物理第一轮导学案复习(电磁感应)教师用.doc

电磁感应【课题】电磁感应现象及楞次定律【目标】1、通过探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。2、体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量变化”的方式和途径，并用来分析一些实际问题。自主学习：一、电磁感应现象感应电流产生的条件1、内容：只要通过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生2、条件：_；_3、磁通量发生变化=2-1，一般存在以下几种情形：投影面积不变，磁感应强度变化，即=BS； 磁感应强度不变，投影面积发生变化，即=BS。其中投影面积的变化又有两种形式：A处在磁场的闭合回路面积发生变化，引起磁通量变化；B闭合回路面积不变，但与磁场方向的夹角发生变化，从而引起投影面积变化磁感应强度和投影面积均发生变化，这种情况少见。此时，=B2S2-B1S1；注意不能简单认为=BS。 二、感应电流方向楞次定律1、感应电流方向的判定：方法一：右手定则 ； 方法二：楞次定律。2、楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。3、楞次定律的理解：掌握楞次定律，具体从下面四个层次去理解：谁阻碍谁感应电流的磁通量阻碍原磁场的磁通量阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身如何阻碍原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原 磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”阻碍的结果阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少4、判定感应电流方向的步骤： 首先明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量是如何变化的（是增大还是减小） 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向“增反减同” 利用安培定则确定感应电流的方向5、楞次定律的“阻碍”含义可以推广为下列三种表达方式：阻碍原磁通量（原电流）变化（线圈的扩大或缩小的趋势）“增反减同” 阻碍（磁体的）相对运动，（由磁体的相对运动而引起感应电流）“来推去拉” 从能量守恒角度分析：能量的转化是通过做功来量度的，这一点正是楞次定律的根据所在，楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。注意：有时应用推广含义解题比用楞次定律本身方便得多。6、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应用（1）应用现象（2）应用区别：关键是抓住因果关系因电而生磁(IB) 安培定则因动而生电(v、BI安）右手定则因电而受力(I、BF安）左手定则习题精炼例1如图，线圈L1，铁芯M，线圈L2都可自由移动，S合上后使L2中有感应电流且流过电阻R的电流方向为ab，可采用的办法是 ( )A使L2迅速靠近L1 B断开电源开关SC将铁芯M插入 D将铁芯M抽出 MNQPabcd例24如图所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方法没有画出，Q的输出端ab和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t至t时间段内弹簧线圈处在收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是（ ）例3如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经表示左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是（ ）A当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点为等电势C当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点例4 如图所示，光滑固定导体M、N水平放置，两根导体捧P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）A、P、Q将互相靠拢 B、P、Q将互相远离C、磁铁的加速度仍为g D、磁铁的加速度小于g例5如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t0时，磁感应强度为B0,此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导这种情况下B与t的关系式。【限时训练】1、如图所示，一条形磁铁从静止开始穿过采用双线绕成的闭合线圈，条形磁铁在此过程中做（ ）A减速运动B匀速运动C自由落体运动D非匀变速运动2、如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是（ ）A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移 D匀强磁场均匀增加3、如图所示，在直导线下方有一矩形线框，当直导线中通有方向如图示且均匀增大的电流时，线框将( )A有顺时针方向的电流 B有逆时针方向的电流C靠近直导线 D远离直导线线圈铁芯铝环电源4、绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起若保持电键闭合，则 （ ）A铝环不断升高 B铝环停留在某一高度C铝环跳起到某一高度后将回落D如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变三、电磁感应中的能量转化和图象问题【知识要点回顾】1电磁感应现象实质是不同形式能量转化的过程(1)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，其他形式的能量转化为电能，当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量(2)“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能(3)解决这类问题的基本方法是：用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；画出等效电路，求出回路中消耗电功率的表达式；分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到导体做功的功率的变化与回路中电功率的变化所满足的方程2物理图象是一种形象直观的“语言”，它在电磁感应中也有广泛的应用(1)理解B-t、-t、e-t、i-t等图象的意义和联系(2)从给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(3)由给定的图象分析或求解相应的物理量【要点讲练】例高频焊接原理示意如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接时产生的热量较大可采用（）A增大交变电流的电压 B增大交变电流的频率C增大焊接缝的接触电阻 D减少焊接缝的接触电阻例在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（甲）所示，01 s内磁场方向垂直线框平面向下圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，如图（乙）所示若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的（设向右的方向为静摩擦力的正方向）（ ）例3如图所示，倾角=30、宽度L=1 m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1 T、范围充分大的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直用平行于导轨、功率恒为6 W的牵引力F牵引一根质量为m=0.2 kg、电阻R=1 的放在导轨上的金属棒ab，由静止开始沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直)当ab棒移动2.8 m时，获得稳定速度，在此过程中，克服安培力做功为5.8 J(不计导轨电阻及一切摩擦，g取10 m/s2)，求：(1)ab棒的稳定速度(2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间限时训练1.如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦 (1)由b向a方向看到的装置如图1 52所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； (2)在加速下滑过程中，当杆ab的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值2. (2001年高考试题)如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平地面上，两轨道间距L0.20 m，电阻R1.0 ；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动测得力F与时间t的关系如下图所示求杆的质量m和加速度at/s481216202428O123456F/NRFlB图13.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆(见图)，金属杆与导轨的电阻不计；均匀磁场竖直向下用与导轨平行的恒定力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会改变，v和F的关系如图 (取重力加速度g=10ms 2)(1)金属杆在匀速运动之前做作什么运动?(2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感应强度B为多大?(3)由F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?4如图所示，倾角=30、宽度L=1 m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1 T、范围充分大的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。用平行于导轨、功率恒为6 W的牵引力F牵引一根质量为m=0.2 kg、电阻R=1 的放在导轨上的金属棒ab，由静止开始沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直)。当ab棒移动2.8 m时，获得稳定速度，在此过程中，克服安培力做功为5.8 J(不计导轨电阻及一切摩擦，g取10 m/s2)，求：(1)ab棒的稳定速度。(2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。