内容正文:
章末总结
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要点突破·素能提升
知识总结·基础巩固
知识总结·基础巩固
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重难点主题一 “三定则一定律”的综合应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较
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比较项目 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律
适用场合 判断电流周围的磁感线方向 判断通电导线在磁场中所受的安培力方向 判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向 判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向
因果关系 因电而生磁(I→B) 因电而受力(I、B→F安) 因动而生电(v、B→I感) 因磁通量变化而生电(ΔΦ→I感)
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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,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动。则PQ所做的运动是( )
A.向右加速运动
B.向左减速运动
C.向右减速运动或向左加速运动
D.向右加速运动或向左减速运动
例 1
C
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解析:C 根据安培定则可知,MN处于ab产生的垂直纸面向里的磁场中,MN在磁场力作用下向右运动,说明MN受到的磁场力方向向右,由左手定则可知电流由M指向N,L1中感应电流的磁场方向向上,由楞次定律可知,线圈L2中产生的磁场应该是向上减弱,或向下增强;再由右手定则可知PQ可能是向右减速运动或向左加速运动,故C正确,A、B、D错误。
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重难点主题二 电磁感应中的“导轨+杆”模型
1.模型概述
对杆在导轨上运动组成的系统,杆在运动中切割磁感线产生感应电动势,并受到安培力的作用改变运动状态最终达到稳定的运动状态,该系统称为“导轨+杆”模型。
2.模型分类及分析方法
根据杆的数目,对于“导轨+杆”模型题目,又常分为单杆模型和双杆模型。
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(1)单杆模型是电磁感应中常见的物理模型,此类问题所给的物理情景一般是导体棒垂直切割磁感线,在安培力、重力、拉力作用下的变加速直线运动或匀速直线运动,所涉及的知识有牛顿运动定律、功能关系、能量守恒定律等。此类问题的分析要抓住三点:
①杆的稳定状态一般是匀速运动(达到最大速度或最小速度,此时合力为零);
②整个电路产生的电能等于克服安培力所做的功;
③电磁感应现象遵从能量守恒定律。
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(2)双杆类问题可分为两种情况:一是“假双杆”,甲杆静止不动,乙杆运动。其实质是单杆问题,不过要注意问题包含着一个条件:甲杆静止、受力平衡。另一种情况是两杆都在运动,对于这种情况,要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减。
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例 2
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(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和达到稳定状态后导体棒ab中的电流强度I;
(2)如果导体棒ab从静止释放沿导轨下滑x后达到稳定状态,这一过程回路中产生的电热是多少?
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[跟踪训练]
1.(“三定则一定律”的综合应用)如图所示,在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨MN和PQ,在两导轨之间竖直放置通电螺线管,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左右两侧,保持开关闭合,最初两金属棒处于静止状态。当滑动变阻器的滑动触头向左滑动时,两根金属棒与导轨构成的回路中感应电流方向(俯视图)及ab、cd两棒的运动情况是( )
A.感应电流为顺时针方向,两棒相互靠近
B.感应电流为顺时针方向,两棒相互远离
C.感应电流为逆时针方向,两棒相互靠近
D.感应电流为逆时针方向,两棒相互远离
D
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解析:D 当变阻器滑片向左滑动时,电路的电流变大,线圈的磁场增加;根据安培定则由电流方向可确定线圈的磁场方向垂直于导轨向下;由于线圈处于两棒中间,所以穿过两棒所围成的磁通量变大,由楞次定律的“增反减同”可得,线框abdc 产生逆时针方向感应电流; ab棒处于垂直向上的磁场,且电流方向a→b,根据左手定则可知安培力方向向左;cd棒处于垂直向上的磁场,且电流方向d→c,根据左手定则可知安培力方向向右,两棒相互远离,选项D正确。
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3.(电磁感应中的“导轨+双杆”模型)(多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、c