2017-2018学年粤教版物理选修3-2（课件+检测）第一章第五节电磁感应规律的应用 （2份打包）

第一章　电磁感应 第五节　电磁感应规律的应用 学　习　目　标 重　点　难　点 1.了解法拉第电机工作原理. 2.理解电磁感应中的能量转化. 3.理解电磁感应中的图象、能量、动力学等综合问题． 重点 1.电磁感应中的内、外电路的分析. 2.电磁感应中的图象问题分析． 难点 应用动力学观点及能量转化的观点分析电磁感应中的综合问题. 知识点一　法拉第电机 提炼知识 1．法拉第电机工作原理． 法拉第最早设计的“铜盘发电机”如图所示，因为整个圆盘可看成是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，铜盘在垂直盘面的匀强磁场内匀速转动时，每根辐条在两磁极间切割磁感线，辐条就相当于电源，其中圆心为电源的一个极，铜盘的边缘为电源的另一个极．它可以通过导线对用电器供电，使之获得持续的电流． - - - 2．转动切割电动势的大小． (1)用E＝BLv求解． 直导线绕其一端在垂直匀强磁场的平面内转动时产生的感应电动势，计算公式E＝BLv，式中v是导体上各点切割速度的平均值，即v＝eq \f(0＋ωL,2)，所以E＝eq \f(1,2)BL2ω. (2)用E＝eq \f(ΔΦ,Δt)求解． 则Δt时间内回路面积的增加即为图示时刻的扇形面积．即ΔS＝eq \f(1,2)L·θL，而θ＝ωΔt，所以感应电动势E＝eq \f(ΔΦ,Δt)＝B·eq \f(ΔS,Δt)＝B·eq \f(1,2)L2ω＝eq \f(1,2)BL2ω. 3．电势高低的判断． 产生电动势的导体相当于电源，在电源内部电动势的方向从低电势指向高电势，即电源内部电流方向由负极流向正极． 判断正误 (1)在闭合电路中，电流总是由高电势流向低电势的．(×) (2)如图所示，通过右手定则可判断出电流由外边缘流向内侧，由此可判断出内侧O点为正极．(√) 小试身手 1．如图所示，一个绕圆心轴MN匀速转动的金属圆盘，匀强磁场垂直于圆盘平面，磁感应强度为B，圆盘中心和圆盘边缘通过电刷与螺线管相连，圆盘转动方向如图所示，则下述结论中正确的是(　　) A．圆盘上的电流由圆心流向边缘 B．圆盘上的电流由边缘流向圆心 C．金属圆盘上各处电势相等 D．螺线管产生的磁场，F端为N极 解析：当圆盘转动方向如题图所示时，根据右手定则可判断出圆盘上的感应电流方向是从圆心流向边缘的，故A是正确的，B是错误的； 由于圆盘上存在感应电流，故其上的电势并不相等，C错误；由螺线管中的电流方向，由安培定则可判断出E端为N极，故D是错误的． 答案：A 知识点二　电磁感应中的能量转化 提炼知识 在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，如果电路闭合，电路中会产生感应电流，而导体又处在磁场中，因此导体将受到安培力的作用．如图所示，导体ab向右运动，会产生由b流向a的感应电流，在磁场中，通电导体ab要受到向左的安培力作用． 电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的．克服安培力做了多少功，就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功而转化为其他形式的能．因此，电磁感应现象符合能量守恒定律． 判断正误 (1)无论“磁生电”还是“电生磁”都必须遵循能量守恒定律．(√) (2)在闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落直至穿过线圈，磁铁下落过程中机械能守恒．(× ) 小试身手 2．如图所示，一闭合的小金属环用一根绝缘细杆挂在固定点O处，使金属圆环在竖直线OO′的两侧来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线的方向和水平面垂直．若悬点摩擦和空气阻力均不计，则(　　) A．金属环每次进入和离开磁场区域都有感应电流，而且感应电流的方向相同 B．金属环进入磁场区域后越靠近OO′线时速度越大，而且产生的感应电流越小 C．金属环开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后不再减小 D．金属环在摆动过程中，机械能将全部转化为环中的电能 解析：当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，都会产生感应电流．金属环进入磁场时，磁通量增大，离开磁场时磁通量减小，根据楞次定律得知两个过程感应电流的方向相反，故A错误．金属环进入磁场后，由于没有磁通量的变化，因而圆环中没有感应电流，不受磁场力作用，离平衡位置越近，则速度越大，故B错误． 由于从左侧摆到右侧的过程中，线框中磁通量发生变化，因而产生感应电流，线框中将产生焦耳热，根据能量守恒知线框的机械能不断减少，故在左侧线框的高度将高于起始时右侧的高度，所以摆角会越来越小，当环完全在磁场中来回摆动时，磁通量不变，没有感应电流，圆环的机械能守恒，摆角不变，在磁场区域来回摆动，故C正确． 圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，机械能守恒，则金属环在摆动过程中，机械能不可能将完全转化为环中的电能，故D错误． 答案：C 拓展一　电磁感应中的电路问题 1．如何理解电磁感应现象中的“电源”？ 提示：切割磁