2018版高中物理第2章楞次定律和自感现象章末整合提升学案鲁科版选修3_.pdf
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1、第 2 章 楞次定律和自感现象第 2 章 楞次定律和自感现象 楞次定律和自感现象 一、对楞次定律的理解和应用 1感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化感应电流的磁场方向不一定与原 磁场方向相反,只在磁通量增加时两者才相反,而在磁通量减少时两者同向,即“增反减同” 2 “阻碍”并不是“阻止” ,而是“延缓” ,回路中的磁通量变化的趋势不变,只不过变化得 慢了 3 “阻碍”的表现:增反减同、来拒去留、增缩减扩、增离减靠 例 1 圆形导体线圈a平放在水平桌面上, 在a的正上方固定一竖直螺线管b, 二者轴线重合, 螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图 1 所示的电路若将滑动变阻器的滑片P向下滑
2、动, 下列表述正确的是( ) 图 1 A线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B穿过线圈a的磁通量变小 C线圈a有扩张的趋势 D线圈a对水平桌面的压力将增大 答案 D 解析 通过螺线管b的电流如图所示,根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向 竖直向下,滑片P向下滑动,接入电路的电阻减小,电流增大,所产生的磁场的磁感应强度 增强,根据楞次定律可知,a线圈中感应电流产生的磁场方向竖直向上,再由右手螺旋定则可 得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向,A 错误; 由于螺线管b中的电流增大,所产生的磁感应强度增强,线圈a中的磁通量应变大,B 错误; 根据楞次定律可知,线圈a将阻碍磁通量的增大,因
3、此,线圈a有缩小的趋势,线圈a对水 平桌面的压力增大,C 错误,D 正确 二、电磁感应中的图象问题 1电磁感应中的图象问题有两种:一是给出电磁感应过程,选出或画出正确图象;二是由给 定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应物理量 2基本思路: (1)利用法拉第电磁感应定律或切割公式计算感应电动势大小; (2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向; (3)写出相关的函数关系式分析或画出图象 例 2 (2016云南第一次检测)如图 2 甲所示,线圈ABCD固定于匀强磁场中,磁场方向垂直 纸面向外,当磁场变化时,线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示,则磁场的变化 情况可能是选项中的( )
4、图 2 答案 D 解析 由安培力向右知电流方向为顺时针,由楞次定律知磁场增强,C 错;由乙图知安培力不 变,根据FBIL知,B增大,I必减小,即电动势减小,故B的变化率减小,因此 A、B 错,D 正确 三、电磁感应中的电路问题 1首先要明确电源,分清内、外电路 磁场中磁通量变化的线圈或切割磁感线的导体相当于电源,该部分导体的电阻相当于内电阻; 而其余部分的电路则是外电路 2路端电压、感应电动势和某段导体两端的电压三者的区别: (1)某段导体不作为电源时,它两端的电压等于电流与其电阻的乘积; (2)某段导体作为电源时,它两端的电压就是路端电压,U外IR外或U外EIr; (3)某段导体作为电源,电
5、路断路时导体两端的电压等于感应电动势 例 3 如图 3 甲所示,在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m 的金属 U 形导轨,在 U 形 导轨右侧l0.5 m 范围内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间的变化规律 如图乙所示在t0 时刻,质量为m0.1 kg 的导体棒以v01 m/s 的初速度从导轨的左端开 始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为 0.1 /m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2) 图 3 (1)通过计算分析 4 s 内导体棒的运动情况; (2)计算 4 s 内回路中电流的大小,并判断电流方
6、向; (3)计算 4 s 内回路产生的焦耳热 答案 (1)导体棒在第 1 s 内做匀减速运动,在 1 s 后一直保持静止(2)02 s 内I0,24 s 内I0.2 A,电流方向是顺时针方向(3)0.04 J 解析 (1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有mgma,vtv0at,xv0tat2, 1 2 导体棒速度减为零时,vt0, 代入数据解得:t1 s,x0.5 m,导体棒没有进入磁场区域 导体棒在 1 s 末已经停止运动,以后一直保持静止 (2)前 2 s 磁通量不变, 回路电动势和电流分别为E0,I0, 后 2 s 回路产生的电动势为E ld0.1 V, t B t 回路的总长度为
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