高中物理 第一章 電磁感應(yīng)章末復(fù)習(xí)課學(xué)案 粵教版選修32

1、第一章 電磁感應(yīng)章末復(fù)習(xí)課【知識體系】 答案填寫磁通量磁通量的變化率neblvbl2電流主題1楞次定律的理解及其推廣1楞次定律的理解楞次定律解決的問題是感應(yīng)電流的方向問題，它涉及兩個磁場，感應(yīng)電流的磁場(新產(chǎn)生的磁場)和引起感應(yīng)電流的磁場(原來就有的磁場)，前者和后者的關(guān)系不是“同向”和“反向”的簡單關(guān)系，而是前者“阻礙”后者“變化”的關(guān)系2對“阻礙”意義的理解(1)阻礙原磁場的變化“阻礙”不是阻止，而是“延緩”，感應(yīng)電流的磁場不會阻止原磁場的變化，只能使原磁場的變化被延緩或者說被遲滯了，原磁場的變化趨勢不會改變，不會發(fā)生逆轉(zhuǎn)(2)阻礙的是原磁場的變化，而不是原磁場本身，如果原磁場不變化，即使

2、它再強，也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流(3)阻礙不是相反，當(dāng)原磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場同向，以阻礙其減??；當(dāng)磁體遠(yuǎn)離導(dǎo)體運動時，導(dǎo)體運動將和磁體運動同向，以阻礙其相對運動(4)由于“阻礙”，為了維持原磁場的變化，必須有外力克服這一“阻礙”而做功，從而導(dǎo)致其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，因而楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)中的體現(xiàn)3楞次定律的推廣楞次定律可推廣為感應(yīng)電流的效果總是要反抗(或阻礙)產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因因此也常用以下結(jié)論作迅速判斷：(1)阻礙原磁通量的變化(增反減同)(2)阻礙導(dǎo)體的相對運動(來拒去留)(3)使線圈的面積有擴大或縮小的趨勢(增縮減擴)(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)典

3、例如圖所示，通電螺線管置于閉合金屬環(huán)a的軸線上，當(dāng)螺線管中電流i減小時()a環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁通量的減小b環(huán)有擴大的趨勢以阻礙原磁通量的減小c環(huán)有縮小的趨勢以阻礙原磁通量的增大d環(huán)有擴大的趨勢以阻礙原磁通量的增大解析：當(dāng)螺線管中通過的電流逐漸變小時，電流產(chǎn)生的磁場逐漸變?nèi)?，故穿過金屬環(huán)a的磁通量變小，根據(jù)楞次定律可知，為阻礙原磁通量變小，金屬環(huán)a有收縮的趨勢，故a正確，bcd錯誤答案：a針對訓(xùn)練1(2016·上海卷)(多選)如圖(a)，螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強磁場，圖中箭頭所示方向為其正方向螺線管與導(dǎo)線框abcd相連，導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)l，圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)當(dāng)螺

4、線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度b隨時間按圖(b)所示規(guī)律變化時()圖(a)圖(b)a在t1t2時間內(nèi)，l有收縮趨勢b在t2t3時間內(nèi)，l有擴張趨勢c在t2t3時間內(nèi)，l內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流d在t3t4時間內(nèi)，l內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流解析：在t1t2時間內(nèi)，穿過圓環(huán)的磁通量向上不是均勻增大，由楞次定律可以確定l必須減小面積以達(dá)到阻礙磁通量的增大，故有收縮的趨勢，故a正確；在t2t3時間內(nèi)，穿過圓環(huán)的磁通量向上均勻減小，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，l中磁通量不變，則l 中沒有感應(yīng)電流，因此沒有變化的趨勢，故b、c錯誤；在t3t4時間內(nèi)，向下的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，在線圈中的電流方向c到b，根據(jù)右手螺旋

5、定則，穿過圓環(huán)l的磁通量向內(nèi)減小，則根據(jù)楞次定律，在金屬圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故d正確答案：ad主題2電磁感應(yīng)中的電路問題在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢若回路閉合，則產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流引起熱效應(yīng)，所以電磁感應(yīng)問題常常與電路知識綜合考查1解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法(1)明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路(2)用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流的方向(3)畫等效電路圖分清內(nèi)外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵(4)運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電

6、路的特點、電功、電功率等公式求解2問題示例圖甲 圖乙(1)圖甲中若磁場增強，可判斷感應(yīng)電流方向為逆時針，則b>a；若線圈內(nèi)阻為r，則uba·.(2)圖乙中，據(jù)右手定則判定電流流經(jīng)ab的方向為ba，則可判定a>b，若導(dǎo)體棒的電阻為r，則uab·r.【典例2】(多選)半徑為a的導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a的導(dǎo)體直桿，單位長度電阻均為r0.圓環(huán)水平固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為b，桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑cd向右做勻速直線運動，桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心o開始，桿的位置由確定，如圖所示則()a0時，桿產(chǎn)生的電動勢為2bavb時，桿產(chǎn)

