高二物理人教版選修3-2課件：第四章 6 習(xí)題課：電磁感應(yīng)中的電路、電量及圖象問(wèn)題

1、第四章電磁感應(yīng)學(xué)案6 習(xí)題課：電磁感應(yīng)中的電路、電量及圖象問(wèn)題目標(biāo)定位1.掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電路問(wèn)題的分析方法和解題基本思路.2.掌握電磁感應(yīng)電路中感應(yīng)電荷量求解的基本思路和方法.3.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(wèn)題.知識(shí)探究自我檢測(cè)一、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).若回路閉合，則產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以電磁感應(yīng)問(wèn)題常與電路知識(shí)綜合考查.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問(wèn)題的基本方法是：(1)明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路.知識(shí)探究(2)畫(huà)等效電路圖.分清內(nèi)外電路，畫(huà)出等

2、效電路圖是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵.(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律E 或EBlv確定，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律或右手定則確定，在等效電源內(nèi)部從負(fù)極指向正極.(4)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解.例1用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖1所示.在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是()圖1A.UaUbUcUdB.UaUbUdUcC.UaUbUcUdD.UbUaUdUc答案B例2如圖2所示，有一范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，磁場(chǎng)方向垂直紙

3、面向里.在磁場(chǎng)中有一半徑r0.4 m的金屬圓環(huán)，磁場(chǎng)與圓環(huán)面垂直，圓環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02 .一金屬棒MN與圓環(huán)接觸良好，棒與圓環(huán)的電阻均忽略不計(jì).圖2(1)若棒以v05 m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過(guò)圓環(huán)直徑的瞬時(shí)MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過(guò)燈L1的電流；解析等效電路如圖所示.MN中的電動(dòng)勢(shì)E1B2rv00.8 V答案0.8 V0.4 A解析等效電路如圖所示答案0.64 V5.12102W二、電磁感應(yīng)中的電量問(wèn)題注意：求解電路中通過(guò)的電荷量時(shí)，一定要用平均電動(dòng)勢(shì)和平均電流計(jì)算.例3如圖3所示，將一半徑為r的金屬圓環(huán)在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中用力握中間成

4、“8”字型，并使上、下兩圓半徑相等.如果環(huán)的電阻為R，則此過(guò)程中流過(guò)環(huán)的電荷量為()圖3答案B三、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題1.對(duì)于圖象問(wèn)題，搞清物理量之間的函數(shù)關(guān)系、變化范圍、初始條件、斜率的物理意義等，往往是解題的關(guān)鍵.2.解決圖象問(wèn)題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是Bt圖象還是t圖象，或者Et圖象、It圖象等.(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程.(3)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(或感應(yīng)電流)的大小和方向，有下列兩種情況若回路面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí)，用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向，用En 確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化.若磁場(chǎng)不變，導(dǎo)體桿切割磁感線，用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，用EBlv確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化

5、.(4)涉及受力問(wèn)題，可由安培力公式FBIL和牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫(xiě)出有關(guān)函數(shù)關(guān)系式.(5)畫(huà)圖象或判斷圖象.特別注意分析斜率的變化、截距等.例4在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán).規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖4甲所示，磁場(chǎng)向上為正.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙變化時(shí)，下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是 ()圖4解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：E ，因此在面積、匝數(shù)不變的情況下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁場(chǎng)的變化率成正比，即與Bt圖象中的斜率成正比，由圖象可知：02 s，斜率不變，故形成的感應(yīng)電流不變，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向順時(shí)針即為正值，2 s4 s斜率不變，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，整個(gè)過(guò)

6、程中的斜率大小不變，所以感應(yīng)電流大小不變，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確.答案C例5如圖5所示，一個(gè)由導(dǎo)體做成的矩形線圈，以恒定速率v運(yùn)動(dòng)，從無(wú)場(chǎng)區(qū)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)寬度大于矩形線圈的寬度da，然后出來(lái)，若取逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳛檎较?，那么下列圖中的哪一個(gè)圖能正確地表示回路中的電流與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系()圖5解析根據(jù)楞次定律，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程，穿過(guò)線圈的磁通量增加，產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，因?yàn)樗俣群愣?，所以電流恒定，故A、D錯(cuò)誤；離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量減少，所以產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎珺錯(cuò)誤，故選C.答案C1.(電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題)用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2 m，正方形的一半放在垂

7、直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖6所示，當(dāng)磁場(chǎng)以10 T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是 ()A.Uab0.1 VB.Uab0.1 VC.Uab0.2 VD.Uab0.2 V自我檢測(cè)圖6解析題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生.把左半部分線框看成電源，其電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為 ，畫(huà)出等效電路圖如圖所示，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電源的路端電壓，答案B2.(電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題)粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則在

8、移出過(guò)程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是()解析本題在磁場(chǎng)中的線框與速度垂直的邊等效為切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電源.四個(gè)選項(xiàng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小均相等，回路電阻也相等，因此電路中的電流相等，B中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為路端電壓，為電動(dòng)勢(shì)的 倍，而其他選項(xiàng)則為電動(dòng)勢(shì)的 倍.故B正確.答案B3.(電磁感應(yīng)中的電量問(wèn)題)如圖7所示是測(cè)量通電螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的一種裝置：把一個(gè)很小的測(cè)量線圈放在待測(cè)處(測(cè)量線圈平面與螺線管軸線垂直)，將線圈與可以測(cè)量電荷量的沖擊電流計(jì)G串聯(lián)，當(dāng)將雙刀雙擲開(kāi)關(guān)K由位置1撥到位置2時(shí)，測(cè)得通過(guò)測(cè)量線圈的電荷量為q.已知測(cè)量線圈的匝數(shù)為N，橫截面積為S，測(cè)量線圈和G串聯(lián)回路的總電阻為R.下列判斷正確的是()圖7答案BD4.(電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題)如圖8所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線間的距離為L(zhǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為L(zhǎng)，t0時(shí)刻bc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合.現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，取沿abcda方向?yàn)楦袘?yīng)電流正方向，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是 ()圖8解析由于bc進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)右手定則