专题八电磁感应.ppt
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1、返回返回返回返回备考方向要明了备考方向要明了主要问题主要问题综合应用动力学和能量观点分析和解决电磁感应过程中的综合应用动力学和能量观点分析和解决电磁感应过程中的运动和能量转化问题运动和能量转化问题主要考点主要考点楞次定律的理解和应用;楞次定律的理解和应用;电磁感应的图像问题;电磁感应的图像问题;电电磁感应过程中的动态分析问题;磁感应过程中的动态分析问题;综合应用电路知识和能综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题量观点解决电磁感应问题主要方法主要方法等效法等效法(产生感应电动势的部分等效为电源产生感应电动势的部分等效为电源);物理过物理过程的图像描述程的图像描述(图像法图像法);研究电磁感应
2、过程的动力学方研究电磁感应过程的动力学方法、能量方法法、能量方法返回返回主要策略主要策略在复习时要注意在复习时要注意“抓住两个定律、运用两种观点、分析一抓住两个定律、运用两种观点、分析一种电路种电路”,两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律;,两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律;两个观点是指动力学观点和能量观点;一种电路是指感应两个观点是指动力学观点和能量观点;一种电路是指感应电路。尤其要注意滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场的电路。尤其要注意滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场的问题等问题等返回返回返回返回返回返回一、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用一、安培定则、左手定则、右手
3、定则、楞次定律的应用(1)安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象。现象。基本现象基本现象应用的定则或定律应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场运动电荷、电流产生磁场安培定则安培定则磁场对运动电荷、电流作用力磁场对运动电荷、电流作用力左手定则左手定则电磁感电磁感应应部分导体切割磁感线运动部分导体切割磁感线运动右手定则右手定则闭合电路磁通量变化闭合电路磁通量变化楞次定律楞次定律返回返回(2)右手定则与左手定则的区别:抓住右手定则与左手定则的区别:抓住“因果关系因果关系”是解决问是解决问题的关键。题的关键。“因动而电因动而电”用右手定则,
4、用右手定则,“因电而力因电而力”用左手用左手定则。定则。(3)应用楞次定律的关键是正确区分所涉及的两个磁场:一应用楞次定律的关键是正确区分所涉及的两个磁场:一是引起感应电流的磁场,二是感应电流产生的磁场。是引起感应电流的磁场,二是感应电流产生的磁场。返回返回4.返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回1.运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路“一原、二感、三电流一原、二感、三电流”,即为:,即为:(1)明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况。明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况。(2)确定感应磁场:即根据楞次定律中的确定感应磁场:即根据楞
5、次定律中的“阻碍阻碍”原则,结合原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向。场的方向。(3)判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向。判断出感应电流方向。返回返回2楞次定律与右手定则的区别楞次定律与右手定则的区别(1)研究对象不同,楞次定律研究的是整个回路;而右手定研究对象不同,楞次定律研究的是整个回路;而右手定则研究的是闭合回路中的一部分导体,即一段导体做切则研究的是闭合回路中的一部分导体,即一段导体做切割磁感线运动。割磁感线运动。(2)适用范围不
6、同。楞次定律可应用于因磁通量变化引起感适用范围不同。楞次定律可应用于因磁通量变化引起感应电流的各种情况应电流的各种情况(包括一部分导体做切割磁感线运动的包括一部分导体做切割磁感线运动的情况情况),而右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁,而右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况感线运动的情况(也可说成楞次定律的一种特殊情况也可说成楞次定律的一种特殊情况)返回返回1如图如图82所示,矩形导线框所示,矩形导线框abcd与无限长与无限长通电直导线通电直导线MN在同一平面内,直导线中的在同一平面内,直导线中的电流方向由电流方向由M到到N,导线框的,导线框的ab边与直导线边与直导线平行
