高中物理选修3-2优质课件：第四章-章末总结.pptx

1、章末总结章末总结一、一、“三定则、一定律三定则、一定律”的应用的应用“三定则三定则”指安培定则、左手定则和右手定则，指安培定则、左手定则和右手定则，“一定律一定律”指楞次定律。指楞次定律。1.“三定则、一定律三定则、一定律”的应用的应用技巧技巧2个原则：个原则：(1)无论是无论是“安培力安培力”还是还是“洛伦兹力洛伦兹力”，只要是，只要是“力力”都用左手判断；都用左手判断；(2)“电生磁电生磁”或或“磁生电磁生电”均用右手判断均用右手判断。2.用楞次定律判定感应电流方向的基本思路用楞次定律判定感应电流方向的基本思路“一原、二感、三电流一原、二感、三电流”：明确研究回路的原磁场明确研究回路的原磁

2、场弄清研究的回路中原弄清研究的回路中原磁场的方向及磁通量的变化情况；磁场的方向及磁通量的变化情况；确定感应电流的磁场确定感应电流的磁场根据楞次定律中的根据楞次定律中的“阻碍阻碍”原则，结合原磁场磁通原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定感应电流的磁场的方向；量变化情况，确定感应电流的磁场的方向；判定电流方向判定电流方向根据感应电流的磁场方向，运用安培定则判断感应电流的根据感应电流的磁场方向，运用安培定则判断感应电流的方向方向。3.楞次定律中楞次定律中“阻碍阻碍”的主要表现形式的主要表现形式(1)阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化“增反减同增反减同”；(2)阻碍相对运动阻碍相对运动“来拒去留来拒

3、去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)“增反减同增反减同”。例例1(多选多选)安培曾做过如图安培曾做过如图1所示的实验：把绝缘导线绕制成线圈，在线圈内部所示的实验：把绝缘导线绕制成线圈，在线圈内部悬挂一个用薄铜片制成的圆环，取一条形磁铁置于铜环的右侧，条形磁铁的右悬挂一个用薄铜片制成的圆环，取一条形磁铁置于铜环的右侧，条形磁铁的右端为端为N极。闭合开关，电路稳定后，发现铜环静止不动，安培由此错失发现电磁极。闭合开关，电路稳定后，发现铜环静止不动，安培由此错失发现电磁感应现象的机会。实

4、际上，在电路接通的瞬间感应现象的机会。实际上，在电路接通的瞬间()图图1A.从左侧看，铜环中有逆时针方向的感应电流从左侧看，铜环中有逆时针方向的感应电流B.从左侧看，铜环中有顺时针方向的感应电流从左侧看，铜环中有顺时针方向的感应电流C.铜环会远离磁铁铜环会远离磁铁D.铜环会靠近磁铁铜环会靠近磁铁解析解析条形磁铁的磁场穿过铜环的磁通量由左向右，闭合开关，线圈通电后，由条形磁铁的磁场穿过铜环的磁通量由左向右，闭合开关，线圈通电后，由安培定则可知，线圈的磁场穿过铜环的磁通量由右向左，引起穿过铜环的由左向安培定则可知，线圈的磁场穿过铜环的磁通量由右向左，引起穿过铜环的由左向右的磁通量减小，由楞次定律可

5、知，铜环产生的感应电流的磁场向右，再由安培右的磁通量减小，由楞次定律可知，铜环产生的感应电流的磁场向右，再由安培定则可知，从左侧看，铜环中有顺时针方向的感应电流，铜环相当于小磁体右定则可知，从左侧看，铜环中有顺时针方向的感应电流，铜环相当于小磁体右N左左S，与原磁铁相互吸引，所以铜环会靠近磁铁。，与原磁铁相互吸引，所以铜环会靠近磁铁。答案答案BD针对训练针对训练1 如图如图2所示，圆环形导体线圈所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在平放在水平桌面上，在a的正上方固定的正上方固定一竖直螺线管一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的，二者轴线重合，螺线管与电源和滑

