物理人教版学案与测评第9章-电磁感应(课件).ppt
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1、第九章 电磁感应第1节 电磁感应现象 楞次定律 例 1 (2009浙江)如图所示,在磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd,用绝缘轻质细杆悬挂在O点并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是( ) A.abcda B.dcbad C.先是dcbad, 后是abcda D.先是abcda, 后是dcbad【解析】由楞次定律,刚开始磁通量减小,后来磁通量增大,由“增反减同”再结合安培定则,可知电流方向是dcbad.【答案】B 感应电流
2、的方向原磁场方向与磁通量增减 感应电流的磁场方向【点拨】1.电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示,现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电【解析】感应电流的磁场要阻碍线圈磁通量的增加.由图可知N极靠近,穿过线圈的向下的磁感线条数要增加,则感应电流的磁感线方向要向上以阻碍其增加,再根据安培定则可判断感应电流方向从b到a,则电容器C下极板带正电.故D选项正确.【答案】D例2 如图所示,当磁铁突然
3、向铜环运动时,铜环的运动情况是( )A.向右摆动 B.向左摆动C.静止 D.不能判定【点拨】(1)可采用常规法和推广含义法.(2)应用常规法分析铜环受力时可采用电流元法或等效法.【解析】 方法1(电流元法):画出磁铁磁感线分布如图甲所示,当磁铁向环运动时,由楞次定律判断出铜环的感应电流方向如图甲所示,把铜环的电流等效为多段直线电流元,取上、下两小段电流研究,由左手定则判出两段电流受力如图示,由图可联想到整个铜环所受合力向右,则A选项正确.方法2(等效法):磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁,则两磁铁有排斥作用,故A正确.方法3(来拒去留法):磁铁向右运动时,由楞次定律
4、的另一种表述得知铜环产生的感应电流总是阻碍导体间的相对运动,则磁铁和铜环间有排斥作用,故A正确. 【答案】A2. (2008上海)老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆可绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是( )A.磁铁插向左环,横杆发生转动B.磁铁插向右环,横杆发生转动C.无论磁铁插向左环还是右环, 横杆都不发生转动D.无论磁铁插向左环还是右环, 横杆都发生转动【解析】由题图可知,左环没有闭合,在磁铁插入过程中,不产生感应电流,故横杆不发生转动.右环闭合,在磁铁插入过程中,产生感应电流,横杆将发生转动.选
5、项B正确.【答案】B例3 如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN.当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是( )A.向右匀加速运动B.向左匀加速运动C.向右匀减速运动D.向左匀减速运动【点拨】综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行分析.【解析】设PQ向右运动,用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上,若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是NM,对MN用左手定则判定可知MN向左运动,可见A错误.若PQ向右减速运动,则穿过L1的磁通量减少,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方
6、向是MN,用左手定则判定可知MN是向右运动,可见C正确.同理设PQ向左运动,用上述方法可判定B正确,D错误.本题应选BC.【答案】 BC3.如图所示,金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时,铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引 ( )A.向右做匀速运动B. 向左做匀速运动C. 向右做减速运动D. 向右做加速运动【解析】根据楞次定律的推广含义,只有螺线管中电流减小时(无论方向如何)铜环才能被吸引,故ab棒应减速运动(无论方向如何),选项C正确.【答案】CA.当AB不动而CD向右滑动时,I0且沿顺时针方向B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时,I=0C.当AB、CD都
7、向右滑动且速度大小相等时,I0D.当AB、CD都向右滑动,且AB速度大于CD时,I0且沿 顺时针方向例 如图所示,MN、GH为平行导轨,AB、CD为跨在导轨上的两根横杆,导轨和横杆均为导体.有匀强磁场垂直于导轨所在平面.用I表示回路中的电流( )【错解】CD【剖析】多选了C项,错解原因认为导体棒切割磁感线,电路中就产生了感应电流,其实电路中产生了电动势(AB、CD间均有电势差),但在回路中相互抵消,因此没有电流,从磁通量的角度看,磁通量也没有变化.其他选项的分析如下:当AB不动而CD向右滑动时,穿过回路ABDC的磁通量在增加,由楞次定律可知回路中产生沿逆时针方向的电流,A错误;当AB向左、CD
8、向右滑动时,穿过回路ABDC的磁通量在增加,回路中有电流,B错误;当AB、CD都向右滑动,且AB速度大于CD时,穿过回路ABDC的磁通量在减少,由楞次定律可知回路中产生顺时针方向的电流,D正确.【答案】D第2节 法拉第电磁感应定律 自感和涡流例1(2009广东物理)(15分)如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路.线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示.图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计.在0至t1时间内求:(1)通过电阻R1上的电流大
9、小和方向.(2)通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量.【点拨】(1)根据两个定律求解电动势的大小和方向.(2)根据闭合电路的欧姆定律求电流的大小.(3)根据q=It求电量,用Q=I2Rt求热量.【解析】满分展示(1)由图象分析可知,在0至t1时间内B/t=B0/t0, 1分由法拉第电磁感应定律有E=n/t=nB/tS, 2分而S=r22, 1分由闭合电路的欧姆定律有I1=E/(R1+R), 2分联立以上各式解得通过电阻R1上的电流大小为I1=nB0r22/(3Rt0), 2分由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a. 1分(2)通过电阻R1上的电量q=I1t1=nB0r22t
10、1/(3Rt0 ) , 3分通过电阻R1上产生的热量Q=I12R1t1=2n2B022r24t1/(9Rt02 ). 3分1.如图所示,通有稳恒电流的长直螺线管竖直放置,铜环R沿螺线管的轴线加速下落.在下落过程中,环面始终保持水平.铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3.位置2处于螺线管的中心,位置1、3与位置2等距离.设重力加速度为g,则下列说法错误的是( )A.a1a2g B.a3a1gC.a1a3a2D.a3a1a2【解析】本题更直接的方法是应用楞次定律的广义表述:感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因.当铜环经过1位置时,正在靠近螺线管,铜环受到的磁场力阻碍
11、铜环靠近螺线管(来拒),则加速度a1g;当铜环经过位置3时,正在远离螺线管,铜环受到的磁场力阻碍铜环远离螺线管(去留),则加速度a3g;当铜环经过2位置时,环中磁通量最大,且运动方向与磁场平行,故不产生感应电流,则加速度a2g.又由于从1位置经2位置到3位置的过程中,铜环的速度在逐渐增加,即v3v1,故铜环在3位置处所磁通量的变化率大,根据法拉第电磁感应定律在3位置产生的感应电流大,因此在3位置受磁场力比在1位置时所受磁场力大,故a1a3.选项A、B、D正确.【答案】 ABD例2 在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.2T,有一水平放置的光滑框架,宽度为l=0.4 m,如图所示框架上
12、放置一质量为0.05 kg,电阻为1 的金属杆cd,框架电阻不计.若cd杆以恒定加速度a=2 m/s2,由静止开始做匀变速运动,则:(1)在5 s内平均感应电动势 是多少?(2)第5 s末,回路中的电流 多大?(3)第5 s末,作用在cd杆上 的水平外力多大?【点拨】(1)分清求解感应电动势时用速度的平均值还是瞬时值.(2)求解第(3)问时合理应用牛顿第二定律.【解析】(1)5 s内的位移x=1/2at2=25 m,5 s内的平均速度v=x/t=5 m/s,(也可用v=(0+v5/)2求解)故平均感应电动势E=Blv=0.4 V.(2)第5 s末:v=at=10 m/s,此时感应电动势:E=B
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