7、。若直导线中的电流增大,导线框中平行。若直导线中的电流增大,导线框中图图82将产生感应电流,导线框会受到安培力的作用,则以下将产生感应电流,导线框会受到安培力的作用,则以下关于导线框受到的安培力的判断正确的是关于导线框受到的安培力的判断正确的是()返回返回A导线框有两条边所受安培力的方向相同导线框有两条边所受安培力的方向相同B导线框有两条边所受安培力的大小相同导线框有两条边所受安培力的大小相同C导线框所受的安培力的合力向左导线框所受的安培力的合力向左D导线框所受的安培力的合力向右导线框所受的安培力的合力向右返回返回解析:解析:导线框导线框abcd处于通电直导线处于通电直导线MN电流的磁场中,由
8、电流的磁场中,由右手定则可得导线框右手定则可得导线框abcd处于垂直于纸面向里的磁场中,处于垂直于纸面向里的磁场中,当电流增强时,导线框中的磁通量增强,由楞次定律可得当电流增强时,导线框中的磁通量增强,由楞次定律可得感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外,所以导线框感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外,所以导线框abcd的感应电流为逆时针方向,的感应电流为逆时针方向,bc边与边与ad边,边,ab边与边与cd边电流边电流方向相反,由左手定则可得:方向相反,由左手定则可得:ab边安培力水平向右,大小边安培力水平向右,大小为为Fab,cd边安培力水平向左,大小为边安培力水平向左,大小为Fcd,由于,由于a
9、b边离导边离导线线MN较近,磁感应强度大,可得较近,磁感应强度大,可得FabFcd;bc边与边与ad边上边上的安培力方向分别竖直向下和竖直向上,由于这两边磁感的安培力方向分别竖直向下和竖直向上,由于这两边磁感线疏密情况相同,这两边的安培力平衡,可得导线框整体线疏密情况相同,这两边的安培力平衡,可得导线框整体所受的合力方向水平向右,所受的合力方向水平向右,B、D正确,正确,A、C错误。错误。答案:答案:BD返回返回返回返回1.电磁感应的图像问题大体可分为两类电磁感应的图像问题大体可分为两类(1)由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像。由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图像。(2)根据给定的有
10、关图像分析电磁感应过程,求解根据给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应物理量。相应物理量。返回返回2分析方法分析方法(1)不管何种类型,分析时均需利用右手定则、楞次定律和不管何种类型,分析时均需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律等规律。法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律等规律。(2)明确题目中规定的正方向,弄清回路中的感应电动势明确题目中规定的正方向,弄清回路中的感应电动势e、感应电流和磁感应强度感应电流和磁感应强度B的方向,并在相应的图像中用的方向,并在相应的图像中用正、负值来反映。正、负值来反映。3注意事项注意事项(1)图像中两坐标轴的意义。图像中两坐标轴
11、的意义。(2)图像中的正负与物理量正负的关系。图像中的正负与物理量正负的关系。(3)图像的斜率、截距的物理意义。图像的斜率、截距的物理意义。返回返回2(2011日照模拟日照模拟)如图如图83所示,所示,边长相等的正方形导体边长相等的正方形导体框与正方形匀强磁场区,其对框与正方形匀强磁场区,其对角线在同一水平线上,导体框角线在同一水平线上,导体框沿水平方向由沿水平方向由a到到b匀速通过垂直于纸面向外的磁场区,匀速通过垂直于纸面向外的磁场区,导体框中的电流随时间变化关系正确的是导体框中的电流随时间变化关系正确的是(顺时针方向电顺时针方向电流为正流为正)图图84中的中的()返回返回解析:解析:设导体
12、框沿水平方向匀速通过磁场区的速度大小为设导体框沿水平方向匀速通过磁场区的速度大小为v,刚进入磁场时,切割磁感线的有效长度为,刚进入磁场时,切割磁感线的有效长度为l2vt,所以感,所以感应电动势为应电动势为EBlv2Bv2t,由楞次定律知电流方向为顺时,由楞次定律知电流方向为顺时针方向;当导体框与磁场区重合时电流最大;导体框再向右针方向;当导体框与磁场区重合时电流最大;导体框再向右运动,电流逐渐减小,方向为逆时针方向,选项运动,电流逐渐减小,方向为逆时针方向,选项A正确。正确。答案:答案:A图图84返回返回返回返回1.电路问题电路问题(1)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用法拉