7、生的電動勢為bavc0時，桿受的安培力大小為d時，桿受的安培力大小為解析：0時，桿產(chǎn)生的電動勢eblv2bav，故a正確；當(dāng)時，根據(jù)幾何關(guān)系得出此時導(dǎo)體棒的有效切割長度是a，所以桿產(chǎn)生的電動勢為bav，故b錯誤；0時，由于單位長度電阻均為r0，所以電路中總電阻ar0.所以桿受的安培力大小是，故c正確；當(dāng)時，電路中總電阻是ar0，所以桿受到的安培力，故d錯誤答案：ac針對訓(xùn)練2(2016·全國卷)(多選)法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片p、q分別于圓盤的邊緣和銅軸接觸，圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場b中，圓盤旋轉(zhuǎn)時，關(guān)于流過電阻r的電流，下列說法正確的是

8、()a若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定b若從上往下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動c若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化d若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在r上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍解析：銅盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：ebl2，b、l、不變，e不變，電流i，電流大小恒定不變，由右手定則可知，回路中電流方向不變，若從上往下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，由右手定則知，電流沿a到b的方向流動，故a、b正確；若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向不變，大小變化，故c錯誤；若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，回路電流變?yōu)樵瓉?倍，根據(jù)pi2r，電流在r

9、上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍，故d錯誤答案：ab主題3電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1解決電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題的一般思路(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向(2)求回路中的電流(3)分析研究導(dǎo)體的受力情況(包含安培力，用左手定則確定其方向)(4)根據(jù)牛頓第二定律或物體受力平衡列方程求解2受力情況、運動情況的動態(tài)分析導(dǎo)體受力運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力作用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)始地循環(huán)，最終結(jié)果是加速度等于0，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運動狀態(tài)此類問題要畫好受力圖，抓住加速度a0時，速度v達(dá)到最值的特點典例(2017·天津卷)如圖所示，兩根平行

10、金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接有電阻r.金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下現(xiàn)使磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是()aab中的感應(yīng)電流方向由b到abab中的感應(yīng)電流逐漸減小cab所受的安培力保持不變dab所受的靜摩擦力逐漸減小解析：導(dǎo)體棒ab、電阻r、導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，磁感應(yīng)強度均勻減小(k為一定值)，則閉合回路中的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，可知回路中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，ab中的電流方向由a到b，故a錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢ek·s，回路面積s不變，即感應(yīng)電動勢為定值，根據(jù)歐姆定律

11、i，所以ab中的電流大小不變，故b錯誤；安培力fbil，電流大小不變，磁感應(yīng)強度減小，則安培力減小，故c錯誤；導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受合力為零，對其受力分析，水平方向靜摩擦力f與安培力f等大反向，安培力減小，則靜摩擦力減小，故d正確答案：d針對訓(xùn)練3(多選)兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為l，底端接阻值為r的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場垂直，如圖所示除電阻r外其余電阻不計現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則()a金屬棒向下運動時，流過電阻r的電流方向為abb釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gc金屬棒的速

12、度為v時，所受的安培力大小為fd電阻r上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量解析：導(dǎo)體棒下落過程中切割磁感線，回路中形成電流，根據(jù)楞次定律判斷電流的方向，流過電阻r電流方向為ba，故a錯誤；金屬棒釋放瞬間，速度為零，感應(yīng)電流為零，由于彈簧處于原長狀態(tài)，因此金屬棒只受重力作用，故其加速度的大小為g，故a正確；當(dāng)金屬棒的速度為v時，由f安bilbl，故c正確；當(dāng)金屬棒下落到最底端時，重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和焦耳熱，所以r上產(chǎn)生的總熱量小于金屬棒重力勢能的減少量，故d錯誤答案：bc主題4電磁感應(yīng)中的能量問題1能量轉(zhuǎn)化在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，通過外力克服安培力做功，把機械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，克服安

13、培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，即在電路中就產(chǎn)生多少電能若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；若電路為非純電阻電路，則電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，比如：用電器有電動機，一部分轉(zhuǎn)化為機械能2一般思路(1)分析回路，分清電源和外電路(2)分清哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化如：做功情況能量轉(zhuǎn)化的特點滑動摩擦力做功有內(nèi)能產(chǎn)生重力做功重力勢能必然發(fā)生變化克服安培力做功必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做了多少功，就有多少電能產(chǎn)生安培力做正功電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(3)根據(jù)能量守恒列方程求解3電能的三種求解思路(1)利用克服安培力做功求解，

14、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，相應(yīng)的其他能量的減少量等于產(chǎn)生的電能(3)利用電路特征來求解，通過電路中所消耗的電能來計算【典例4】如圖所示，mn、pq為足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)0.2 m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角30°，n、q間連接一個電阻r0.1 ，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度b0.5 t一根質(zhì)量m0.03 kg的金屬棒正在以v1.2 m/s的速度沿導(dǎo)軌勻速下滑，下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好金屬棒及導(dǎo)軌的電阻不計，g10 m/s2，sin 37°0.60，cos 37°0.80.求：(1)電阻r中電流

