人教版（2019）高中物理选择性必修第二册 第二章《电磁感应》单元复习课件

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章末复习第二章知识清单思想方法重点突破巩固提升01020304知识清单第一部分楞次定律楞次定律右手定则右手定则的内容右手定则与楞次定律的关系右手定则、左手定则、安培定则的区别楞次定律的内容楞次定律的应用“增反减同“的应用“增缩减扩“的应用”来拒去留“的应用法拉第电磁感应定律感应电动势感应电动势的大小适用于一切电磁感应，多用于计算平均值适用于B、L、v互相垂直电磁感应中的综合应用电磁感应现象中的电路分析电磁感应中的电荷量问题电磁感应现象中的综合问题分析电磁感应中的图像问题特殊的电磁感应现象涡流、电磁阻尼、电磁驱动互感现象自感现象自感电动势自感系数自感现象的应用通电自感断电自感重点突破第二部分1.适用于不同现象(“左”判“力”,“右”判“电”,安培定则“磁感线”)安培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通电导线作用力的方向;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”。【例题1】 圆形导体线圈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将增大答案:D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,电流增大,螺线管b所产生的磁场的磁感应强度增大。根据楞次定律可知,a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上,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,A错误。由于螺线管b中的电流增大,所产生的磁感应强度增大,穿过线圈a中的磁通量应变大,B错误。根据楞次定律可知,线圈a有缩小的趋势,线圈a对水平桌面的压力增大,C错误,D正确。【变式训练 1】(多选)如图所示,在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相连,导轨上垂直放一根导线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产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动情况可能是(　　)A.匀速向右运动 B.加速向右运动C.减速向右运动 D.加速向左运动答案： CD 解析 ：导线ab匀速向右运动时,导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变,大线圈M产生的磁场恒定不变,穿过小线圈N中的磁通量不变,没有感应电流产生,故A错误; 导线ab加速向右运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出来ab电流方向由a→b,根据安培定则判断可知,M产生的磁场方向垂直纸面向里,穿过N的磁通量增大,由楞次定律判断得知,线圈N产生逆时针方向的感应电流,不符合题意,故B错误;导线ab减速向右运动时,导线ab产生的感应电动势和感应电流减小,由右手定则判断出来ab电流方向由a→b,根据安培定则判断可知,M产生的磁场方向垂直纸面向里,穿过N的磁通量减小,由楞次定律判断得知,线圈N产生顺时针方向的感应电流,故C正确;导线ab加速向左运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出来ab电流方向由b→a,根据安培定则判断可知,M产生的磁场方向垂直纸面向外,穿过N的磁通量增大,由楞次定律判断得知,线圈N产生顺时针方向的感应电流,故D正确。回路中的部分导体做切割磁感线运动或穿过回路的磁通量发生变化时，回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源。因此，电磁感应问题往往和电路问题联系在一起，解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：1．明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源，该部分电路的电阻是电源的内阻，而其余部分电路则是用电器，是外电路。2．分析电路结构，画出等效电路图。3．用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，再运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功、电热等知识求解。 1.电磁感应中的动力学问题解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等。（1）做好受力情况、运动情况的动态分析:导体运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化感应电动势变化。周而复始循环,最终加速度等于零,导体达到稳定运动状态。（2）利用好导体达到稳定状态时的平衡方程,往往是解答该类问题的突破口。2.电磁感应中的能量问题（1）用能量观点解决电磁感应问题的基本思路首先做好受力分析和运动分析,明确哪些力做功,是做正功还是负功,再明确有哪些形式的能量参与转化,如何转化(如滑动摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,必然有重力势能参与转化;安培力做负功的过程中有其他形式的能转化为电能,安培力做正功的过程中有电能转化为其他形式的能)。（2）求解电能的三种方法利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。利用能量守恒求解:其他形式的能的减少量等于产生的电能。利用电路特征来求解。【例题3】 (多选)如图所示,MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆。开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,一段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图像可能是(　　)答案:ACD 【例4】 (多选)如图所示,一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角,两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某高度h后又返回底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法正确的是(　　)A.金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量一样多B.金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于 C.金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等D.金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热答案 ： AC 【变式训练2】 (多选)如图所示,相距为l的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动。此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g。下列选项正确的是(　　)A.P=2mgvsin θ B.P=3mgvsin θD.在导体棒速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功答案:AC 解析:当导体棒的速度达到v时,对导体棒进行受力分析,如图所示。当导体棒的速度达到2v时,对导体棒进行受力分析,如图所示。由①②可得F=mgsin θ功率P=F·2v=2mgvsin θ,故A正确,B错误。当导体棒的速度达到2v时,安培力等于拉力和mgsin θ之和,所以以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力和重力做功之和,故D错误。【例题5】 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的变化关系可能是(　　)答案:D 解析:本题疑难点在于导线框同时处于两个磁场中时情况的判断。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。思想方法第三部分1.等效电路思想2.能量守恒思想机械能电能机械能内能安培力做功1.探究感应电动势大小影响因素实验控制变量法2.导体棒动力学问题分析技巧对导体棒受力分析理清各力学量之间的关系应用规律解题根据力、加速度、速度之间相互关系选用牛顿第二定律或动能定理解题3.系统产生的焦耳热和机械能变化问题分析技巧（1）系统产生的焦耳热：根据安培力做的功等于系统产生的热量结合动能定理分析（2）机械能变化：除重力和弹簧弹力之外的力做的功等于机械能的变化量巩固提升第四部分课程结束