6、动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是向下滑动，下列表述正确的是()图图2A.线圈线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流中将产生俯视顺时针方向的感应电流B.穿过线圈穿过线圈a的磁通量变小的磁通量变小C.线圈线圈a有扩张的趋势有扩张的趋势D.线圈线圈a对水平桌面的压力对水平桌面的压力FN将将增大增大解析解析通过螺线管通过螺线管b的电流如图所示，根据安培定则判断出螺线管的电流如图所示，根据安培定则判断出螺线管b所产生的磁场所产生的磁场方向竖直向下，滑片方向竖直向下，滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，向下滑动

7、，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律可知，线圈所产生的磁场的磁感应强度增强，根据楞次定律可知，线圈a中所产生的感应电流中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上，再由安培定则可得线圈的磁场方向竖直向上，再由安培定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，中的电流方向为俯视逆时针方向，选项选项A错误；由于螺线管错误；由于螺线管b中的电流增大，所产生磁场的磁感应强度增强，线圈中的电流增大，所产生磁场的磁感应强度增强，线圈a中的磁通量应变大，选项中的磁通量应变大，选项B错误；根据楞次定律可知，线圈错误；根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大。将阻碍磁

8、通量的增大。因此，线圈因此，线圈a有缩小的趋势，且有远离线圈趋势，线圈有缩小的趋势，且有远离线圈趋势，线圈a对水平桌面的压力将增大，对水平桌面的压力将增大，选项选项C错误，错误，D正确正确。答案答案D二、电磁感应中的图象问题二、电磁感应中的图象问题1.关键是分析磁通量的变化是否均匀，从而判断感应电动势关键是分析磁通量的变化是否均匀，从而判断感应电动势(电流电流)或安培力的大小或安培力的大小是否恒定，然后运用楞次定律或左手定则判断它们的方向，分析出相关物理量是否恒定，然后运用楞次定律或左手定则判断它们的方向，分析出相关物理量之间的函数关系，确定其大小和方向及在坐标轴中的范围。之间的函数关系，确定

9、其大小和方向及在坐标轴中的范围。2.图象的初始条件，方向与正、负的对应，物理量的变化趋势，物理量的增、减图象的初始条件，方向与正、负的对应，物理量的变化趋势，物理量的增、减或方向正、负的转折点都是判断图象的关键。或方向正、负的转折点都是判断图象的关键。例例2 将一均匀导线围成一圆心角为将一均匀导线围成一圆心角为90的扇形导线框的扇形导线框OMN，其中，其中OMR，圆弧，圆弧MN的圆心为的圆心为O点，将导线框的点，将导线框的O点置于如图点置于如图3所示的直角坐标系的原点，其中第所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为二和第四象限存在垂直纸面向里的匀

10、强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。从。从t0时刻开始让导线时刻开始让导线框以框以O点为圆心，以恒定的角速度点为圆心，以恒定的角速度沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿ONM方向的电流为正，则线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是方向的电流为正，则线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是()图图3答案答案B针对训练针对训练2 如图如图4，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，

11、且其长边与长直导线平行。已知在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t0到到tt1的时间间隔内，直的时间间隔内，直导线中电流导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头所示方向正方向与图中箭头所示方向相同，则相同，则i随时间随时间t变化的图线可能是变化的图线可能是()图图4解析解析因通电导线周围的磁场离导线越近磁场越强，而线框中左右两边电流的大因通电导线周围的磁场离导线越近磁场越强，而线框中左右两边电

12、流的大小相同，而方向相反，所以受到的安培力方向相反，而导线框的左边受到的安培小相同，而方向相反，所以受到的安培力方向相反，而导线框的左边受到的安培力大于导线框的右边受到的安培力，所以合力沿导线框左边受到的力的方向。因力大于导线框的右边受到的安培力，所以合力沿导线框左边受到的力的方向。因为线框受到的安培力的合力先水平向左，后水平向右，根据左手定则，导线框处为线框受到的安培力的合力先水平向左，后水平向右，根据左手定则，导线框处的磁场方向先垂直纸面向里，后垂直纸面向外，根据右手螺旋定则，导线中的电的磁场方向先垂直纸面向里，后垂直纸面向外，根据右手螺旋定则，导线中的电流先为正，后为负，所以选项流先为正

