2012高二物理课件：第一章 章末整合 （粤教版选修3-2）

(共30张PPT)
专题一 用楞次定律(或右手定则)
判断电磁感应现象中感应电流的方向
在电磁感应现象
中，所产生的感应电流的方向可以利用楞次定律(或右手定则)
进行直接判断，也可以利用楞次定律的推广形式进行判断．
1．利用楞次定律判断感应电流方向的一般思路
在特定的情况下，也可以利用楞次定律的推广形式判断感
应电流的方向，具体的方法是：感应电流具有这样的方向，它
总是阻碍物体之间的相对运动的发生．
【例题】如图 1－1 所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条
形磁铁，磁铁的 N 极朝下但未插入线圈内部，当磁铁向上运动
时(
)
图 1－1
A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与
线圈相互吸引
B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与
线圈相互排斥
C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与
线圈相互吸引
D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与
线圈相互排斥
解析：磁铁的 N 极下方区域的磁感线向下，因此，磁铁的
N 极朝下但未插入线圈内部时，穿过线圈的磁场方向向下，穿
过线圈的磁感线指向向下，当磁铁向上运动时，穿过线圈的磁
通量的变化是：向下减小，根据楞次定律，闭合线圈中会产生
感应电流，电流的磁场方向应向下(补充磁通量减小)，再根据
安培定则，可以判断，线圈中感应电流的方向与图中箭头方向
相反，且磁铁与线圈相互吸引．
答案：C
2．利用右手定则判断感应电流方向的一般思路
【例题】如图 1－2 所示，CDEF 是金属框，当导体 AB 向
右移动时，有关导体 AB 中的电流方向，下列说法中正确的是
(
)
图 1－2
A．导体 AB 中无感应电流
B．感应电流方向先从 A→B，后从 B→A
C．感应电流方向从 A→B
D．感应电流方向从 B→A
解析：导体AB 中有感应电流，根据右手定则，感应电流
方向从 A→B，而CD 中电流的方向为C→D，EF 中电流的方向
为 F→E.
答案：C
专题二
用法拉第电磁感应定律进行计算
在电磁感应现象中，闭合回路中因磁通量发生变化会产生
感应电流，就其本质而言，是在电磁感应现象中，回路中产生
了感应电动势，如果回路是闭合的，回路中就会有感应电流，
如果回路不是闭合的，则回路中没有感应电流，但感应电动势
仍然是存在的，感应电动势的大小计算可以利用法拉第电磁感
应定律进行计算，而闭合回路中的感应电流则可以利用欧姆定
律计算，这类问题也是本章的重点，由于感应电流产生的过程
伴随着有能量的转化，因此，在电磁感应现象中，也存在能量
守恒定律的应用．
计算电动势的一般思路
1．利用公式 E＝n
ΔΦ
Δt
【例题】 如图 1－3 所示，两根电阻不计，间距为 l 的平
行金属导轨，一端接有阻值为 R 的电阻，导轨上垂直搁置一根
质量为 m、电阻为 r 的金属棒，整个装置处于竖直向上磁感强
度为 B 的匀强磁场中．现给金属棒施一冲量，使它以初速 v0 向
左滑行．设棒与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒从开始运动到
停止的整个过程中，通过电阻 R 的电量为 q.求：(导轨足够长)
(1)金属棒沿导轨滑行的距离．
(2)在运动的整个过程中消耗的电能．
图 1－3
答案：见解析
2．利用导体做切割磁感线运动产生的感应电动势 E＝BLv
进行计算的一般思路
在公式 E＝BLv 的应用中，必须注意：
(1)公式 E＝BLv 只适用于导体做切割磁感线运动(平动)而
产生的感应电动势的计算，且磁场是匀强磁场，导体的运动方
向与磁场方向垂直，L 是切割磁感线的有效长度．
(2)当导体的运动方向与磁场方向间的夹角为θ时，则 E＝
BLvsin θ.
