人教版物理选修3-2 第4章本章优化总结

人教版物理选修3-2 第4章本章优化总结

第4章本章优化总结 专题归纳整合章末综合检测本章优化总结知识网络构建 知识网络构建 专题归纳整合楞次定律的理解和应用专题11．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. 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． 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C．悬线上拉力先增大后减小D．悬线上拉力一直大于磁铁重力例1图4－1 【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 电磁感应现象中的图象问题专题2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： 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. (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()例2 图4－2图4－3 【答案】D 电磁感应中的电路问题专题31.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． 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＝0.1m/s的速度匀速运动，两个平行导轨间距离L＝0.50m，每根导体棒的电阻均为r0＝0.50Ω，导轨上接有一个电阻R＝1.0Ω以及两极板相距d＝1.0cm的平行板电容器C，匀强磁场的磁感应强度B＝4.0T，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．例3图4－4 【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．闭合电路的等效电路如图4－5所示．图4－5 【答案】(1)20V/m自右指向左(2)0.4N 电磁感应中的力学问题专题41．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． 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． 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．例4 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． 图4－7 【答案】见精讲精析 电磁感应现象中的能量转化与守恒专题51．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． 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： 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． 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． 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()图4－8 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 【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