高中物理(人教版)选修3-2-4.-电磁感应章末总结

高中物理选修3-2课件
做功情况
能量变化特点
滑动摩擦力做功
有内能产生
重力做功
重力势能必然发生变化
wk.baidu.com
克服安培力做功
必然有其他形式的能转化为电能，并且 克服安培力做多少功，就产生多少电能
安培力做正功
电能转化为其他形式的能
(3)根据能量守恒列方程求解．
高中物理选修3-2课件
3．电能的三种求解思路 (1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电 能等于克服安培力所做的功． (2)利用能量守恒求解：相应的其他能量的减少量等 于产生的电能． (3)利用电路特征求解：通过电路中所消耗的电能来 计算．
高中物理选修3-2课件
2．楞次定律的扩展含义，即从磁通量变化的角度 看，感应电流的磁场表现为“增反减同”；从磁体 与回路的相对运动角度看，表现为“来拒去留”； 从回路面积看，表现为“增缩减扩”；从导体中原 电流的变化(自感)看，表现为“增反减同”. 3．楞次定律体现了电磁感应现象符合能量守恒定 律．在电磁感应过程中其他形式的能与电能相互转 化，但总能量守恒，能量守恒定律丰富了我们处理 电磁感应问题的思路．
高中物理选修3-2课件
第4章 本章优化总结
高中物理选修3-2课件
本 章 优 化 总 结
知识网络构建 专题归纳整合 章末综合检测
高中物理选修3-2课件
知识网络构建
高中物理选修3-2课件
高中物理选修3-2课件
专题归纳整合
楞次定律的理解和应用
1．楞次定律揭示了判断感应电流方向的规律， 即“感应电流的磁场”总是要阻碍引起感应电 流的磁通量的变化，其核心思想是阻碍，楞次 定律提供了判断感应电流方向的基本方法.
高中物理选修3-2课件
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． 处理图象问题首先要分清阶段，然后对每个阶段 的导体切割情况或回路磁通量变化情况进行详细 分析，并进一步确定感应电动势、感应电流等的 大小和方向的变化特点，最后把握整个过程的变 化规律.
高中物理选修3-2课件
例4 如图4－6甲所示，两根足够长的直金属导轨 MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导 轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根 质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导 轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场 中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻 可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金 属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
高中物理选修3-2课件
【思路点拨】 本题是导体棒切割磁感线产生感应 电动势的电学问题，根据E＝Blv计算出电动势后， 就可以按直流电路的分析方法一一求解．
【精讲精析】 (1)ab、cd切割磁感线产生的感应电
动势为：E1＝E2＝BLv.导体棒 ab的b端电势高，a端电势低；
cd棒d端电势高，c端电势低．
1.在电磁感应现象中，导体切割磁感线或磁通量 发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回 路相当于电源．因此，电磁感应问题往往与电路 问题联系在一起． 2.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则) 确定感应电动势的大小和方向．
高中物理选修3-2课件
高中物理选修3-2课件
例1 如图4－1所示，一磁铁用细线悬挂，一闭合
铜环用手拿着静止在与磁铁上端面相平处，松手后
铜环下落．在下落到和下端面相平的过程中，以下
说法正确的是( )
A．环中感应电流方向从上向下俯视
为先顺时针后逆时针
B．环中感应电流方向从上向下俯视 为先逆时针后顺时针
图4－1
C．悬线上拉力先增大后减小
闭合电路的等效电路如图4－5 所示．
图4－5
高中物理选修3-2课件
由图可知 E1 与 E2 相串联，总电动势： E＝E1＋E2＝2BLv. 总内电阻 r＝2r0，电路中总电流为 I＝R＋E r＝R2＋BL2vr0， 电流方向如图中所示． 电容器 C 两极板间电压为 UC＝UR＝IR＝2RB＋L2vrR0. 电容器右板电势高，左板电势低，则电容器两极板 间电场方向自右指向左．
例3 如图4－4所示，导体棒ab、 cd在大小相等的外力作用下，沿着 光滑的导轨各自朝相反方向、以v ＝0.1 m/s的速度匀速运动，两个平 图4－4 行导轨间距离L＝0.50 m，每根导体棒的电阻均为 r0＝0.50 Ω，导轨上接有一个电阻R＝1.0 Ω以及两 极板相距d＝1.0 cm的平行板电容器C，匀强磁场 的磁感应强度B＝4.0 T，求： (1)电容器C两极板间的电场强度的大小和方向； (2)外力F的大小．
高中物理选修3-2课件
A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于 零 B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于 mgh与电阻R上产生的焦耳热之和 C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零 D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生 的焦耳热
高中物理选修3-2课件
【精讲精析】 金属棒匀速上滑的过程中，对金属 棒受力分析可知，有三个力对棒做功，恒力F做正 功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向 下，做负功．匀速运动时，所受合力为零，故合力 做功为零，A正确；又克服安培力做多少功就有多 少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于 R上产生的焦耳热，故外力F与重力的合力所做的 功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确． 【答案】 AD
高中物理选修3-2课件
电磁感应现象中的能量转化与守恒
