第六章 电磁感应（复习课件）物理沪科版选择性必修第二册

章末复习与巩固 第六章 电磁感应 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=_______ 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 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 n Blvsin θ Bl2ω 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”的意义 科学态度 与责任 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、社会之间紧密的联系 阻碍 磁通量 磁通量 导体 切割 感生 动生 变化率 Blv 知识网络构建 【典例1】如图所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直(未画出)，那么AB两端的电势差大小为 A.2BωR2 B.3BωR2 C.4BωR2 D.5BωR2 √ 解析 AB两端的电势差大小等于导体棒AB中感应电动势的大小，为E=B×2R=B×2R×=4BωR2，故选C。 【典例2】如图甲所示，一线圈匝数为100，横截面积为0.01 m2，匀强磁场与线圈轴线成30°角向右穿过线圈。若在2 s时间内磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，则该段时间内线圈两端a、b之间的电势差Uab为 A.- V B.2 V C. V D.从0均匀变化到2 V √ 解析 与线圈轴线成30°角向右穿过线圈的磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有 E=n=nScos 30° 由题图乙可知= Wb/s=2 Wb/s 代入数据得E= V 根据楞次定律及安培定则知a点的电势低于b点的电势，则Uab=- V，故A正确。 【典例3】 如图所示，质量为m的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。当一个竖直放置的条形磁体贴近线圈，沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、匀速经过时，线圈始终保持不动。重力加速度为g,则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况，以下判断正确的是 A.FN先大于mg，后小于mg B.FN一直大于mg C.Ff先向左，后向右 D.线圈中的电流方向始终不变 √ 解析 根据“来拒去留”，磁体靠近线圈时受到斜向上的 斥力，由牛顿第三定律知，线圈受到斜向下的斥力， 故线圈受到的支持力FN大于重力mg，磁体远离线圈 时，线圈受到斜向上的引力，支持力FN小于重力mg， 故A正确，B错误； 整个过程磁体对线圈的作用力都有向右的分量，即线圈一直有向右运动的趋势，摩擦力的方向始终向左，C错误； 由于线圈中的磁通量先变大后变小，方向不变，故磁体靠近和远离线圈时，线圈中电流方向相反，D错误。 【典例4】 如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源和开关K，则下列说法正确的是 A.K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈c中有感 　应电流，线圈a中没有感应电流 B.K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，线圈a中有感 　应电流，线圈c中没有感应电流 C.在K闭合的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时感应电流，有扩张趋势 D.在K闭合的一瞬间，线圈c中有顺时针方向的瞬时感应电流，有收缩趋势 √ 解析 在K闭合电路稳定后，在断开K的一瞬间，穿过线圈 a、c中的磁通量均发生变化，均有感应电流产生，故 A、B错误； 在K闭合的一瞬间，线圈b中产生顺时针方向的电流， 线圈a、c内磁场垂直纸面向里增大，根据楞次定律的推论、右手螺旋定则，可知线圈a、c中均有逆时针方向的瞬时感应电流，a有扩张的趋势，c有收缩的趋势，故C正确，D错误。 【典例5】半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R的均匀金属棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强 磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器。金属棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计。 下列说法正确的是 A.金属棒中电流从A流向B B.金属棒两端电压为Bωr2 C.电容器的M板带负电 D.电容器所带电荷量为CBωr2 √ 解析 金属棒绕O逆时针匀速转动，根据右手定则可知金属棒中电流从B流向A，故A错误； 金属棒转动产生的电动势为E=Br=Br=Bωr2，切割磁感线的金属棒相当于电源，金属棒两端电压相当于电源的路端电压，则金属棒两端电压为U=E=Bωr2，故B正确； 金属棒A端相当于电源正极，则电容器的M板带正电，故C错误； 由C=，可得电容器所带电荷量为Q=CBωr2，故D错误。 【典例6】如图所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小分别为B、2B，磁场方向相反，且与纸面垂直，两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L，在y轴方向足够宽。现有一对角线长为L的正方形导线框，顶点a在y轴上，从图示x=0位置开始，在外力F的作用下向右沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。在运动过程中，对角线ab边始终与磁场的边界垂直。 线框中感应电动势E大小、感应电流i大小、线框所受安培力F安大小、通过横截面电荷量q，这四个量分别与线框顶点a移动的位移x的关系图像中正确的是 √ 解析 在x=0~L过程中，切割磁感线的有效长度 从0均匀增大到L，然后又从L均匀减小到 0，当x≤时，感应电动势为E=2Bxv，电 流为I==，安培力F安=2BIx=，通过导线横截面电荷量为q=，当L<x≤2L时，感应电动势大小、感应电流大小为第一过程的3倍，当2L<x≤3L时，感应电动势大小、感应电流大小为第一过程的2倍，故A错误，B正确； F安、q与x不是一次函数关系，故C、D错误。 【典例7】如图甲所示，两平行金属导轨ab、cd与水平面的夹角为37°，间距L=0.5 m，a、c间接阻值R=2 Ω的定值电阻，在轨道间加一宽为l=0.4 m的有界匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度大小B=2 T，边界与斜面底边平行。现将质量m=0.1 kg的金属棒MN垂直放置于导轨上，并由静止释放，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，从金属棒开始运动到离开磁场的过程中，金属棒的机械能E和位移x之间的关系 如图乙所示，0~0.2 m、0.4~0.6 m内的图线为直线。取斜面底边重力势能为零，不计轨道和棒的电阻，重力加速度取10 m/s2。sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求： (1)金属棒与斜面间的动摩擦因数； 答案　0.5　 解析 由题图乙可知，0~0.2 m内金属棒在磁场区域上方运动，摩擦力做功导致其机械能减小，可得ΔE=-μmgxcos 37°，解得μ=0.5 (2)金属棒穿过磁场的过程中，棒的最大速率及回路中产生的焦耳热。 答案　0.4 m/s　0.112 J 金属棒进入磁场后，做加速度减小的加速运动，加速度为零时，金属棒的速度达到最大，此后安培力恒定，则金属棒的机械能均匀减小，结合题图乙可知，x=0.4 m时，恰好是金属棒加速度为零的时候，则有mgsin 37°=μmgcos 37°+，解得v=0.4 m/s 金属棒在磁场中运动的过程对应题图乙 0.2~0.6 m内图线，由能量守恒可得 =μmgx'cos 37°+Q 解得Q=0.112 J。 仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 谢君一赏 n $