湖南師大高三物理第九章電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題課件新人教版

1、3 3 電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題電磁感應(yīng)中的電路與圖象問題 1.電磁感應(yīng)與電路相結(jié)合的問題電磁感應(yīng)與電路相結(jié)合的問題 在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或在電磁感應(yīng)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)磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源.因此，因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起起.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是：的基本方法是： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向，當(dāng)切割磁定感應(yīng)電動(dòng)勢的

2、大小和方向，當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)或磁通量均勻變感線的導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)或磁通量均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢不變，是恒定電流的化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢不變，是恒定電流的問題問題.當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體棒變速運(yùn)動(dòng)或當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體棒變速運(yùn)動(dòng)或磁通量非均勻變化則是變化電流的問題磁通量非均勻變化則是變化電流的問題. (2)畫出等效電路，對(duì)整個(gè)回路分析清楚畫出等效電路，對(duì)整個(gè)回路分析清楚哪一部分是電源，哪一部分為負(fù)載以及哪一部分是電源，哪一部分為負(fù)載以及負(fù)載的連接性質(zhì)負(fù)載的連接性質(zhì). (3)運(yùn)用全電路歐姆定律，串、運(yùn)用全電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率公式聯(lián)立并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率公式聯(lián)立求解求解. (4) 的

3、分析與應(yīng)用的分析與應(yīng)用.qnR 1.電磁感應(yīng)和電路問題綜合電磁感應(yīng)和電路問題綜合 用電阻為用電阻為18的均勻?qū)Ь€彎成圖中的均勻?qū)Ь€彎成圖中直徑直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上 所對(duì)圓心角為所對(duì)圓心角為60.將圓環(huán)垂直于磁感將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里.AB 一根每米電阻為一根每米電阻為1.25的直導(dǎo)線的直導(dǎo)線PQ，沿，沿圓環(huán)平面向左以圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行的速度勻速滑行（速度方向與（速度方向與PQ垂直），滑行中直導(dǎo)線垂直），滑行中直導(dǎo)

4、線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)它通過環(huán)上它通過環(huán)上A、B位置時(shí)，求：位置時(shí)，求： （1）直導(dǎo)線）直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，并段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向；指明該段直導(dǎo)線中電流的方向； （2）此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率）此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率. 如圖所示，粗細(xì)均勻金屬環(huán)的電阻如圖所示，粗細(xì)均勻金屬環(huán)的電阻為為R，可轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿，可轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿OA的電阻為的電阻為R/4，桿長為桿長為L，A端與環(huán)相接觸，電刷端與環(huán)相接觸，電刷D和和D分別與桿的端點(diǎn)分別與桿的端點(diǎn)O及環(huán)邊接觸及環(huán)邊接觸.桿桿OA在垂在垂直于環(huán)面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為

5、直于環(huán)面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場中，以角速度磁場中，以角速度沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路上接有一電阻外電路上接有一電阻R/2.則電路中總電流則電路中總電流的最的最 小值為小值為 ，最大值為，最大值為 .22BLR223BLR 2.電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中的圖象問題 (1) 電磁感應(yīng)中常涉及電磁感應(yīng)中常涉及B-t圖象、圖象、-t圖象、圖象、E-t圖象和圖象和I-t圖象圖象 此外還有切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電此外還有切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電流動(dòng)勢和電流I隨線圈位移變化的圖象，隨線圈位移變化的圖象，即即E-x圖象和圖象和I-x圖象圖象. (2)這些圖象問題大體可分為兩

6、類：這些圖象問題大體可分為兩類：由給出的電磁感應(yīng)過程畫出正確的由給出的電磁感應(yīng)過程畫出正確的圖象圖象. 由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)物理量過程，求解相應(yīng)物理量. (3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖象問題的分電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖象問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢勻，從而推知感應(yīng)電動(dòng)勢(電流電流)大小是否恒定大小是否恒定.用楞次定律判斷出用楞次定律判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢(或電流或電流)的方向，從的方向，從而確定其正負(fù)而確定其正負(fù). (4)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢或感應(yīng)電流的大回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢或感應(yīng)電流的大小及其變化規(guī)律

