 C.線圈a有擴張的趨勢 D.線圈a對水平桌面的壓力N將增大 解析 本題考查楞次定律的知識,意在考查學(xué)生對楞次定律、右手螺旋定則等知識的掌握.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,接入電路的電阻減小,電流增大,所產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度增大,根據(jù)楞次定律可知,a線圈中所產(chǎn)生的感應(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中的電流方向為俯視逆時針方向,A錯誤;由于螺線管b中的電流增大,所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度增大,線圈a中的磁通量應(yīng)變大,B錯誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈a有縮小的趨勢,線圈a對水平桌面的壓力增大,C錯誤,D正確. 答案 D 二、電磁感應(yīng)中的圖像問題 1.圖像問題有兩種:一是給出電磁感應(yīng)過程,選出或畫出正確圖像;二是由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量. 2.基本思路是:(1)利用法拉第電磁感應(yīng)定律計算感應(yīng)電動勢大?。?2)利用楞次定律或右手定則判定感應(yīng)電流的方向. 例2 將一段導(dǎo)線繞成圖2甲所示的閉合電路,并固定在紙面內(nèi),回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場Ⅰ中.回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場Ⅱ,以向里為磁場Ⅱ的正方向,其磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示.用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時間t變化的圖像是 ( ) 圖2 解析 由題圖乙可知0~時間內(nèi),磁感應(yīng)強度隨時間線性變化,即=k(k是一個常數(shù)),圓環(huán)的面積S不變,由E==可知圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變,則回路中的感應(yīng)電流大小不變,ab邊受到的安培力大小不變,從而可排除選項C、D;0~時間內(nèi),由楞次定律可判斷出流過ab邊的電流方向為由b至a,結(jié)合左手定則可判斷出ab邊受到的安培力的方向向左,為負值,故選項A錯誤,B正確.本題選B. 答案 B 三、電磁感應(yīng)中的電路問題 1.求解電磁感應(yīng)中電路問題的關(guān)鍵是分清楚內(nèi)電路和外電路. “切割”磁感線的導(dǎo)體和磁通量變化的線圈都相當(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、電動勢和某導(dǎo)體兩端的電壓三者的區(qū)別: (1)某段導(dǎo)體作為外電路時,它兩端的電壓就是電流與其電阻的乘積. (2)某段導(dǎo)體作為電源時,它兩端的電壓就是路端電壓,等于電流與外電阻的乘積,或等于電動勢減去內(nèi)電壓,當(dāng)其內(nèi)阻不計時路端電壓等于電源電動勢. (3)某段導(dǎo)體作為電源時,電路斷路時導(dǎo)體兩端的電壓等于電源電動勢. 例3 如圖3所示,光滑金屬導(dǎo)軌PN與QM相距1 m,電阻不計,兩端分別接有電阻R1和R2,且R1=6 Ω,R2=3 Ω,ab導(dǎo)體棒的電阻為2 Ω.垂直穿過導(dǎo)軌平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為1 T.現(xiàn)使ab以恒定速度v=3 m/s勻速向右移動,求: 圖3 (1)導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E. (2)R1與R2消耗的電功率分別為多少? (3)拉ab棒的水平向右的外力F為多大? 解析 (1)ab棒勻速切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢為:E=Blv=3 V (2)電路的總電阻為:R=r+=4 Ω 由歐姆定律:I== A U=E-Ir=1.5 V 電阻R1的功率:P1== W 電阻R2的功率:P2== W (3)由平衡知識得:F=BIl= N. 答案 (1)3 V (2) W W (3) N 四、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 解決這類問題的關(guān)鍵在于通過運動狀態(tài)的分析來尋找過程中的臨界狀態(tài),如速度、加速度取最大值或最小值的條件等. 1.做好受力情況、運動情況的動態(tài)分析:導(dǎo)體運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢―→感應(yīng)電流―→通電導(dǎo)體受安培力―→合外力變化―→加速度變化―→速度變化―→感應(yīng)電動勢變化.