13、，后为负，所以选项A正确，正确，B、C、D错误。错误。答案答案A三、电磁感应中的综合问题三、电磁感应中的综合问题此此类问题涉及电路知识、动力学知识和能量观点，综合性很强，解决此类问题要类问题涉及电路知识、动力学知识和能量观点，综合性很强，解决此类问题要注意以下三点：注意以下三点：1.电路分析电路分析(1)找找“电源电源”：确定出由电磁感应所产生的电源，求出电源的电动势：确定出由电磁感应所产生的电源，求出电源的电动势E和内阻和内阻r。(2)电路结构分析电路结构分析弄清弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，为求安培力做好铺垫串、并联关系，求出相关部分的电流大小，为求安培力做好铺垫。2.力和运动

14、分析力和运动分析(1)受力分析：分析研究对象受力分析：分析研究对象(常为金属杆、导体线圈等常为金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意的受力情况，尤其注意安培力的方向。安培力的方向。(2)运动分析：根据力与运动的关系，确定出运动模型，根据模型特点，找到解运动分析：根据力与运动的关系，确定出运动模型，根据模型特点，找到解决途径。决途径。3.功和能量分析功和能量分析(1)做功分析，找全部力所做的功，弄清功的正、负。做功分析，找全部力所做的功，弄清功的正、负。(2)能量转化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量减小，根据功能关系、能量守能量转化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量减小，根据功能关系、能量守恒定

15、律列方程求解恒定律列方程求解。例例3 如图如图5所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨的斜面上，导轨电阻不计，间距电阻不计，间距L0.4 m，导轨所在空间被分成区域，导轨所在空间被分成区域和和，两区域的边界与，两区域的边界与斜面的交线为斜面的交线为MN。I中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B0.5 T。在区域。在区域中，将质量中，将质量m10.1 kg、电阻、电阻R10.1 的金属条的金属条ab放在

16、导轨上，放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区刚好不下滑。然后，在区域域中将质量中将质量m20.4 kg，电阻，电阻R20.1 的光滑导体棒的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止置于导轨上，由静止开始下滑。开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域在滑动过程中始终处于区域的磁场中，的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2，问，问：图图5(1)cd下滑的过程中，下滑的过程中，ab中的电流方向；中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，刚要向上滑动时，cd的速度的速度v多大；多大；(3)从从cd开始下滑到开始下滑到ab刚要向上滑

17、动的过程中，刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离滑动的距离x3.8 m，此过程中，此过程中ab上产生的热量上产生的热量Q是多少是多少。解析解析(1)由右手定则可判断出由右手定则可判断出cd中的电流方向为由中的电流方向为由d到到c，则，则ab中电流方向为由中电流方向为由a流流向向b。(2)开始放置时开始放置时ab刚好不下滑，刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有，有Fmaxm1gsin 设设ab刚要上滑时，刚要上滑时，cd棒的感应电动势为棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有，由法拉第电磁感应定律有EBLv设电路中的感应电流为设电路中的感

18、应电流为I，由闭合电路欧姆定律，由闭合电路欧姆定律有有设设ab所受安培力为所受安培力为F安安，有，有F安安BIL此时此时ab受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有F安安m1gsin Fmax联立联立式，代入数据解得式，代入数据解得v5 m/s。解得解得Q1.3 J。答案答案(1)ab(2)5 m/s(3)1.3 J针对训练针对训练3 如图如图6所示，足够长的光滑所示，足够长的光滑U形导轨宽度为形导轨宽度为L，其所在平面与水平面的，其所在平面与水平面的夹角为夹角为，上端连接一个阻值为，上端连接一个阻值为R的电阻，导轨电阻不计，匀强磁场的磁感应强的电阻，导轨电阻不计，匀强磁场的磁感应强度大小为度大小为B，方向垂直于导轨平面向上。现有一质量为，方向垂直于导轨平面向上。现有一质量为m、有效电阻为、有效电阻为r的金属的金属杆沿框架由静止下滑，设磁场区域无限大，当金属杆下滑达到最大速度杆沿框架由静止下滑，设磁场区域无限大，当金属杆下滑达到最大速度vm时，时，运动的位移为运动的位移为x，则，则()图图6解析解析达到最大速度时，感应电动势为达到最大速度时，感应电动势为EBLvm，由法拉第电磁感应定律得通过由法拉第电磁感应定律得通过R的电荷量的电荷量为为