第2章 电磁感应 章末素养提升 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修 第二册（人教版2019，浙江）

DIERZHANG 第二章 章末素养提升 再现素养 知识 物理观念 感应电流的方向 1.楞次定律：感应电流的磁场总要 引起感应电流的______________ 2.右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使 指向导线运动的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向 阻碍 磁通量的变化 垂直 拇指 四指 物理观念 感应电动势的大小 1.E＝ ，适用于一切电磁感应现象 2.导体棒平动切割磁感线E＝ ，θ为v与B的夹角 3.导体棒转动切割磁感线：E＝_______ 感生电场 认为，磁场变化时会在空间激发一种_____ 涡流 当线圈中的 随时间变化时，线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作________ Blvsin θ 麦克斯韦 电场 电流 涡电流 物理观念 电磁阻尼和电磁驱动 1.电磁阻尼：当导体在 中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是 导体的运动 2.电磁驱动：若磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到 的作用， 使导体运动起来 磁场 阻碍 安培力 安培力 物理观念 互感和自感 1.互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的 时，它所产生的 会在另一个线圈中产生____________ 2.自感：当一个线圈中的 变化时，它所产生的变化的磁场在 激发出的感应电动势 3.自感电动势：由于自感而产生的感应电动势E＝　 ，其中 是 ；L是 _，简称自感或电感。单位： ，符号：____ 磁场的能量 线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给____，储存在 中 电流变化 变化的磁场 感应电动势 电流 线圈本身 电流的变化率 自感系数 亨利 H 磁场 磁场 科学思维 物理模型 能用磁感线与匀强磁场等模型综合分析电磁感应问题 类比分析法 涡流、电磁阻尼和电磁驱动现象的类比 能量守恒的思想 能从能量的视角分析解释楞次定律，解释生产生活中的各种电磁感应现象 科学探究 1.会对影响感应电流方向的因素提出问题、合理的猜想、获取证据、得出结论并进行解释等过程，提升科学探究素养 2.会设计磁通量增加和磁通量减少的实验情境来探究规律，会根据电流表指针偏转方向确定感应电流的方向，会针对条形磁体在闭合线圈中插入、拔出的过程，观察现象并设计表格记录相关数据 3.会引入“中间量”探究表述感应电流方向的规律，会概括总结规律并从能量守恒角度理解“阻碍”的含义 科学态度与责任 1.通过实例了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动、互感与自感现象的利弊以及它们在生产生活中的应用 2.通过了解众多电磁感应现象在生产生活中的应用，体会科学、技术、社会之间的紧密联系 (2022·宁波市高二期末)如图所示，一个闭合金属圆环用绝缘细线悬挂于O点，O点正下方有垂直于纸面向里的匀强磁场，A、B为该磁场的竖直边界，O点在磁场中轴线上，将圆环拉离磁场从B边界右侧静止释放，圆环在摆动过程中所在平面始终垂直于磁场，若不计空气阻力，则 A.在进入磁场过程中，圆环会受到水平方向的安培力 B.在进入磁场过程中，圆环会受到与速度方向相反的 　安培力 C.圆环向左穿过磁场后，能摆到和释放位置一样的高度 D.圆环最终将静止在O点正下方 例1 √ 提能综合 训练 在进入磁场过程中，圆环切割磁感线的有效长度等于圆环与磁场边界相交时两个交点之间的距离，由于两交点的连线是竖直的，所以安培力是水平的，A正确，B错误； 圆环穿过磁场过程中，要产生感应电流，产生热量，损失机械能，不能摆到和释放位置一样的高度，C错误； 圆环最终将在磁场中摆动，不会静止，D错误。 如图所示，正方形金属线圈abcd边长为L，电阻为R。现将线圈平放在粗糙水平传送带上，ab边与传送带边缘QN平行，随传送带以速度v匀速运动。匀强磁场的边界PQNM是平行四边形，磁场方向垂直于传送带向上，磁感应强度大小为B，PQ与QN夹角为45°，PM长为2L，PQ足够长，线圈始终相对于传送带静止，在线圈穿过磁场区域的过程中，下列说法正确的是 A.线圈感应电流的方向先是沿abcda后沿adcba B.线圈受到的静摩擦力先增大后减小 C.线圈始终受到垂直于PQ向右的静摩擦力 D.