1．电磁感应现象中的能量转化 (1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转 化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能 将全部转化为电阻的内能． (2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服 安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能. 克服安培力做多少功，就产生多少电能．若电路是 纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻 的内能．
高中物理选修3-2课件
电磁感应中的力学问题
1．电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将 受到安培力的作用，电磁感应问题往往和力学问 题联系在一起，解决这类问题的基本方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动 势的大小和方向． (2)求回路中电流． (3)分析导体受力情况(包含安培力，用左手定则确 定其方向)． (4)列出动力学方程或平衡方程并求解．
电磁感应现象中的图象问题
电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感 应电动势E、感应电流I、安培力F安或外力F外 随时间t变化的图象，即B－t图、Φ－t图、E－t 图、I－t图、F－t图．对于切割磁感线产生感应 电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动 势E和感应电流I随位移x变化的图象，即E－x 图、I－x图等．这些图象问题大体上可分为两 类：
高中物理选修3-2课件
电场强度大小为 E＝UdC＝R2＋BL2vrR0d＝20 V/m. (2)作用在导体棒 ab、cd 上水平方向的作用力有外力 F 和安培力 F 当 安． ab、cd 做匀速运动时有 F＝F 安＝BIL＝BL·R2＋BL2vr0＝2RB＋2L22rv0＝0.4 N. 【答案】 (1)20 V/m 自右指向左 (2)0.4 N
高中物理选修3-2课件
2．电磁感应中力学问题，常常以导体棒在滑轨上 运动问题形式出现，要抓住受力情况、运动情况 的动态分析，导体受力运动产生感应电动势→感 应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速 度变化→速度变化→周而复始地循环，循环结束 时，加速度等于零，导体达稳定运动状态，抓住a ＝0时，速度v达最大值特点．
高中物理选修3-2课件
图4－6 (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在图中 画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时， 求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的最大速度．
高中物理选修3-2课件
【精讲精析】 (1)重力 mg，方向竖直向下；支持
高中物理选修3-2课件
例5 如图4－8所示，两根光滑的
金属导轨，平行放置在倾角为θ的
斜面上，导轨的左端接有电阻R， 导轨自身的电阻可忽略不计．斜面
图4－8
处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质
量为m、电阻可以不计的金属棒ab，在沿着斜面的
与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升
h 高度，在这一过程中( )
D．悬线上拉力一直大于磁铁重力
高中物理选修3-2课件
【精讲精析】 穿过环的磁场向上且磁通量先增 加后减小，由楞次定律可判出从上向下看电流先 顺时针后逆时针；同时环受到阻碍其相对运动向 上的阻力，由牛顿第三定律知：磁铁受到向下的 反作用力，故悬线上拉力大于磁铁重力． 【答案】 AD
高中物理选修3-2课件
力 FN，方向垂直斜面向上；安培力 F，平行斜面向
上．如图 4－7 所示．
(2)当 ab 杆速度为 v 时，感应电
动势 E＝BLv，此时电路中电流
I＝ER＝BRLv
图4－7
ab 杆所受安培力 F＝BIL＝B2RL2v
高中物理选修3-2课件
根据牛顿运动定律，有 ma＝mgsinθ－F＝mgsinθ－B2RL2v 解得 a＝gsinθ－Bm2LR2v. (3)当B2RL2v＝mgsinθ 时，ab 杆达到最大速度 vm， vm＝mgBR2Lsi2nθ. 【答案】 见精讲精析
高中物理选修3-2课件
图4－2 图4－3
高中物理选修3-2课件
【精讲精析】 线框刚开始进入磁场时，安培力的 大小为B2RL2v，当进入磁场的宽度为L2时，安培力大 小变为B42LR2v，又线框所受的安培力方向一直向左， 所以选项 D 正确． 【答案】 D
高中物理选修3-2课件
电磁感应中的电路问题
高中物理选修3-2课件
例2 (2011年北京海淀区质检)如图4－2所示A是一 底边宽为L的闭合线框，其电阻为R.现使线框以恒 定的速度v沿x轴向右运动，并穿过图中所示的宽度 为d的匀强磁场区域，已知L＜d，且在运动过程中 线框平面始终与磁场方向垂直．若以x轴正方向作 为力的正方向，线框从图中所示位置开始运动的时 刻作为时间的零点，则在下列图象中，可能正确反 映上述过程中磁场对线框的作用力F随时间t变化情 况的是( )
高中物理选修3-2课件
2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路 (1)分析回路，分清电源和外电路． 在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发 生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就 相当于电源，其余部分相当于外电路． (2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能 量发生了转化．如：
(2)确定内电路和外电路，画等效电路图． (3)运用闭合电路欧姆定律、串、并联电路的性质、 电功率等公式求解． 3．与上述问题相关的几个知识点： (1)电源电动势 E＝nΔΔΦt 或 E＝BLv (2)闭合电路欧姆定律 I＝r＋ER (3)通过导体的电荷量 q＝IΔt＝nΔRΦ
高中物理选修3-2课件