高中物理(滬科)選修32學(xué)案：第1章習(xí)題課電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題Word

1、習(xí)題課 電磁感應(yīng)中的電路和圖像問(wèn)題學(xué)習(xí)目標(biāo)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 .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)中的圖像問(wèn)題合作探究攻重難電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1 .對(duì)電源的理解：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就是電源，如切割磁感線的導(dǎo)體棒、內(nèi)有磁通量變化的線圈等.這種電源將其他形式的能轉(zhuǎn) 化為電能.外電2 .對(duì)電路的理解：內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線路由電阻、電容等電學(xué)元件組成.3 .問(wèn)題分類(lèi)(1)確定等效電源的正負(fù)極、感應(yīng)電流的方向、電勢(shì)高低、電容器極板帶電性 質(zhì)等問(wèn)題.(2)根據(jù)閉合電路求解電路中的總電阻、路端電壓、電功

2、率等問(wèn)題. 根據(jù)電磁感應(yīng)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求解電路中通過(guò)的電荷量：E=n號(hào)" anq=1 At= a®例 把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在 豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖1所示，一長(zhǎng)度為2a,電阻等 于 R,粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好接觸.當(dāng)金屬棒以恒定 速度v向右移動(dòng)經(jīng)過(guò)環(huán)心。時(shí)，求：x/:a / ： X X Vv(1)棒上電流的大小和方向；(2)棒兩端的電壓Umn;(3)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率.思路點(diǎn)撥：金屬棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)電動(dòng)勢(shì)由E二Blv計(jì)算，認(rèn)清電路連接方式,從而計(jì)算電流；棒兩端電壓為路端電壓；由

3、P二IE計(jì)算圓環(huán)及金屬棒的總功【解析】(1)棒MN右移時(shí)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)棒過(guò)圓心0 時(shí)，棒兩端的電壓即為路端電壓，其等效電路如圖所示e_1 1r 一R R4金屬棒經(jīng)過(guò)圓心時(shí)，棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E= BX 2av = 2Bav.此時(shí)，圓環(huán)的兩部分并聯(lián)連接，且 R左二R右二R,故并聯(lián)部分的電阻為R并二R由閉合電路歐姆定律得流過(guò)金屬棒的電流為E 2Bav 4BavR+*R+ R 3R由右手定則可判斷出金屬棒上的電流方向由 N-M.(2)棒兩端的電壓R2Umn = IR 并二匠二§Bav 圓環(huán)和金屬棒上消耗的總功率等于電路中感應(yīng)電流的電功率，即8B2a2vp二IE 二3

4、R【答案】4Bav、.3R,萬(wàn)向由N-M_x8B5M |Bav 區(qū)）3R規(guī)律方袪電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的分析方法明確電路結(jié)構(gòu)，分清內(nèi)、外電路.(2)根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方式計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，如果是磁場(chǎng)變化，由E=n普計(jì)算；如果是導(dǎo)體切割磁感線，由E= Bh/計(jì)算.(3)根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向.(4)根據(jù)電路組成列出相應(yīng)的方程式.針對(duì)訓(xùn)練1 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a> b兩點(diǎn)間向平移出磁場(chǎng)，如下圖所示，貝U在移出過(guò)程中線框的一邊電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是()XXXX X

5、X !ABBB圖中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為電動(dòng)勢(shì)的4倍，其它都為4倍，故選B.J電磁感應(yīng)的圖像問(wèn)題1對(duì)于圖像問(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 解決圖像問(wèn)題的一般步驟明確圖像的種類(lèi)，即是B-t圖像還是-t圖像，或者E-t圖像、Lt圖像、F-t 圖像等.(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E= n£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 E =BLv確定電動(dòng)勢(shì)大

6、小的變化.(4)涉及受力問(wèn)題，可由安培力公式F二BIL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.畫(huà)圖像或判斷圖像.特別注意分析斜率的變化、截距等.如圖2甲所示，矩形導(dǎo)線框abed固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的 規(guī)律如圖2乙所示，若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，下列各圖 中正確的是()XXXXXXXXXXXX組2ABXXX/d /dDC思路點(diǎn)撥：由楞次定律確定各段時(shí)間內(nèi)電流的方向;AB由E=S及1二AtR確定各時(shí)間內(nèi)電流大小的變化規(guī)律.D01s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

7、63;=石恒定，電流b=R恒定；由楞次定律可知，電流方向?yàn)槟鏁r(shí) 針?lè)较颍簇?fù)方向，在it圖像上，是一段平行于t軸的直線，且方向?yàn)樨?fù)，故A、C錯(cuò)誤同理知，在2 s內(nèi)線框中電流方向?yàn)檎?s3s內(nèi)，負(fù)向的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=恒定，At電流lo=R恒定，由楞次定律知，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，即正方向，在it圖像 上,是一段平行于t軸的直線，只有選項(xiàng)D符合.規(guī)律方法電磁感應(yīng)圖像問(wèn)題分析方法明確圖像的種類(lèi)，是B-t圖像，4圖像，或者E-t圖像，還是l-t圖像.(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程.(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系.結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定

8、律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等.針對(duì)訓(xùn)練2 如圖3所示，一底邊為L(zhǎng),底邊上的高也為L(zhǎng)的等腰三角形導(dǎo)體線框以恒定的 速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)長(zhǎng)為2L,寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂 直紙面向里0時(shí)刻，三角形導(dǎo)體線框的底邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，取沿逆 時(shí)針?lè)较虻母?應(yīng)電流為正，則在三角形導(dǎo)體線框穿過(guò)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（）<T X X X X X XX X X X X X X/ V/I X X X X X X X |T xxxxxxxlCDA 根據(jù)E=BLv, l=R= BR,三角形導(dǎo)體線框進(jìn)、

9、出磁場(chǎng)時(shí)，有效長(zhǎng)度L都變小再根據(jù)右手定則，進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向相反，進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流 方向 為正，出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù)，故選A.當(dāng)堂達(dá)標(biāo)固雙基1. 一閉合圓形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的軸線與磁場(chǎng)方向成30。角，磁感應(yīng) 強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化在下列方法中能使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：53932019）A.把線圈匝數(shù)增大一倍B.把線圈面積增大一倍C.把線圈半徑增大一倍D.把線圈匝數(shù)減少到原來(lái)的一半C 設(shè)感應(yīng)電流為I,電阻為R,匝數(shù)為n,線圈半徑為r,線圈面積為S,導(dǎo)線橫截面積為S,電阻率為PaRQ Q 30由法拉第電磁感應(yīng)定律知E=n普二,由閉合電路歐姆定律知|由電阻定律知R=jn則|二詈cos 30.其中罟、p S，均為恒量,所以|xr,故選C.2如圖4甲所示，閉合的圓線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，仁0時(shí)磁感線垂直線圈平面向里穿過(guò)線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線如圖4乙所示，則在02 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小和方向?yàn)椋ǎ㎝r圖4A逐漸增大，逆時(shí)針?lè)较駼.逐漸減小，順時(shí)針?lè)较駽.大小不變，順時(shí)針?lè)较駾.大小不變，先順時(shí)針?lè)较蚝竽鏁r(shí)針?lè)较駽 因?yàn)锽-t圖像的斜率不變，所以感應(yīng)電流恒定根據(jù)楞次定律判斷電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?3如圖5所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置（/ aOb=90°時(shí)