线圈受到摩擦力的最大值为 例2 √ 线圈进入磁场时磁通量增大，离开磁场时磁通量减小，由楞次定律可知感应电流的方向先沿adcba后沿abcda，故A错误； 因线圈切割磁感线的有效长度先变大，后变小，再变大，再变小，感应电流和安培力大小也做同样变化，线圈始终相对于传送带静止做匀速运动，线圈受到的静摩擦力与安培力等大反向，说明静摩擦力先变大，后变小，再变大，再变小，故B错误； 由左手定则知安培力方向垂直于PQ向左，静摩擦力和安培力等大反向，说明静摩擦力垂直PQ向右，故C正确； (2023·杭州市学军中学高二周测)如图所示，在光滑的水平桌面上放置有一个由同种材料制成的粗细均匀的金属线框，总电阻为R。AC＝CD＝2a，AG＝GF＝FE＝ED＝a，各边交界处均为直角。竖直向下的匀强磁场磁感应强度大小为B，其左边界与线框ED边平行，其他方向上足够宽。外 例3 力作用下，让线框沿CD方向以速度v0匀速进入磁场，DE边与磁场左边界重合时开始计时，则金属线框进入磁场的整个过程中，A、C间电势差UAC，EF边所受安培力F随时间t变化的图像中正确的是 √ (2023·浙江6月选考)如图所示，质量为M、电阻为R、长为L的导体棒，通过两根长均为l、质量不计的导电细杆连在等高的两固定点上，固定点间距也为L。细杆通过开关S可与直流电源E0或理想二极管串接。在导体棒 例4 所在空间存在磁感应强度方向竖直向上、大小为B的匀强磁场，不计空气阻力和其它电阻，重力加速度为g。开关S接1，当导体棒静止时，细杆与竖直方向的夹角固定点θ＝ ；然后开关S接2，棒从右侧开始运动完成一次振动的过程中 √ 根据楞次定律可知导体棒从右向左运动时，产生的感应电流与二极管正方向相同，部分机械能转化为焦耳热，导体棒从左向右运动时，产生的感应电动势与二极管正方向相反，无机械能损失，当导体棒运动到最低 点且速度为零时，导体棒损失的机械能转化为焦耳热Q′ 根据B选项分析，导体棒第二次经过最低点时的速度小于第一次经过最低点时的速度，根据E＝BLv，可知棒两次过最低点时感应电动势大小不相等，故D错误。 (多选)如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R，建立Ox轴平行于金属导轨，在0≤x≤4 m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度B随坐标x(以m为单位)的分布规律为B＝0.8－0.2x(T)，金属棒ab在外力作用下从x＝0处沿导轨向右运动，ab始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。设在金属棒从x1＝1 m处，经x2＝2 m到x3＝3 m的过程中，电阻R的电功率始终保持不变，则 A.金属棒做匀速直线运动 B.金属棒运动过程中产生的电动势始终不变 C.金属棒在x1与x2处受到磁场的作用力大小之比为3∶2 D.金属棒从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电荷量之比为5∶3 例5 √ √ √ 由感应电动势E＝BLv可知，B随着距离均匀减小，则v一直增大，故棒做加速直线运动，故A错误； 由功率的计算式P＝I2R＝ ，知道由于金属棒从x1＝1 m经x2＝2 m到x3＝3 m 的过程中，电阻R的电功率保持不变，所以电动势E不变，电流I不变，选项B正确； 由于金属棒从x1＝1 m经x2＝2 m到x3＝3 m的过程中，流过电阻R的电流相等，再由安培力公式F＝BIL，所以F–x图像如图所示； n Bl2ω L 线圈受到安培力最大时线圈对角线和PQ重合F＝B··L＝，由前面分析可知静摩擦力和安培力等大反向，故线圈受到摩擦力的最大值为，故D错误。 在0～时间内，只有DE边向右切割磁感线，感应电动势E1＝Bav0，A、C间电势差UAC＝E1＝Bav0＝0.25Bav0， 在～时间内，FG进入磁场，FG边、DE边均向右切割磁感线，则E2＝B·2a·v0，A、C间电势差UAC＝E2＝B·2av0＝0.5Bav0，故A、B错误； 则有I2＝＝，EF边所受安培力F＝BI2a＝，故C正确，D错误。 在0～时间内，电流I1＝＝，EF边在磁场中的长度在逐渐增大， 在时刻，有F1＝，在～时间内，EF边完全进入磁场， 则EF边所受安培力F＝BI1l＝BI1v0t＝， A.电源电动势E0＝R B.棒消耗的焦耳热Q＝(1－)Mgl C.从左向右运动时，最大摆角小于 D.棒两次过最低点时感应电动势大小相等 当开关接1时，对导体棒受力分析如图所示，根据几何关系可得Mg＝BIL，解得I＝，根据闭合电路欧姆定律有I＝，解得E0＝，故A错误； ＝(1－)Mgl， 根据楞次定律可知导体棒完成一次振动速度为零时，导体棒高度高于最低点，所以棒消耗的焦耳热Q<Q′＝(1－)Mgl，故B错误； 根据B选项分析可知，导体棒运动过程中，机械能转化为焦耳热，所以从左向右运动时，最大摆角小于，故C正确； 由安培力公式F＝BIL知，＝＝＝，故C正确； 图像与坐标轴围成的面积表示克服安培力做的功，由W克安＝Q知，＝＝，热量Q＝I2Rt，热量之比为5∶3，电流相同说明时间之比为5∶3，因此电荷量＝＝＝，故D正确。 $$