第二章 章末总结-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版选择性必修第二册）

第二章  章末总结

要点归纳

知识点一、楞次定律的理解和应用

1．楞次定律解决的问题是感应电流的方向问题，它涉及到两个磁场，感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系．

2．对“阻碍的理解”

(1)阻碍原磁场的变化．“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转．

(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流．

(3)阻碍不是相反，当原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动．

(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能量转化为电能，因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现．

3．运用楞次定律处理问题的思路

(1)判定感应电流方向问题的思路

运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”．

①明确原磁场：弄清原磁场的方向以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“阻碍”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，运用安培定则判断出感应电流方向．

(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略

在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动．

知识点二、电磁感应中的力学问题

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用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电流的方向和感应电动势的大小．

②求出回路中电流的大小．

③分析研究导体受力情况(包括安培力，用左手定则确定其方向)

④列出动力学方程或者平衡方程求解．

感应电流→感应电流→通电导体受到安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始的循环，循环结束时，加速度为零，导体达稳定状态，速度达到最值．

知识点三、电磁感应中的电路问题

在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．

解决电路问题的基本方法：

①用法拉第电磁感应定律或楞次定律确定感应电动势的大小和方向．

②画出等效电路图．

③运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质，电功率等公式进行求解．

知识点四、 电磁感应中的图象问题

电磁感应中常常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、安培力或外力随时间变化的图象．

这些图象问题大体上可以分为两类：

①由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象．

②由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．

不管是何种类型，电磁感应中的图象问题往往需要综合右手定则、左手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决．

知识点五、电磁感应中的能量问题

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作用，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，其它形式的能量转化为电能，“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其它形式的能转化为电能．

当感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式的能量，安培力做功的过程，是电能转化为其它形式的能的过程，安培力做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能量.

典例分析

一、楞次定律的应用

例1 如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合。若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是(　　)

解析 闭合铜环下落过程的侧视图如图所示，据右手定则或楞次定律可知闭合铜环在原点O上方和下方时电流方向相反，D错。闭合铜环从Ⅰ位置到Ⅱ位置过程电动势E变大，Ⅲ位置速度与磁感线平行，E＝0，闭合铜环下落过程加速运动，且在原点O下方速度较大，电动势E的最大值比上方E的最大值大，A、C错，B对。

答案　B

归纳总结：分析电磁感应图象问题的一般步骤

(1)明确图象的种类，即是B－t图象还是Φ－t图象，或者E－t图象、i－t图象等。

(2)分析电磁感应的具体过程。

(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。

(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。

(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。

(6)画图象或判断图象。

二、闭合线圈问题

例2 如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N＝100，边长ab＝1.0 m、bc＝0.5 m，电阻r＝2 Ω。磁感应强度B在0～1 s内从零均匀变化到0.2 T，在1～5 s内从0.2 T均匀变化到－0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求：

(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；

(2)在1～5 s内通过线圈的电荷量q；

(3)在0～5 s内线圈产生的焦耳热Q。