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第一章 电磁感应
物理·选修3-2(JK)
章末整合提升
第一章 电磁感应
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电磁感应eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(电磁感应现象的定义:磁生电的现象,感应电动势\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(定义,大小\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(E=\f(ΔΦ,Δt)(单匝) E=n\f(ΔΦ,Δt)(多匝),E=BLvsin α(α为B与v的夹角))))),感应电流\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(定义,产生条件,方向判定\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(右手定则,楞次定律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(内容,不同的表述形式,实质)))),应用:涡流,涡流加热,制动,探测)),自感\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(定义,断电自感和通电自感分析,自感系数:单位、意义、大小决定因素,日光灯:结构、工作原理))))
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1.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.
专题一 楞次定律的理解及应用
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2.楞次定律说明电磁感应现象是符合能量守恒定律的,因此我们可以将楞次定律的含义推广为“感应电流的效果,总是要反抗产生感应电流的原因”.这些原因包括外磁场变化、相对位置变化、相对面积变化和导体中电流变化.这样运用推广的含义解题,特别是判断闭合导体的运动要比应用楞次定律本身去判断简便得多.
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【例1】 圆形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1-1所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是
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图1-1
A.线圈a中将产生顺时针方向(俯视)的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力将增大
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【解析】 通过螺线管b的电流如图所示,
根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下,滑片P向下滑动,接入电路的电阻减小,
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电流增大,所产生的磁场的磁感应强度增大,根据楞次定律可知,a线圈中所产生的感应电流生成的磁场方向竖直向上,再由右手螺旋定则可得线圈a中的感应电流方向为逆时针方向(俯视),A错误;由于螺线管b中的电流增大,所产生的磁感应强度增大,线圈a中的磁通量应变大,B错误;根据楞次定律可知,线圈a有缩小的趋势,线圈a对水平桌面的压力增大,C错误、D正确.
【答案】 D
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1.图像的种类
常涉及的图像有:B-t图像、Φ-t图像、v-t图像、I-t图像等.
2.图像问题的大致分类
(1)由给定的电磁感应过程选出或者画出正确的图像.
(2)由给定的有关电磁感应的图像分析电磁感应的过程,求解有关物理量.
专题二 电磁感应现象中的图像问题
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3.解决这类问题的注意事项
(1)从磁通量的变化是否均匀为突破口,从而判定感应电动势(电流)的大小是否恒定,运用楞次定律(或右手定则)确定感应电动势(电流)的方向.根据题意确定物理量的正负以及在坐标中的范围.
(2)分析时要充分利用法拉第电磁感应定律,有些图像问题还需要结合其等效电路图辅助分析.
(3)注意理解图像的物理意义,把图像和实际过程紧密联系起来,既能把实际过程转化成图像,又能够把图像还原到实际过程.
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【例2】 (2018·全国卷Ⅱ)如图1-2,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下.一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动.线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是
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图1-2
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【答案】 D
【解析】 设线框运动的速度为v,则线框向左匀速运动第一个eq \f(l,2v)的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为E=2Bdv(d为导轨间距),电流i=eq \f(E,R),回路中电流方向为顺时针;第二个eq \f(l,2v)的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为