7、，要利用法拉第電磁感應(yīng)小及其變化規(guī)律，要利用法拉第電磁感應(yīng)定律來分析，有些圖象問題還要畫出等效定律來分析，有些圖象問題還要畫出等效電路來輔助分析電路來輔助分析. (5)要正確理解圖象問題，必須既能根據(jù)要正確理解圖象問題，必須既能根據(jù)圖象的定義把圖象反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際圖象的定義把圖象反映的規(guī)律對(duì)應(yīng)到實(shí)際過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律過程中去，又能根據(jù)實(shí)際過程的抽象規(guī)律對(duì)應(yīng)到圖象中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物對(duì)應(yīng)到圖象中去，最終根據(jù)實(shí)際過程的物理規(guī)律進(jìn)行判斷理規(guī)律進(jìn)行判斷.這樣，才抓住了解決圖這樣，才抓住了解決圖象問題的根本象問題的根本. 2.電磁感應(yīng)的圖象問題電磁感應(yīng)的圖象問題 在豎直向上的

8、勻強(qiáng)磁場中，水平放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖 (a)所示，所示，當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間隨時(shí)間t如圖如圖(b)變化時(shí)，選項(xiàng)中正確表示線圈感應(yīng)電動(dòng)變化時(shí)，選項(xiàng)中正確表示線圈感應(yīng)電動(dòng)勢勢E變化的是變化的是( ) 如圖所示，一有界勻強(qiáng)磁場，磁感如圖所示，一有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為里和向外，磁場寬度均為L，在磁場區(qū)域，在磁場區(qū)域的左側(cè)相距為的左側(cè)相距為L處，有一邊長為處，有一

9、邊長為L的正方的正方形導(dǎo)體線框，總形導(dǎo)體線框，總 電阻為電阻為R，且線，且線 框平面與磁場方框平面與磁場方 向垂直向垂直. 現(xiàn)使線框以速度現(xiàn)使線框以速度v勻速穿過磁場勻速穿過磁場區(qū)域，若以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，區(qū)域，若以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流逆時(shí)針方向時(shí)的電動(dòng)勢規(guī)定電流逆時(shí)針方向時(shí)的電動(dòng)勢方向?yàn)檎?，方向?yàn)檎珺垂直紙面向里為正，垂直紙面向里為正，則以下關(guān)于線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢、則以下關(guān)于線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢、磁通量、感應(yīng)電流及電功率的四磁通量、感應(yīng)電流及電功率的四個(gè)圖象正確的是個(gè)圖象正確的是( )CD 3.電磁感應(yīng)結(jié)合圖象的綜合問題電磁感應(yīng)結(jié)合圖象的綜合問題 一有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域如圖甲所示，質(zhì)量

10、為一有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域如圖甲所示，質(zhì)量為m、電阻為電阻為R的長方形矩形線圈的長方形矩形線圈abcd邊長分別為邊長分別為L和和2L，線圈一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，線圈一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.t0=0時(shí)刻磁場開始均勻減小，時(shí)刻磁場開始均勻減小，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，在磁場力作用下運(yùn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，在磁場力作用下運(yùn)動(dòng)，v-t圖象如圖乙，圖中斜向虛線為過圖象如圖乙，圖中斜向虛線為過O點(diǎn)速度點(diǎn)速度圖線的切線，數(shù)據(jù)由圖中給出，不考慮重力圖線的切線，數(shù)據(jù)由圖中給出，不考慮重力影響，求：影響，求： (1)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率. (2)t2時(shí)刻回路的電功率時(shí)刻回路的電功率. 如圖如圖(甲甲)所示，圓形金屬框與一個(gè)平行金所示，圓形金屬框與一個(gè)平行金屬導(dǎo)軌相連接，并置于水平桌面上屬導(dǎo)軌相連接，并置于水平桌面上.圓形圓形金屬框面積為金屬框面積為S，內(nèi)有垂直于線框平面的，內(nèi)有垂直于線框平面的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間隨時(shí)間t的變化關(guān)系的變化關(guān)系如圖如圖(乙乙)所示，所示，01s內(nèi)磁場方向垂直線框內(nèi)磁場方向垂直線框平面向里平面向里.長為長為L，電阻為，電阻為R的導(dǎo)體棒置于的導(dǎo)體棒置于平行金屬導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好平行金屬導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好.導(dǎo)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒處于另