2024-2025学年物理教科版（2019）选择性必修第二册 第2章 电磁感应及其应用 章末素养提升 课件

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章末核心素养提升第二章　电磁感应及其应用目 录CONTENTS知识网络构建1核心素养提升2一、“三定则一定律”的综合应用1.弄清基本现象、因果关系，正确选用规律2.两个角度判断感应电流受到的安培力角度1：先用右手定则判断感应电流的方向，再用左手定则判断安培力的方向。角度2：根据楞次定律的推论可知，安培力总是阻碍通电导体相对磁场的运动。B例1 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在螺线管附近，螺线管轴线穿过线圈的圆心且与线圈平面垂直。开关闭合后，将导线圈通入图示方向的电流。则下列说法正确的是(　　)A.线圈向左摆动且有扩张的趋势B.线圈向右摆动且有收缩的趋势C.若电流方向改变，则线圈会向左摆动且有收缩的趋势D.若电流方向改变，则线圈会向右摆动且有扩张的趋势解析　开关闭合后，根据安培定则，可以判断出通电螺线管的左侧为N极，右侧为S极，将右侧线圈截成许多小段，每一小段看成一个直流电流元，取其中上下两个小段进行受力分析如图甲所示，可知线圈所受安培力的合力向右，线圈向右摆动，且有收缩的趋势，A错误，B正确；若电流方向改变，采用同样的方法进行受力分析如图乙所示，可知线圈所受安培力合力向左，线圈向左摆动，且有扩张的趋势，C、D错误。二、法拉第电磁感应定律的应用2.感应电动势的三个表达式对比A例2 如图所示，由相同金属导线制成正三角形线圈和圆形线圈水平放置，与圆的直径重合的虚线MN的左侧分布有范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场。若匀强磁场均匀变化时，两线圈中的电流大小相等，则正三角形线圈的边长与圆形线圈的半径之比为(　　)三、电磁感应中的动量和能量问题 电磁感应中的动量问题常见于闭合线框进出磁场和导体棒切割磁感线两种情景。1.动量定理的应用应用动量定理可以由动量的变化求解变力的冲量，如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律难以解决的问题。2.动量守恒定律的应用“双杆问题”中，若两根导体棒所受安培力等大反向，即合力为零，如果不受其他力，则两导体棒组成的系统动量守恒，不论两导体棒是否发生碰撞，都可以应用动量守恒定律解题。例3 如图甲所示，MN和PQ是两根互相平行、竖直固定放置的足够长的光滑金属导轨，其间距 L＝0.5 m，垂直两金属导轨所在竖直面的匀强磁场的磁感应强度大小B0＝2 T。ab是一根与导轨垂 直且始终接触良好的金属杆，其接入电路的电阻R＝2 Ω、质量未知。开始时，将开关S断开，让杆ab从位置1由静止开始自由下落，一段时间后，再将S闭合，杆ab继续运动到位置2。金属杆从位置1运动到位置2的速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，导轨电阻与空气阻力均不计。求：(1)位置1与位置2间的高度差和金属杆的质量；(2)金属杆从位置1运动到位置2，回路产生的焦耳热和经过金属杆某一横截面的电荷量。解析　(1)由题图乙分析可知，金属杆做自由落体运动的时间t1＝0.4 s，S闭合后做匀速运动的时间t2＝0.6 s，由自由落体运动的规律知，金属杆匀速运动的速度v1＝gt1代入数据解得v1＝4 m/s，h＝3.2 m金属杆匀速运动的过程中，回路中电流为由二力平衡得I1LB0＝mg代入数据解得I1＝2 A，m＝0.2 kg。经过金属杆某一横截面的电荷量代入数据解得Q＝4.8 J，q＝1.2 C。答案　(1)3.2 m　0.2 kg　(2)4.8 J　1.2 C例4 如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上横放着两根导体棒ab和cd。设两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B。开始时ab和cd两导体棒有方向相反的水平初速度，初速度大小分别为v0和2v0，求：解析　(1)从开始到最终稳定的过程中，两棒组成的系统动量守恒，则有2mv0－mv0＝2mv由能量守恒定律可得，从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热为此时回路中的总电动势则消耗的电功率为AC例5 (多选)(2023·辽宁卷，10)如图，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为d和2d，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小分别为2B和B。已知导体棒MN的电阻为R、长度为d，导体棒PQ的电阻为2R、长度为2d，PQ的质量是MN的2倍。初始时刻两棒静止，两棒中点之间连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧。释放弹簧，两棒在各自磁场中运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的是(　　)