高中物理第四章电磁感应章末整合提升学案新人教版选修3_2

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1、第四章电磁感应一、对楞次定律的理解和应用1．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反，只在磁通量增加时两者才相反，而在磁通量减少时两者同向．即“增反减同”．2．“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，回路中的磁通量变化的趋势不变，只不过变化得慢了．3．“阻碍”的表现：增反减同、来拒去留、增缩减扩、增离减靠．例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1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(　　)图1A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感

2、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，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片P向下滑动，接入电路的有效电阻减小，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，a线圈中的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈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，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将阻碍磁通量的增大，因此，线圈a有缩小的趋势，C错误；线圈a为了阻碍磁通量的增大，有远离螺

3、线管b的趋势，所以线圈a对水平桌面的压力将增大，D正确．答案　D二、电磁感应中的图象问题1．电磁感应中的图象问题有两种：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图象；二是由给定的相关图象分析电磁感应过程，求解相应物理量．2．基本思路：(1)利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小；(2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向；(3)写出相关的函数关系式分析图象或画出图象．例2　将一段导线绕成图2甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所

4、示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是(　　)图2解析　在0到时间内，磁感应强度均匀减小，回路中产生的感应电流恒定，由楞次定律可判断出感应电流为顺时针方向．由左手定则可判断出ab边受到的安培力方向为水平向左．同理可判断出其他时间段的安培力方向，能正确反映F随时间t变化的图象是B.答案　B例3　如图3所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一条直线上．若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程中产

5、生的感应电流随时间变化的图象是下列四个图中的(　　)图3解析　设直角三角形右下角为α，金属框进入磁场的过程，感应电动势为E＝BLv，L＝vttanα，则得E＝Bv2t·tanα，感应电流大小i＝＝∝t，由楞次定律判断得知：感应电流为逆时针方向，是负值；设直角三角形金属框的底边长为L0，金属框穿出磁场的过程，感应电动势为E＝BLv，L＝[L0－v(t－)]tanα＝(2L0－vt)tanα，得E＝B(2L0－vt)v·tanα，感应电流大小i＝＝，由楞次定律判断得知：感应电流为顺时针方向，是正值；由数学知识可知C图象正确.答案　C三、电磁感应中的电路问题1．首先要明确电源，分清内

6、外电路．磁场中磁通量变化的线圈或切割磁感线的导体相当于电源，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路．2．路端电压、感应电动势和某段导体两端的电压三者的区别：(1)某段导体作为电阻时，它两端的电压等于电流与其电阻的乘积；(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，U外＝IR外或U外＝E－Ir；(3)某段导体作为电源，电路断路时导体两端的电压等于感应电动势．图4例4　如图4所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有

7、灯L1、L2，两灯的电阻R1＝R2＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计．(1)若棒以v0＝5m/s的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′瞬间，MN中的电动势和通过灯L1的电流；(2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为＝T/s，求L1的功率．解析　(1)MN切割磁感线，相当于一个电源，根据右手定则可判断出等效电路如图所示．E＝B·2a·v0＝0.2×2×0.4×5V＝0.8V，I＝＝A