周而復(fù)始循環(huán),最終加速度等于零,導(dǎo)體達到穩(wěn)定運動狀態(tài). 2.利用好導(dǎo)體達到穩(wěn)定狀態(tài)時的平衡方程,往往是解答該類問題的突破口. 例4 如圖4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θ,上端接有定值電阻R,勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放,當(dāng)速度達到v時開始勻速運動,此時對導(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的速度勻速運動.導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻,重力加速度為g.下列選項正確的是 ( ) 圖4 A.P=2mgvsin θ B.P=3mgvsin θ C.當(dāng)導(dǎo)體棒速度達到時加速度大小為sin θ D.在導(dǎo)體棒速度達到2v以后勻速運動的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功 解析 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達到v時,對導(dǎo)體棒進行受力分析如圖甲所示. 甲 mgsin θ=BIL,I=, 所以mgsin θ=① 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達到2v時,對導(dǎo)體棒進行受力分析如圖乙所示. 乙 mgsin θ+F=② 由①②可得F=mgsin θ 功率P=F2v=2mgvsin θ,故A正確. 當(dāng)導(dǎo)體棒速度達到時,對導(dǎo)體棒受力分析如圖丙所示. 丙 a=③ 由①③可得a=gsin θ, 故C正確. 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達到2v時,安培力等于拉力和mgsin θ之和,所以以后勻速運動的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和,故D錯誤. 答案 AC 五、電磁感應(yīng)中的能量問題 1.用能量觀點解決電磁感應(yīng)問題的基本思路 首先做好受力分析和運動分析,明確哪些力做功,是做正功還是負功,再明確有哪些形式的能量參與轉(zhuǎn)化,如何轉(zhuǎn)化(如滑動摩擦力做功,必然有內(nèi)能出現(xiàn);重力做功,可能有機械能參與轉(zhuǎn)化;安培力做負功的過程中有其他形式能轉(zhuǎn)化為電能,安培力做正功的過程中有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能). 2.電能求解方法主要有三種 (1)利用克服安培力做功求解:電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功. (2)利用能量守恒求解:其他形式的能的減少量等于產(chǎn)生的電能. (3)利用電路特征來求解. 例5 如圖5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l(xiāng)=0.5 m,左端接有阻值R=0.3 Ω的電阻.一質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=0.1 Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度B=0.4 T.金屬棒在水平向右的外力作用下,由靜止開始以a=2 m/s2的加速度做勻加速運動,當(dāng)金屬棒的位移x=9 m時撤去外力,金屬棒繼續(xù)運動一段距離后停下來,已知撤去外力前、后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2=2∶1.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計,金屬棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸.求: 圖5 (1)金屬棒在勻加速運動過程中,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)設(shè)金屬棒勻加速運動的時間為Δt,回路的磁通量的變化量為ΔΦ,回路中的平均感應(yīng)電動勢為,由法拉第電磁感應(yīng)定律得 =① 其中ΔΦ=Blx② 設(shè)回路中的平均電流為,由閉合電路歐姆定律得 =③ 則通過電阻R的電荷量為q=Δt④ 聯(lián)立①②③④式,得q= 代入數(shù)據(jù)得q=4.5 C (2)設(shè)撤去外力時金屬棒的速度為v,對于金屬棒的勻加速運動過程,由運動學(xué)公式得v2=2ax⑤ 設(shè)金屬棒在撤去外力后的運動過程中安培力所做的功為W,由動能定理得 W=0-mv2⑥ 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2=-W⑦ 聯(lián)立⑤⑥⑦式,代入數(shù)據(jù)得Q2=1.8 J⑧ (3)由題意知,撤去外力前、后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比 Q1∶Q2=2∶1,可得Q1=3.6 J⑨ 在金屬棒運動的整個過程中,外力F克服安培力做功,由功能關(guān)系可知WF=Q1+Q2⑩ 由⑧⑨⑩式得WF=5.4 J. 