13、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。当切割磁感线的导体棒匀速运动或磁通量均匀变和方向。当切割磁感线的导体棒匀速运动或磁通量均匀变化时,感应电动势不变,是恒定电流的问题;当切割磁感化时,感应电动势不变,是恒定电流的问题;当切割磁感线的导体棒变速运动或磁通量非均匀变化时,则是变化电线的导体棒变速运动或磁通量非均匀变化时,则是变化电流的问题。流的问题。(2)画出等效电路,对整个回路进行分析,确定哪一部分是电画出等效电路,对整个回路进行分析,确定哪一部分是电源,哪一部分为负载以及负载间的连接关系。源,哪一部分为负载以及负载间的连接关系。(3)运用闭合电路欧姆定律,串、并联电路的特点,电
14、功率公运用闭合电路欧姆定律,串、并联电路的特点,电功率公式、焦耳定律以及能量转化及守恒定律,联立求解。式、焦耳定律以及能量转化及守恒定律,联立求解。返回返回2动力学问题动力学问题(1)(2)返回返回(3)在力和运动的关系中,要注意分析导体受力,判断在力和运动的关系中,要注意分析导体受力,判断导体加速度方向、大小及变化;加速度等于零时,速导体加速度方向、大小及变化;加速度等于零时,速度最大,导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特度最大,导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点。点。返回返回3能量问题能量问题(1)安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的安培力做的功是电能和其他形式的能之间相
15、互转化的“桥桥梁梁”,用框图表示如:,用框图表示如:(2)明确功能关系,确定有哪些形式的能量发生了转化。如明确功能关系,确定有哪些形式的能量发生了转化。如有摩擦力做功,必有内能产生;有重力做功,重力势能有摩擦力做功,必有内能产生;有重力做功,重力势能必然发生变化;安培力做负功,必然有其他形式的能转必然发生变化;安培力做负功,必然有其他形式的能转化为电能。化为电能。(3)根据不同物理情景选择动能定理、能量守恒定律或功能根据不同物理情景选择动能定理、能量守恒定律或功能关系,列方程求解问题。关系,列方程求解问题。返回返回3如图如图85甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,甲所示,不计电阻的平行金属
16、导轨竖直放置,导轨间距为导轨间距为L1m,上端接有电阻,上端接有电阻R3,虚线,虚线OO下下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m0.1kg、电阻电阻r1的金属杆的金属杆ab,从,从OO上方某处垂直导轨由静止上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的过程中的vt图像如图乙所示图像如图乙所示(取取g10m/s2)。求:。求:返回返回图图85(1)磁感应强度磁感应强度B;(2)杆在磁场中下落杆在磁场中下落0.1s的过程中电阻的过程中电阻R产生的热量。产生的热量。返回返回解析:
17、解析:(1)由图像知,杆自由下落由图像知,杆自由下落0.1s进入磁场以进入磁场以v1.0m/s做匀速运动做匀速运动产生的电动势产生的电动势EBLv杆中的电流杆中的电流I杆所受安培力杆所受安培力F安安BIL由平衡条件得由平衡条件得mgF安安代入数据得代入数据得B2T。(2)电阻电阻R产生的热量产生的热量QI2Rt0.075J。答案:答案:(1)2T(2)0.075J返回返回返回返回返回返回命题视角命题视角2如图如图88甲所示,在金属框甲所示,在金属框abcd平面内有空间分布均匀、平面内有空间分布均匀、大小和方向按图乙所示变化的磁场大小和方向按图乙所示变化的磁场(垂直纸面向里为磁感应强垂直纸面向里
18、为磁感应强度度B的正方向的正方向)。用。用i表示金属框中的感应电流表示金属框中的感应电流(图甲中所示的方图甲中所示的方向为正向为正),用,用F表示表示cd边所受的安培力边所受的安培力(水平向右为正方向水平向右为正方向),则,则图图89中的中的i、F随时间变化的图像正确的是随时间变化的图像正确的是()图图88返回返回图图89返回返回自主尝试自主尝试由楞次定律可知,由楞次定律可知,01s内,原磁场垂直纸面内,原磁场垂直纸面向外并且在均匀减小,金属框内产生大小不变的感应电流,向外并且在均匀减小,金属框内产生大小不变的感应电流,方向为逆时针方向方向为逆时针方向(负方向负方向);12s内,原磁场垂直纸面
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