新教材高中物理第二章电磁感应章末小结与素养评价课件粤教版选择性必修第二册

这是一份2022秋新教材高中物理第二章电磁感应章末小结与素养评价课件粤教版选择性必修第二册，共37页。

一、主干知识成体系二、迁移交汇辨析清一、“三定则一定律”的综合应用在电磁感应问题的分析求解中，必须灵活应用安培定则、左手定则、右手定则及楞次定律，“三定则一定律”的综合应用问题，既是历年高考命题的重点，同时也是分析求解问题的难点。1．“三定则一定律”的应用对比2．“三定则一定律”的应用方法(1)弄清“因果关系”是正确应用定则、定律的关键。(2)判断感应电流受到的安培力。①先用右手定则判定感应电流的方向，再用左手定则确定安培力的方向。②根据楞次定律的推论可知安培力阻碍相对运动。[典例1]　在一根软铁棒上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头。把a端和b抽头分别接到两条平行金属导轨上，导轨间有匀强磁场，方向垂直于导轨所在平面并指向纸内，如图所示。金属棒PQ在外力作用下左右运动，运动过程中保持与导轨垂直，且两端与导轨始终接触良好。下面说法正确的是 (　　)A．PQ向左边减速运动的过程中，a、c的电势都比b点的电势高B．PQ向右边减速运动的过程中，a、c的电势都比b点的电势高C．PQ向左边匀速运动的过程中，a、c的电势都比b点的电势低D．PQ向右边匀速运动的过程中，a、c的电势都比b点的电势低[解析]　PQ向左边减速运动的过程中，根据右手定则可知电流方向为PQba，b点的电势比a点的电势高，A错误；PQ向右边减速运动的过程中，根据右手定则可知电流方向为QPab，a点的电势比b点的电势高；PQ向右边减速运动，ab段线圈产生的向下的磁场减弱，根据楞次定律可知，bc段线圈产生的磁场方向向下，电流从c点流出，c点的电势比b点的电势高，故B正确；PQ做匀速直线运动，产生恒定的电流，bc段线圈不会产生感应电流，b、c等电势，故C、D错误。[答案]　B[针对训练]1.(2021·深圳高二检测)如图所示，MN是一根固定的通电长直导线， 电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置 偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时， 线框整体受力情况为 (　　)A．受力向右　　　　　　　 B．受力向左C．受力向上 D．受力为零解析：由安培定则可知，通电长直导线周围的磁场分布如图所示。当长直导线上的电流突然增大时，穿过矩形线框的合磁通量增加，合磁场方向垂直纸面向外，线框中产生顺时针方向的感应电流，因ad、bc两边分布对称，故所受的安培力合力为零；而ab、cd两边，虽然通过它们的电流方向相反，但它们所处的磁场方向也相反，由左手定则可知它们所受的安培力均向右，所以线框整体受力向右。选项A正确。答案：A　2．如图甲所示，在一空心螺线管内部中间处放置一小铜环。如图乙所示，在一空心螺线管外部放置一大铜环，电路接通瞬间，下列说法正确的是 (　　)A．从左往右看，两个铜环中都有顺时针方向的感应电流B．从左往右看，小铜环中有顺时针方向的感应电流，大铜环中有逆时针方向 的感应电流C．两个铜环都有收缩趋势D．小铜环有扩张趋势，大铜环有收缩趋势解析：接通开关瞬间，穿过小铜环的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，小铜环中的感应电流的磁场的方向向右，从左侧看，小铜环中的感应电流沿顺时针方向；同理也可以判断出从左向右看大铜环中也有沿顺时针方向的感应电流，故A正确，B错误。接通开关瞬间，穿过小铜环的磁通量向左增大，小铜环的面积减小能阻碍磁通量的增大，根据楞次定律可知，小铜环有收缩的趋势；由于螺线管外侧的磁场方向与螺线管内部的磁场方向相反，所以大铜环的面积增大能阻碍环内磁通量的增大，即大铜环有扩张趋势，故C、D错误。答案：A　(2)法拉第电磁感应定律的适用范围：法拉第电磁感应定律适用于任何情况下感应电动势的计算。但在中学物理中一般用来计算某段时间内的平均电动势。若所取时间极短，即Δt无限趋近于零时，所求感应电动势为该时刻的瞬时感应电动势。2．感应电动势的三个表达式对比续表[典例2]　如图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为L，导轨左端连接一个电阻。一根质量为m、电阻为r的金属杆bc垂直放置在导轨上。在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度为B。对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动。不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力。求：(1)导轨对杆bc的阻力大小f；(2)杆bc进入磁场区域后通过的电流及其方向；(3)导轨左端所接电阻的阻值R。三、电磁感应中的动量问题电磁感应中的动量问题常见闭合线框进出磁场和导体棒切割磁感线两种情境。1．动量定理的应用 应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量。如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题。2．动量守恒定律的应用 在相互平行的水平轨道间的双导体棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒，解决此类问题往往要应用动量守恒定律。　[典例3] 如图所示，匝数N＝100、截面积S＝1.0×10－2 m2、电阻r＝0.15 Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的、随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率k＝0.80 T/s。线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d＝0.20 m的竖直导轨，下端连接阻值R＝0.50 Ω的电阻。一根阻值也为0.50 Ω、质量m＝1.0×10－2 kg的导体棒ab搁置在两端等高的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2。接通开关S后，棒对挡条的压力恰好为零。假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计摩擦阻力和导轨电阻，g取10 m/s2。(1)求磁感应强度B2的大小，并指出磁场方向；(2)断开开关S后撤去挡条，棒开始下滑，经t＝0.25 s后下降了h＝0.29 m，求此过程棒上产生的热量。三、创新应用提素养1．(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有 (　　)A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B．取走磁体，电吉他将不能正常工作C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化2．(多选)安检门是一种用于安全检查的“门”，如图所示，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是 (　　)A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”内的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应解析：这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错误，B正确；若“门框”内的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使金属物品内产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错误；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D正确。答案：BD　3．(2021·韶关高二检测)随着航空领域的发展，实现火箭回收利用，成为了各国都在重点突破的技术。其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师在返回火箭的底盘安装了电磁缓冲装置。如图所示，该装置的主要部件有两部分：①缓冲滑块，由高强绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝正方形线圈abcd；②火箭主体，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ和超导线圈(图中未画出)，超导线圈能产生方向垂直于整个缓冲轨道平面的匀强磁场。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与火箭主体中的磁场相互作用，火箭主体一直做减速运动直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，火箭主体的速度大小为v0，经过时间t火箭着陆，速度恰好为零；线圈abcd的电阻为R，其余电阻忽略不计；ab边长为l，火箭主体质量为m，匀强磁场的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计，求：(1)缓冲滑块刚停止运动时，线圈ab边两端的电势差Uab；(2)缓冲滑块刚停止运动时，火箭主体的加速度大小；(3)火箭主体的速度从v0减到零的过程中系统产生的电能。