高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象

,第,2,章,楞次定律和,自感现象,第2章楞次定律和自感现象,1,网络构建,客观,简明,了然,2,分类突破,整合,释疑,点拨,章末整合提升,1网络构建 客观简明了然 2分类突破,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-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,.,一、对楞次定律的理解和应用,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,(,),A.,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,图,1,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,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；,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,由于螺线管,b,中的电流增大，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,.,答案,D,由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增强，线圈a中的,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,.,二、电磁感应中的图象问题,例,2,(,2016,云南第一次检测,),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,例2(2016云南第一次检测)如图2甲所示，线圈ABC,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,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；而其余部分的电路则是外电路,.,三、电磁感应中的电路问题,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,.,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：,例,3,如图,3,甲所示，在水平面上固定有长为,L,2 m,、宽为,d,1 m,的金属,U,形导轨，在,U,形导轨右侧,l,0.5 m,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,0.1 kg,的导体棒以,v,0,1 m/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,0.1,，导轨与导体棒单位长度的电阻均为,0.1/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,10 m/s,2,),例3如图3甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,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,.,四、电磁感应中的动力学问题,例,4,U,形金属导轨,abcd,原来静止放在光滑绝缘的,水,平,桌面上，范围足够大、方向竖直向上的匀强,磁场,穿过,导轨平面，一根与,bc,等长的金属棒,PQ,平行,bc,放,在,导轨上，棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱,e,、,f,.,已知磁感应强度,B,0.8 T,，导轨质量,M,2 kg.,其中,bc,段长,0.5 m,，,bc,段电阻,R,0.4,，其余部分电阻不计；金属棒,PQ,质量,m,0.6 kg,、电阻,r,0.2,、与导轨间的动摩擦因数,0.2.,若向导轨施加方向向左、大小为,F,2 N,的水平拉力，如图,4,所示,.,求导轨的最大加速度、最大电流和最大速度,(,设导轨足够长，,g,取,10 m/s,2,).,图,4,例4U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水图4,解析,导轨受到,PQ,棒水平向右的摩擦力,f,mg,，根据牛顿第二定律并整理得,F,mg,F,安,Ma,，刚拉动导轨时，,I,感,0,，安培力为零，导轨有最大加速度,随着导轨速度的增大，感应电流增大，加速度减小，当,a,0,时，速度最大,.,设速度最大值为,v,m,，电流最大值为,I,m,，此时导轨受到向右的安培力,F,安,BI,m,L,解析导轨受到PQ棒水平向右的摩擦力fmg，根据牛顿第二,F,mg,BI,m,L,0,答案,0.4 m,/s,2,2 A,3 m/,s,FmgBImL0答案0.4 m/s22 A3,五、电磁感应中的能量问题,1.,过程分析,(1),电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程,.,(2),电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有,“,外力,”,克服安培力做功,.,此过程中，其他形式的能转化为电能,.,“,外力,”,克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能,.,五、电磁感应中的能量问题,2.,求解思路,(1),若回路中电流恒定，可以利用电路结构及,W,UIt,或,Q,I,2,Rt,直接进行计算,.,(2),若电流变化，则：,利用克服安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；,利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能,.,2.求解思路,例,5,如图,5,所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角,30,的斜面上，导轨电阻不计，间距,L,0.4 m,导轨所在空间被分成区域,和,，两区域的边界与斜面的交线为,MN,，,中的匀强磁场方向垂直斜面向下，,中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为,B,0.5 T,在区域,中，将质量,m,1,0.1 kg,，电阻,R,1,0.1,的金属条,ab,放在导轨上，,ab,刚好不下滑然后，在区域,中将质量,m,2,0.4 kg,，电阻,R,2,0.1,的光滑导体棒,cd,置于导轨上，由静止开始下滑,cd,在滑动过程中始终处于区域,的磁场中，,ab,、,cd,始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取,g,10 m/s,2,，问：,图,5,例5如图5所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30,图,5,图5,(1),cd,下滑的过程中，,ab,中的电流方向；,(2),ab,刚要向上滑动时，,cd,的速度,v,多大；,(3),从,cd,开始下滑到,ab,刚要向上滑动的过程中，,cd,滑动的距离,x,3.8 m,，此过程中,ab,上产生的热量,Q,是多少,解析,(1),根据右手定则判知,cd,中电流方向由,d,流向,c,，故,ab,中电流方向由,a,流向,b,.,(2),开始放置,ab,刚好不下滑时，,ab,所受摩擦力为最大摩擦力，设其为,F,max,，有,F,max,m,1,g,sin,(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；解析(1)根据,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,答案,(1),由,a,流向,b,(2)5 m/s,(3)1.3 J,答案(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J,高中物理鲁科版选修3-2ppt课件：第2章-楞次定律和自感现象,