粵教版選修32 第一章 習(xí)題課：電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用 課件（25張）.pptx

第一章電磁感應(yīng) 習(xí)題課 電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用 電磁感應(yīng)中的電路問題和動力學(xué)問題 學(xué)習(xí)目標1 能綜合應(yīng)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律解決電磁感應(yīng)中的圖象問題 2 掌握電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題的分析方法 3 能解決電磁感應(yīng)中的動力學(xué)與能量結(jié)合的綜合問題 內(nèi)容索引 題型探究 達標檢測 1 題型探究 一 電磁感應(yīng)中的圖象問題 1 問題類型 1 由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象 2 由給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程 求解相應(yīng)的物理量 2 圖象類型 1 各物理量隨時間t變化的圖象 即b t圖象 t圖象 e t圖象和i t圖象 2 導(dǎo)體切割磁感線運動時 還涉及感應(yīng)電動勢e和感應(yīng)電流i隨導(dǎo)體位移變化的圖象 即e x圖象和i x圖象 3 解決此類問題需要熟練掌握的規(guī)律 安培定則 左手定則 楞次定律 右手定則 法拉第電磁感應(yīng)定律 歐姆定律等 例1將一段導(dǎo)線繞成圖1甲所示的閉合回路 并固定在紙面內(nèi) 回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場 中 回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場 以向里為磁場 的正方向 其磁感應(yīng)強度b隨時間t變化的圖象如圖乙所示 用f表示ab邊受到的安培力 以水平向右為f的正方向 能正確反映f隨時間t變化的圖象是 圖1 答案 解析 本類題目線圈面積不變而磁場發(fā)生變化 可根據(jù)e 判斷e的大小及變化 其中為b t圖象的斜率 且斜率正 負變化時對應(yīng)電流的方向發(fā)生變化 例2如圖2所示 在x 0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場 磁場的方向垂直于xoy平面 紙面 向里 具有一定電阻的矩形線框abcd位于xoy平面內(nèi) 線框的ab邊與y軸重合 令線框從t 0時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運動 則線框中的感應(yīng)電流i 取逆時針方向的電流為正 隨時間t的變化圖象正確的是 圖2 答案 解析 因為線框做勻加速直線運動 所以感應(yīng)電動勢為e blv blat 因此感應(yīng)電流大小與時間成正比 由楞次定律可知電流方向為順時針 二 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力作用 所以電磁感應(yīng)問題往往與力學(xué)問題聯(lián)系在一起 處理此類問題的基本方法是 1 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向 2 求回路中的感應(yīng)電流的大小和方向 3 分析研究導(dǎo)體受力情況 包括安培力 4 列動力學(xué)方程或平衡方程求解 2 兩種狀態(tài)處理 1 導(dǎo)體處于平衡狀態(tài) 靜止或勻速直線運動狀態(tài) 處理方法 根據(jù)平衡條件 合力等于零列式分析 2 導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài) 加速度不為零 處理方法 根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析 例3如圖3甲所示 兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌mn pq平行放置在傾角為 的絕緣斜面上 兩導(dǎo)軌間距為l m p兩點間接有阻值為r的電阻 一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上 并與導(dǎo)軌垂直 整套裝置處于磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中 磁場方向垂直于斜面向下 導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略 讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑 導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好 不計它們之間的摩擦 1 在加速下滑過程中 當ab桿的速度大小為v時 求此時ab桿中的電流及其加速度的大小 圖3 答案 解析 如圖所示 ab桿受重力mg 豎直向下 支持力fn 垂直于斜面向上 安培力f安 沿斜面向上 當ab桿的速度大小為v時 感應(yīng)電動勢e blv 此時電路中的電流ab桿受到安培力f安 bil 根據(jù)牛頓第二定律 有mgsin f安 ma聯(lián)立解得a gsin 2 求在下滑過程中 ab桿可以達到的速度最大值 圖3 答案 解析 當a 0時 ab桿有最大速度 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及到具有收尾速度的力學(xué)問題時 關(guān)鍵是做好受力情況和運動情況的動態(tài)分析 周而復(fù)始地循環(huán) 達到最終狀態(tài)時 加速度等于零 導(dǎo)體達到穩(wěn)定運動狀態(tài) 即平衡狀態(tài) 根據(jù)平衡條件建立方程 所求解的收尾速度也是導(dǎo)體運動的最大速度 針對訓(xùn)練 多選 如圖4所示 mn和pq是兩根互相平行豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌 已知導(dǎo)軌足夠長 且電阻不計 ab是一根與導(dǎo)軌垂直而且始終與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿 開始時 將開關(guān)s斷開 讓桿ab由靜止開始自由下落 一段時間后 再將s閉合 若從s閉合開始計時 則金屬桿ab的速度v隨時間t變化的圖象可能是 圖4 答案 解析 達標檢測 2 1 如圖5所示 勻強磁場存在于虛線框內(nèi) 矩形線圈豎直下落 不計空氣阻力 如果線圈中受到的磁場力總小于其重力 則它在1 2 3 4位置時的加速度關(guān)系為a a1 a2 a3 a4b a1 a2 a3 a4c a1 a3 a2 a4d a1 a3 a2 a4 1 2 3 圖5 答案 解析 線圈自由下落時 加速度為a1 g 線圈完全在磁場中時 磁通量不變 不產(chǎn)生感應(yīng)電流 線圈不受安培力作用 只受重力 加速度為a3 g 線圈進入和穿出磁場過程中 切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流 將受到向上的安培力 根據(jù)牛頓第二定律得知 a2 g a4 g 線圈完全在磁場中時做勻加速運動 到達4處的速度大于2處的速度 則線圈在4處所受的安培力大于在2處所受的安培力 又知 磁場力總小于重力 則a2 a4 故a1 a3 a2 a4 所以選c 1 2 3 2 如圖6所示 一底邊為l 底邊上的高也為l的等腰三角形導(dǎo)體線框以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過長為2l 寬為l的勻強磁場 磁場方向垂直紙面向里 t 0時刻 三角形導(dǎo)體線框的底邊剛進入磁場 取沿逆時針方向的感應(yīng)電流為正 則在三角形導(dǎo)體線框穿過磁場區(qū)域的過程中 感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象可能是 答案 圖6 1 2 3 1 2 3 3 如圖7所示 有一垂直紙面向里 磁感應(yīng)強度b 0 1t的水平勻強磁場 垂直于勻強磁場放置一很長的u型金屬框架 框架上有一導(dǎo)體ab保持與框架垂直接觸 且由靜止開始下滑 已知ab長1m 質(zhì)量為0 1kg 電阻為0 1 框架光滑且電阻不計 取g 10m s2 求 1 導(dǎo)體ab下落的最大加速度大小 圖7 答案 解析 10m s2 對導(dǎo)體ab受力分析可知 其開始運動時所受的合力最大 即為重力 由牛頓第二定律可知 最大加速度為a g 10m s2