物理選修32人教全程導學筆記第四章電磁感應章末總結

章末總結一、楞次定律的理解與應用1．感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．感應電流的磁場方向不一定與原磁場方向相反，只有在磁通量增加時兩者才相反，而在磁通量減少時兩者是同向的．2．“阻礙”并不是“阻止”，而是“延緩”，回路中的磁通量變化的趨勢不變，只不過變化得慢了．3．“阻礙”的表現(xiàn)：“增反減同”、“來拒去留”、“增縮減擴”等．例1(2017·余姚中學高二上學期期中)如圖1甲所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中通有變化電流i，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，圖甲中箭頭方向為電流正方向，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為FN，則()圖1A．t1時刻FN>G，P有收縮的趨勢B．t2時刻FN＝G，此時穿過P的磁通量為0C．t3時刻FN＝G，此時P中無感應電流D．t4時刻FN<G，此時穿過P的磁通量最小答案A解析當螺線管中電流增大時，其形成的磁場不斷增強，因此線圈P中的磁通量向下增大，根據(jù)楞次定律可知線圈P中產(chǎn)生的感應電流的磁場將阻礙其磁通量的增大，故線圈有收縮的趨勢，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流(從上向下看)，由安培定則可判斷，螺線管下端為N極，線圈等效成小磁鐵，N極向上，則此時FN>G，故A正確；當螺線管中電流不變時，其形成的磁場不變，線圈P中的磁通量不變，因此線圈中無感應電流產(chǎn)生，線圈和螺線管間無相互作用力，故t2時刻FN＝G，此時穿過P的磁通量不為零，故B錯誤；t3時刻螺線管中電流為零，但是線圈P中磁通量是變化的，因此此時線圈中有感應電流，故C錯誤；t4時刻電流不變時，其形成的磁場不變，線圈P中磁通量不變，故D錯誤．二、電磁感應中的圖象問題對圖象的分析，應做到：(1)明確圖象所描述的物理意義；(2)明確各種物理量正、負號的含義；(3)明確斜率的含義；(4)明確圖象和電磁感應過程之間的對應關系．例2如圖2所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛線兩側有方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度等大反向．菱形閉合導線框ABCD位于紙面內(nèi)且對角線AC與虛線垂直，磁場寬度與對角線AC長均為d，現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過磁場，以逆時針方向為感應電流的正方向，則從C點進入磁場到A點離開磁場的過程中，線框中電流i隨時間t的變化關系可能是()圖2答案D解析導線框ABCD在進入左邊磁場時，由楞次定律和安培定則可以判斷出感應電流的方向應為正方向，選項B、C不可能；當導線框ABCD一部分在左磁場區(qū)，另一部分在右磁場區(qū)時，線框中的最大電流要加倍，方向與剛進入時的方向相反，選項D可能，選項A不可能．電磁感應中圖象類選擇題的兩個常見解法1排除法：定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢增大還是減小、變化快慢均勻變化還是非均勻變化，特別是物理量的正負，排除錯誤的選項.2函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關系，然后由函數(shù)關系對圖象作出分析和判斷，這未必是最簡捷的方法，但卻是最有效的方法.三、電磁感應中的電路問題求解電磁感應中電路問題的關鍵是分清楚內(nèi)電路和外電路．“切割”磁感線的導體和磁通量變化的線圈都相當于“電源”，該部分導體的電阻相當于內(nèi)電阻，而其余部分的電阻則是外電阻．例3把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖3所示，一長度為2a、電阻等于R、粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求：圖3(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；(2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率．答案(1)eq\f(4Bav,3R)方向由N→Meq\f(2,3)Bav(2)eq\f(8B2a2v2,3R)解析(1)把切割磁感線的金屬棒看成一個內(nèi)阻為R、電動勢為E的電源，兩個半圓環(huán)看成兩個并聯(lián)電阻，畫出等效電路如圖所示．等效電源電動勢為：E＝Blv＝2Bav.外電路的總電阻為：R外＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝eq\f(1,2)R.金屬棒上電流大小為：I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(2Bav,\f(1,2)R＋R)＝eq\f(4Bav,3R).電流方向從N流向M.根據(jù)閉合電路歐姆定律知，棒兩端的電壓為電源路端電壓．UMN＝IR外＝eq\f(2,3)Bav.(2)圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為：P＝IE＝eq\f(8B2a2v2,3R).電磁感應中電路問題的分析方法：1明確電路結構，分清內(nèi)、外電路，畫出等效電路圖.2根據(jù)產(chǎn)生感應電動勢的方式計算感應電動勢的大小，如果是磁場變化，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)計算；如果是導體切割磁感線，由E＝Blv計算.3根據(jù)楞次定律或右手定則判斷感應電流的方向.4根據(jù)電路組成列出相應的方程式.四、電磁感應中的力電綜合問題此類問題涉及電路知識、動力學知識和能量觀點，綜合性很強，解決此類問題要注重以下三點：(1)電路分析①找“電源”：確定出由電磁感應所產(chǎn)生的電源，求出電源的電動勢E和內(nèi)阻r.②電路結構分析：弄清串、并聯(lián)關系，求出相關部分的電流大小，為求安培力做好鋪墊．(2)力和運動分析①受力分析：分析研究對象(常為金屬桿、導體線圈等)的受力情況，尤其注意安培力的方向．②運動分析：根據(jù)力與運動的關系，確定出運動模型，根據(jù)模型特點，找到解決途徑．(3)功和能量分析①做功分析：找全力所做的功，弄清功的正、負．②能量轉化分析：弄清哪些能量增加，哪些能量減少，根據(jù)功能關系、能量守恒定律列方程求解．例4(2016·平湖市聯(lián)考)如圖4所示，MN、PQ為足夠長的平行金屬導軌，間距L＝0.50m，導軌平面與水平面間夾角θ＝37°，N、Q間連接一個電阻R＝5.0Ω，勻強磁場垂直于導軌平面向上，磁感應強度B＝1.0T．將一根質(zhì)量為m＝0.050kg的金屬棒放在導軌的ab位置，金屬棒及導軌的電阻不計．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導軌向下運動過程始終與導軌垂直，且與導軌接觸良好．已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.50，當金屬棒滑行至cd處時，其速度大小開始保持不變，位置cd與ab之間的距離s＝2.0m．已知g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：圖4(1)金屬棒沿導軌開始下滑時的加速度大??；(2)金屬棒到達cd處的速度大??；(3)金屬棒由位置ab運動到cd的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量．答案(1)2.0m/s2(2)2.0m/s(3)0.10J解析(1)設金屬棒開始下滑時的加速度大小為a，則mgsinθ－μmgcosθ＝ma解得a＝2.0m/s2(2)設金屬棒到達cd位置時速度大小為v，閉合電路