答案 (1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J 1.(電磁感應(yīng)中的圖像問題)在邊長為L的等邊三角形區(qū)域abc內(nèi)存在著垂直紙面向外的勻強磁場,一個邊長也為L的等邊三角形導(dǎo)線框def在紙面上以某一速度向右勻速運動,底邊ef始終與磁場的底邊界bc在同一直線上,如圖6所示.取沿順時針的電流為正,在線框通過磁場的過程中,其感應(yīng)電流隨時間變化的圖像是 ( ) 圖6 答案 B 解析 線框進入磁場后,切割的有效長度為:l=vttan 60,切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=Blv=Bv2ttan 60,所以感應(yīng)電流為:I=Bv2ttan 60/R,從開始進入磁場到d與a重合之前,電流與t是成正比的,由楞次定律判得線框中的電流方向是順時針的,此后線框切割的有效長度均勻減小,電流隨時間變化仍然是線性關(guān)系,由楞次定律判得線框中的電流方向是逆時針的,綜合以上分析可知B正確,A、C、D錯誤. 2.(電磁感應(yīng)中的電路問題)如圖7所示,由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán),以速度v勻速進入一磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場,邊界如圖中虛線所示.當(dāng)圓環(huán)運動到圖示位置(∠aOb=90)時,a、b兩點的電勢差為 ( ) 圖7 A.BRv B.BRv C.BRv D.BRv 答案 D 3.(電磁感應(yīng)中的能量問題)如圖8所示,一粗糙的平行金屬軌道與水平面成θ角,兩軌道上端用一電阻R相連,該裝置處于勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向上.質(zhì)量為m的金屬桿ab以初速度v0從軌道底端向上滑行,滑行到某高度h后又返回到底端.若運動過程中金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,軌道與金屬桿的電阻均忽略不計.則下列說法正確的是 ( ) 圖8 A.金屬桿ab上滑過程與下滑過程通過電阻R的電荷量一樣多 B.金屬桿ab上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做功之和大于mv C.金屬桿ab上滑過程與下滑過程因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等 D.金屬桿ab在整個過程中損失的機械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱 答案 AC 解析 金屬桿在軌道上滑行時平均電動勢E==,通過的電荷量Q=It=t=,故上滑和下滑時通過的電荷量相同;根據(jù)能量守恒定律金屬桿ab上滑過程中克服重力、安培力與摩擦力所做功之和等于減少的動能mv,金屬桿ab上滑過程與下滑過程中所受摩擦力大小相等,移動的位移大小相等,故因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一定相等,根據(jù)能量守恒定律可知整個過程中損失的機械能等于裝置產(chǎn)生的焦耳熱和摩擦產(chǎn)生的能量之和.故A、C正確,B、D錯誤. 4.(電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題)如圖9所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN,其電阻不計,間距d=0.5 m,P、M之間接有一只理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強度B0=0.2 T的勻強磁場中,兩金屬棒L1、L2平行地擱在導(dǎo)軌上,其電阻均為r=0.1 Ω,質(zhì)量分別為M1=0.3 kg和M2=0.5 kg.固定棒L1,使L2在水平恒力F=0.8 N的作用下,由靜止開始運動.試求: 圖9 (1)當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0.2 V時,棒L2的加速度為多大? (2)棒L2能達到的最大速度vm. 答案 (1)1.2 m/s2 (2)16 m/s 解析 (1)流過L2的電流I== A=2 A L2所受的安培力F′=B0Id=0.2 N 對L2由牛頓第二定律可得:F-F′=M2a 解得:a=1.2 m/s2 (2)安培力F安與恒力F平衡時,棒L2速度達到最大,設(shè)此時電路電流為Im,則 F安=B0Imd 而Im= F安=F 解得:vm==16 m/s.- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 2019 2020 年高 物理 選修 電磁感應(yīng) 現(xiàn)代 生活 總結(jié)
鏈接地址:http://m.italysoccerbets.com/p-5469413.html