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时间:2020-03-07
《2018版高中物理第2章楞次定律和自感现象章末整合提升学案鲁科版选修.docx》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第2章楞次定律和自感现象楞次定律和自感现象一、对楞次定律的理解和应用1.感应电流的磁场总要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
2、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对水平桌面的压力将增大答案 D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,接入电路的电阻减小,电流增大,所产生的磁场的磁感应强度增强,根据楞次定律可知,a线圈中感应电流产生的磁场方向竖直向上,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,
3、所产生的磁感应强度增强,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,线圈a对水平桌面的压力增大,C错误,D正确.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;二是由给定的有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或切割公式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或画出图象.例2 (2016·云南第一
4、次检测)如图2甲所示,线圈ABCD固定于匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外,当磁场变化时,线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示,则磁场的变化情况可能是选项中的( )图2答案 D解析 由安培力向右知电流方向为顺时针,由楞次定律知磁场增强,C错;由乙图知安培力不变,根据F=BIL知,B增大,I必减小,即电动势减小,故B的变化率减小,因此A、B错,D正确.三、电磁感应中的电路问题1.首先要明确电源,分清内、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
5、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)某段导体不作为电源时,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.例3 如图3甲所示,在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属U形导轨,在U形导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.在t=0时刻,质量为m=0.1kg的导体棒以
6、v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g=10m/s2).图3(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况;(2)计算4s内回路中电流的大小,并判断电流方向;(3)计算4s内回路产生的焦耳热.答案 (1)导体棒在第1s内做匀减速运动,在1s后一直保持静止(2)0~2s内I=0,2~4s内I=0.2A,电流方向是顺时针方向(3)0.04J解析 (1)导体棒先在无磁
7、场区域做匀减速运动,有-μmg=ma,vt=v0+at,x=v0t+at2,导体棒速度减为零时,vt=0,代入数据解得:t=1s,x=0.5m,导体棒没有进入磁场区域.导体棒在1s末已经停止运动,以后一直保持静止.(2)前2s磁通量不变,回路电动势和电流分别为E=0,I=0,后2s回路产生的电动势为E==ld=0.1V,回路的总长度为5m,因此回路的总电阻为R=5λ=0.5Ω,电流为I==0.2A,根据楞次定律,在回路中的电流方向是顺时针方向.(3)前2s电流为零,后2s有恒定电流,电热Q=I2Rt′=0
8、.04J.四、电磁感应中的动力学问题解决此类问题的一般思路是:先由法拉第电磁感应定律求感应电动势,然后根据闭合电路欧姆定律求感应电流,再求出安培力,再后依照力学问题的处理方法进行,如进行受力情况分析、运动情况分析.流程为:导体切割磁感线产生感应电动势→感应电流→电流受到安培力→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.例4 U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的
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