【例题】 如图 1－4 所示，直角三角形导线框 abc 固定在匀
强磁场中，ab 是一段长为 L、电阻为 R 的均匀导线，ac 和 bc 的
电阻可不计，ac 长度为 L/2.磁场的磁感强度为 B，方向垂直于纸
面向里．现有一段长度为 L/2、电阻为 R/2 的均匀导体杆 MN 架
在导线框上，开始时紧靠 ac，然后沿 ac 方向以恒定速度 v 向 b
端滑动，滑动中始终与 ac 平行并与导线框保持良好接触．当 MN
滑过的距离为 L/3 时，导线 ac 中的电流是多大？方向如何？
图 1－4
解析：MN 滑过的距离为 L/3 时，它与 bc 的接触点为 P，
如图所示由几何关系可知 MP 长度为 L/3，MP 中的感应电动势
根据右手定则，MP 中的感应电流的方向由 P 流向 M，所
以电流 Iac 的方向由 a 流向 c.
答案：见解析
1．(双选，2011年山东卷)如图1－5所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计．两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处．磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直．先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触．用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移．则以下四个图象中正确的是( )
图 1－5
加速度为0，在d下落h的过程中，h＝—gt2，c匀速下降了xc
解析：开始时 c 的加速度为 g，c 刚进入磁场即匀速运动，
1
2
＝gt·t＝2h，d 进入磁场后，c、d 又只在重力作用下运动，加速
度为g，一起运动了h，c 出磁场，这时c 的加速度仍为g，因
此 A 错误，B 正确；c 出磁场后，d 这时受到重力和向上的安培
力，并且合力向上，开始做减速运动，当运动了2h 后，d 出磁
场，又做加速运动，所以C 错误，D 正确．
答案：BD
2．(2011 年浙江卷)如图 1－6 甲所示，在水平面上固定有
长为 L＝2 m、宽为 d＝1 m 的金属“U”形导轨，在“U”形导轨右
侧 l＝0.5 m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强
度随时间变化规律如图乙所示．在 t＝0 时刻，质量为 m＝0.1 kg
的导体棒以 v0＝1 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μ＝0.1，导轨与导体棒单位长
度的电阻均为λ＝0.1 Ω/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 g＝10 m/s2)．
(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，并判断电流方向；
(3)计算 4 s 内回路产生的焦耳热．
图 1－6
解：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有
代入数据解得：t＝1 s，x＝0.5 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，离左端
位置仍为 x＝0.5 m.
(2)前 2 s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为 E＝0，I＝0
回路的总长度为 5 m，因此回路的总电阻为 R＝5λ＝0.5 Ω
根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向．
(3)前 2 s 电流为零，后 2 s 有恒定电流，焦耳热为
Q＝I2Rt＝0.04 J.
3．(2010 年广东卷)如图 1－7 所示，平行导轨间有一矩形
的匀强磁场区域，细金属棒 PQ 沿导轨从 MN 处匀速运动到
M′N′的过程中，棒上感应电动势 E 随时间 t 变化的图示，可
能正确的是(
)
图 1－7
解析：导线做匀速直线运动切割磁感线时，E＝BLv，是常
数．开始没有切割磁感线，就没有电动势，最后一段也没有切
割．
答案：A
4．(2010 年新课标卷)如图 1－8 所示，两个端面半径同为
R 的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁
芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场．一铜质
细直棒 ab 水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜棒
从静止开始自由下落，铜棒下落距离为 0.2R 时铜棒中电动势大
小为 E1，下落距离为 0.8R 时电动势大小为 E2.忽略涡流损耗和
边缘效应，关于 E1、E2 的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，
下列判断正确的是(
)
图 1－8
A．E1>E2，a 端为正
B．E1>E2，b 端为正
C．E1D．E1答案：D
5．(2010 年江苏卷)如图 1－9 所示，两足够长的光滑金属
导轨竖直放置，相距为 L, 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁
场与导轨平面垂直．一质量为 m、有效电阻为 R 的导体棒在距
磁场上边界 h 处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的
电流逐渐减小，最终稳定为 I.整个运动过程中，导体棒与导轨
接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．
求：
(1)磁感应强度的大小 B.
(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小 v.
(3)流经电流表电流的最大值．
图 1－9