专题4-1电磁感应单元知识脉络与核心素养-）2.docx

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1、(一)本章知识脉络相互联系、转化相互联系、转化划时代奥斯特梦圆“电生磁”的发现法拉第心系“磁生电”闭合电路产生感应电*、* 口、小变磁场强弱发生变化 磁通量发流的条件I寸八s变回路面积变化生变化变B与S夹角变化感应电流J楞次定律多用于回路中磁感应强度变化时 的方向右手定则多用于研究导体切割磁感线时感应电动伍=譬多用于回路中磁感应强度变化时势的大小七=8小多用于研究导体切割磁感线时特殊的电磁 感应现象互感与自感涡流.电磁阻尼和电磁驱动(-)本章核心素养解析1.科学思维对楞次定律的理解和应用(I)楞次定律揭示了判断感应电流方向的规律，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，其核

2、心思想是阻碍，楞次定律提供了判断感应电流方向的基本方法。(2)楞次定律的扩展含义，即从磁通量变化的角度看，感应甩流的磁场表现为“增反减同”；从磁体与回 路的相对运动角度看，表现为“来拒去留”；从回路面积看，表现为“增缩减扩”；从导体中原电流的变化(自 感)看，表现为“增反减同”。(3)楞次定律体现了电磁感应现象符合能量守恒定律。在电磁感应过程中其他形式的能与电能相互转化, 但总能最守恒，能最守恒定律丰富了我们处理电磁感应问题的思路。1.如图所示，在光滑水平面上有一水平放置的金属弹簧圆环，在它正上方有一磁性很强的条形磁铁，不 计空气阻力，当条形磁铁运动时，下列说法中正确的是()A.条形磁铁水平向

3、右运动时，金属环将随着向右运动，同时圆环的面积变大B.条形磁铁水平向右运动时，金属环将随着向左运动，同时圆环的面积变小C.条形磁铁竖直下落过程中，磁铁减速运动，同时圆环的面积变小且对桌面压力变大D.条形磁铁竖直下落过程中，磁铁减速运动，同时圆环的面积变大且对桌面压力变小【答案】AC2.物理观念电磁感应中的电路问题(1)在电磁感应现象中，导体切割磁感线或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相 当于电源。因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起。(2)解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的大小和方向。确定内电路和外电路，画

4、等效电路图。运用闭合电路欧姆定律，串、并联电路的性质，电功率等公式求解。(3)与上述问题相关的几个知识点：电源电动势或E=BLvp闭合电路欧姆定律/=品通过导体的电荷量夕=。=甯2 .如图所示，在两条平行光滑的导轨上有一金属杆ab,外加磁场跟凯道平面垂直，导轨上连有两个定 值电阻(Ri = 5Q, R2=6Q)和滑动变阻器Ro,电路中的电压表量程为。10V,电流表的量程为。3A,把 Ro调至30C,用户=40N的力使金属杆时垂直导轨向右平移，当金属杆时达到稳定状态时，两块电表中有 一块表正好满偏，而另一块表还没有达到满偏，求此时金属杆而速度的大小(其他电阻不计)。【答案】lm/s3 .物理观念

5、一电磁感应中的力学问题(I)导体中的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处 理此类问题的基本方法：用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。求回路中的电流强度的大小和方向。分析研究导体受力情况(包括安培力)。列动力学方程或平衡方程求解。学科*网(2)电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析:导体受力而 运动产生感 应电动势St第安T0T噩-S运感应电动势变化周而更始地循环，达到稳定状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。两种运动状态的处理思路：达到稳定运动状态后，导体匀速运动，受力平衡，应根据平

6、衡条件合外力为零，列式分析平衡 态。导体达到稳定运动状态之前，往往做变加速运动，处于非平衡态，应根据牛顿第二定律或结合功能 关系分析非平衡态。(4)电磁感应中的动力学临界问题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。基本思路：导体受外力运动感应电动势一感应电流导体安培力一合外力变化一加速度变化一 速度变化一临界状态一 列式求解。3 .如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用九、12分别表示线框时边和 边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线00,平行，线框平面与磁 场方向垂

7、直。设0。，下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象可能反映线框下落过程中速度 v随时间，变化的规律()【答案】BCD4 .科学思维电磁感应的图象问题(1)图象问题的特点考杳方式比较灵活，有时根据电磁感应现象发生的过程，确定图象的正确与否，有时依据不同的图象， 进行综合计算。(2)解题关键弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解 决问题的关键。(3)解决图象问题的般步骤明确图象的种类，即是图还是冲一，图，或者E/图，/一/图等。分析电磁感应的具体过程。用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律