15、的大小；(2)金屬棒與導(dǎo)軌間的滑動摩擦因數(shù)的大?。?3)對金屬棒施加一個垂直于金屬棒且沿導(dǎo)軌平面向上的恒定拉力f0.2 n，若金屬棒繼續(xù)下滑x0.14 m后速度恰好減為0，則在金屬棒減速過程中電阻r中產(chǎn)生的焦耳熱為多少？解析：(1)感應(yīng)電動勢eblv0.5×0.2×1.2 v0.12 v，感應(yīng)電流i a1.2 a.(2)導(dǎo)體棒受到的安培力f安bil0.5×0.2×1.2 n0.12 n.金屬棒勻速下滑，根據(jù)平衡條件可知mgsin ff安0，且fnmgcos 0，又ffn，代入數(shù)據(jù)，解得0.25.(3)從施加拉力f到金屬棒停下的過程中，由能量守恒定律，得(

16、fmgsin mgcos )xqmv2，代入數(shù)據(jù)，解得產(chǎn)生的焦耳熱q1.04×102 j.答案：(1)1.2 a(2)0.25(3)1.04×102 j針對訓(xùn)練4.(2014·廣東卷)如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管p和塑料管q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()a在p和q中都做自由落體運動b在兩個下落過程中的機械能都守恒c在p中的下落時間比在q中的長d落至底部時在p中的速度比在q中的大解析：由于電磁感應(yīng)，在銅管p中還受到向上的磁場力，而在塑料管中只受到重力，即只在q中做自由落體運動，故選項a、b錯誤；而在p中加速度較小，

17、故選項c正確而選項d錯誤答案：c統(tǒng)攬考情1感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判斷和電動勢的簡單計算，磁感應(yīng)強度、磁通量、電動勢、電壓、電流隨時間變化的圖象，以及感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流隨線框位移變化的圖象，是高頻考點，以選擇題為主2滑軌類問題、線框穿越有界勻強磁場、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化等綜合問題，能很好地考查考生的能力，備受命題專家的青睞真題例析(2015·課標(biāo)全國卷)如圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為b，方向平行于ab邊向上當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，a、b、c三點的電勢分別為ua、ub、uc.已知bc邊的長度為l.下列判斷正確的是()aua>uc金屬

18、框中無電流bub>uc金屬框中電流方向沿abcacubcbl2金屬框中無電流dubcbl2金屬框中電流方向沿acba解析：當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)動時，穿過直角三角形金屬框abc的磁通量恒為0，所以沒有感應(yīng)電流，由右手定則可知，c點電勢高，ubcbl2，故c正確，a、b、d錯誤答案：c 針對訓(xùn)練(2017·全國卷)掃描隧道顯微鏡(stm)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌為了有效隔離外界振動對stm的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右

19、振動的衰減最有效的方案是()abcd解析：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)生變化在a圖中系統(tǒng)振動時在磁場中的部分有時多有時少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，阻礙系統(tǒng)的振動，故a正確；而bcd三個圖均無此現(xiàn)象，故錯誤答案：a1(2016·江蘇卷)(多選)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)生聲音，下列說法正確的有()a選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作b取走磁體，電吉他將不能正常工作c增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢d磁振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化解析：銅不可以被磁化，

20、則選用銅質(zhì)弦，電吉他不能正常工作，故a錯誤；取走磁體，就沒有磁場，振弦不能切割磁感線產(chǎn)生電流，電吉他將不能正常工作，故b正確；根據(jù)en可知，增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢，故c正確；磁振動過程中，磁場方向不變，但磁通量有時變大，有時變小，則線圈中的電流方向不斷變化，故d正確答案：bcd2.(2017·全國卷)如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一u形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直金屬桿pq置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路pqrs，一圓環(huán)形金屬線框t位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面現(xiàn)讓金屬桿pq突然向右運動，在運動開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是()apqr

21、s中沿順時針方向，t中沿逆時針方向bpqrs中沿順時針方向，t中沿順時針方向cpqrs中沿逆時針方向，t中沿逆時針方向dpqrs中沿逆時針方向，t中沿順時針方向解析：因為pq突然向右運動，由右手定則可知，pqrs中有沿逆時針方向的感應(yīng)電流，穿過t中的磁通量減小，由楞次定律可知，t中有沿順時針方向的感應(yīng)電流，d正確，abc錯誤答案：d3(2016·浙江卷)如圖所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10 匝，邊長la3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則()a兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流ba、b線圈中感應(yīng)

22、電動勢之比為91ca、b線圈中感應(yīng)電流之比為34da、b線圈中電功率之比為31解析：根據(jù)楞次定律可知，原磁場向里增大，則感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反，因此感應(yīng)電流為逆時針，故a錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，e， 而sl2, 因此電動勢之比為91，故b正確；線圈中電阻r，而導(dǎo)線長度ln×4l，故電阻之比為31, 由歐姆定律可知i，則電流之比為31, 故c錯誤；電功率p，電動勢之比為91，電阻之比為31，則電功率之比為271，故d錯誤答案：b4(2017·全國卷)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t0時刻進入磁場線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時，感應(yīng)電動勢取正)下列說法正確的是()圖(a)圖(b)a磁感應(yīng)強度的大小為0.5 tb導(dǎo)線框運動速度的大小為0.5 m/sc磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外