高中物理第一章电磁感应章末复习课课件教科版选修32

第一章 电磁感应 章末复习课
[体系构建]
[巩固层·知识整合]
[核心速填] 1．“磁生电”的发现：__法__拉__第___发现“磁生电”． 2．感应电流产生条件：_电__路__闭__合__、__磁__通__量__发__生__变__化___． 3．感应电流方向的判断：_楞__次__定__律___、__右__手__定__则___．
如图 1-1 所示，线圈 abcd 每边长 l＝0.20 m，线圈质量 m1＝0.10 kg、电阻 R＝0.10 Ω，重物质量为 m2＝0.14 kg.线圈上方的匀强磁场磁感应强 度 B＝0.5 T，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为 h＝0.20 m．重物从 某一位置下降，使 ab 边进入磁场开始做匀速运动，求线圈做匀速运动的速度．
图 1-3

【解析】 设 OA 杆转至题中所示位置时，金属环
A、D 间的两部分电阻分别为 R1、R2，其等效电路如图 B、 所示，则电路中的总电流为
I＝RE总＝R2＋R4E＋R并＝3412RB＋ωRl2并，式中 R 并＝RR1＋1RR2 2.因为 R1＋R2＝R 为定值，故当 R1＝R2 时，R 并有最大值，最大值为R4；当 R1＝0 或 R2＝0 时，R 并有最小值，最小值为 0，因此电流的最小值和最大值分别为
2mF0l，B 正确；根据运动学公式得 t＝va＝ 2Fm0l，C 错误；线框的 ad 边与 磁场边界 MN 重合时，根据 3F0－B2Rl2v＝ma，得 R＝B2l2 2mlF0，D 正确．]
电磁感应中的电路问题
电磁感应问题往往和电路问题联系在一起，解决这类问题的基本方法是： 1．确定电源，产生感应电动势的那部分电路就相当于电源，利用法拉第 电磁感应定律确定其电动势的大小，利用右手定则或楞次定律确定其方向以 及感应电流的方向，需要强调的是：在电源内部电流是由负极流向正极的， 在外部从正极流向外电路，并由负极流入电源．
Imin＝3412RB＋ω14l2R＝B2ωRl2，Imax＝3412RB＋ωl02 ＝2B3ωRl2. 所以B2ωRl2≤I≤2B3ωRl2.
【答案】 B2ωRl2≤I≤2B3ωRl2
[一语通关] 电磁感应中电路问题的分析方法 1明确电路结构，分清内、外电路. 2根据产生感应电动势的方式计算感应电动势的大小，如果是磁场变 化，由 E＝ΔΔΦt 计算；如果是导体切割磁感线，由 E＝Blv 计算. 3根据楞次定律判断感应电流的方向. 4根据电路组成列出相应的方程式.
图 1-1
【解析】 线圈在匀速上升时受到的安培力 F 安、绳子的拉力 F 和重力
m1g 相互平衡，即 F＝F 安＋m1g
①
重物受力平衡：F＝m2g
②
线圈匀速上升，在线圈中产生的感应电流 I＝ER＝BRlv
③
线圈受到向下的安培力 F 安＝BIl
④
联立①②③④式解得 v＝m2－B2ml21gR＝4 m/s.
[提升层·能力强化]
电磁感应中的动力学问题 通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，从而引起导体速度、 加速度的变化． 1．基本方法 (1)由法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向． (2)求回路中的电流． (3)分析导体受力情况(包括安培力在内的全面受力分析)． (4)根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．
2．电磁感应中的动力学临界问题 (1)解决这类问题的关键是通过受力分析和运动状态的分析，寻找过程中 的临界状态，如速度、加速度为最大值、最小值的条件． (2)基本思路是：导体受外力运动―E＝―― BL→v 感应电动势―I＝―ER→感应电流 ―F＝ ――BI→L 导体安培力―→合外力变化―→加速度变化―→速度变化―→临界 状态―→列式求解．
2．分析电路结构，画出等效电路图，这一步关键是“分析”的到位与准 确，承上启下，为下一步的处理做好准备．
3．利用电路规律求解，主要还是利用欧姆定律、串并联电路中电功、电 热之间的关系等．
4．注意：电源两极间的电压为路端电压．
如图 1-3 所示，粗细均匀的金属环的电阻为 R，可绕轴 O 转动 的金属杆 OA 的电阻为R4，杆长为 l，A 端与环相接触，一阻值为R2的定值电阻 分别与杆的端点 O 及环边缘 D 连接．杆 OA 在垂直于环面向里、磁感应强度 为 B 的匀强磁场中，以角速度 ω 顺时针转动．求电路中总电流的变化范围．
ΔΦ 4．感应电动势的大小：E＝_n__Δ_t__，E＝_B_L_v_. 5．感应电动势的方向：电源内部_电__流___的方向． 6．电磁感应中能量的转化：___安_培__力____做负功，其他形式的能转化为电 能；__安__培__力__做正功，电能转化为其他形式的能．
7．自感现象 产生条件：线圈本身__电__流___发生变化； 自感系数：由线圈_本__身__性__质__决定；应用——日光灯． 8．涡流 涡流的防止和利用：电磁阻尼、电磁驱动．
甲
乙
图 1-2
A．线框的加速度为2mF0
B．线框的 ad 边出磁场时的速度为
2F0l m
C．线框在磁场中运动的时间为
ml F0
D．线框的总电阻为 B2l2
l 2mF0
BD [t＝0 时刻，感应电动势 E＝0，感应电流 I＝0，安培力 F 安＝BIL＝ 0.由牛顿第二定律得 F0＝ma，得 a＝Fm0，A 错误；根据公式 v2＝2al，得 v＝
【答案】 4 m/s
[一语通关] 电磁感应中力学问题的解题技巧 (1)将安培力与其他力一起进行分析． (2)要特别注意安培力的大小和方向都有可能变化，不像重力或其他力一 样是恒力． (3)列出稳定状态下的受力平衡方程往往是解题的突破口．
[针对训练] 1．(多选)如图 1-2 甲所示，MN 左侧有一垂直纸面向里磁感应强度大小 为 B 的匀强磁场．现将一质量为 m、边长为 l 的正方形金属线框置于该磁场 中，使线框平面与磁场方向垂直，且 bc 边与磁场边界 MN 重合．对线框施加 一按图 1-2 乙所示规律变化的水平拉力 F，使线框由静止开始向右做匀加速 直线运动；当 t＝0 时，拉力大小为 F0；线框的 ad 边与磁场边界 MN 重合时， 拉力大小为 3F0.则( )