8、写出函数关系式。根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。画图象或判断图象。特别提醒：对图象的理解，应做到“四明确一理解”(1)明确图象所描述的物理意义：明确各种“+”、“一”的含义；明确斜率的含义；明确图象和电磁感应 过程之间的对应关系。(2)理解三个相似关系及其各自的物理意义：y、Av.与8、AB、%、/、普、务空、华分别 反映了 I，、B、G变化的快慢。4 .如图甲所示，正六边形导线框“反的放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强 度B随时间/的变化关系如图乙所示。，=0时刻，磁感应强度8的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流 顺时针方向为正、竖直边cd所受安

9、培力的方向水平向左为正。则下面关于感应电流，和cd所受安培力尸随 时间/变化的图象正确的是()【答案】AC5 .物理观念电磁感应中的能量转化问题分析(1)过程分析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。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。当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量。安培力做功的过程，是电能转化为其他 形式能的过程，安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。(2)求解思路利

10、用安培力做的功求解：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；利用电路特征求解：即根据电路结构直接计算电路中所产生的电能。5.如图甲，足够长的两平行光滑金属导轨，间距L=0.5m,导轨平面与水平面成。=3()。角，定值电阻R =0.5Q导轨上停放着一质量根=0.2kg、内阻不计的金属杆C。，导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度 8= 1T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上.现用一垂直于金属杆C。的拉力F,沿导轨斜面方向向 上拉杆，使之由静止开始沿导轨向上运动，并开始计时。收取10m/s2)试求：(1)当速度达到l

11、m/s时，回路的电流；(2)若拉力的功率恒为7.5W, CD杆的最大速度；(3)若运动过程中，回路中电流的平方随时间f变化的1图线如图乙所示,4s内C。移动的距离为竽m, 求这4s内拉力所做的功。【答案】(1)1 A (2)3m/s (3)9.73J【解析】(1)感应电动势：E=BLv=0.5V电流：/=誓=1人(3)由乙图得4s末的电流为2A,据：得：v/=2m/so由动能定理得：Wf- W交一侬sinO=/v?-0安培力做的功等于回路中电流产生的焦耳热。/2由图象得：W玄= Q=心=4J,所以，W=eJ=9.73J。学*科网牛刀小试1.如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动.现蹄形磁

12、铁逆时针转动（从上往下看）则矩形线 圈中产生的感应电流情况和运动情况为（）A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C.线圈转动中，感应电流方向不断变化D.线圈转动中，感应电流方向始终是。-TCd【答案】BC2 . 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上 方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中 心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是（）A,圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针

13、的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动【答案】AB3 .如图，直角三角形金属框放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为8,方向平行于他边向上.当 金属框绕岫边以角速度切逆时针转动时，。，b, c三点的电势分别为Ub，已知。边的长度为，.下 列判断正确的是（）A. UaUc，金属框中无电流B. UbUc，金属框中电流方向沿。一6一caC. UtH = Bl2co,金属框中无电流D.以二夕炉/，金属框中电流方向沿acba【答案】C【解析】 金属框。儿平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B, D错误；转动过程

14、中反边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断以&., UbUc，选 项A错误；由转动切割产生感应电动势的公式得4c二一5必。选项C正确.4 .两根金属导轨平行放置在倾角为族30。的斜面上，导轨左端接有电阻R=10C,导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度4=0.5。质量为0.1kg,电阻可不计的金属棒而静止释放，沿导轨下滑。如图1所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m,金属棒他下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属 棒下滑=3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s。求此过程中电阻中产生的热量。【答案】1J解法2：当金属棒速据-法拉第电由以上各式下滑过程据度恰好达到最大速

15、度时，受力分析，则?gsin0 = O.5N 磁感应定律：E=BLv ；据闭合电路欧姆定律：昧:,FkBIL 解得F 4-0.2N；所以导体受到的摩擦力为/=0.3N动能定理得：mgh-Q-fh/sinO = mv2/2-O ；解得G = lJo学*科网5 .如图所示，固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO、MM PQ、MN的电阻不计，间距为k、 M两端接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向卜.的磁感应强度8:0.2T的匀强磁场中.电阻均为,=0.1。, 质量分别为“=300g和机2=500g的两金属棒L、小平行的搁在光滑导轨上，现固定棒Li，心2在水平恒力 F=0.8N的作用下，由静止开始做加速运动，试求：(1)当电压表的读数为U=0.2V时，棒办的加速度多大？(2)棒Li能达到的最大速度vm.(3)若在棒心达到最大速度外时撤去外力R并同时释放棒L，求棒心达到稳定时的速度值。【答案】(1) 1.2m/52 (2) 16/7?/5 (3) 10,77/5当L2所受安培力厂产产时，棒有最大速度v.,此时电路中电流为贝I：F安=及mFa=F2Fr由得：v = 6m lsm B2 d2(3)撤去F后，棒做减速运动，L做加速运动，当两棒达到共同速度u八时，心有稳定速度，对此过 程有：.m2匕”=(?| +62)口共:.v产匕” =Om/s /1 + m2