第二章電磁感應(yīng)及其應(yīng)用電磁感應(yīng)定律中的電學(xué)問題課件高二下學(xué)期物理教科版選擇性

電磁感應(yīng)定律中的電學(xué)問題求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)△t近于0時(shí)，E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),v是平均速度求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，v是瞬時(shí)速度1、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有無取決于:磁通量是否變化3、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向判斷方法：楞次定律或右手定則2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E大小的求解:溫故知新電磁感應(yīng)中的電路問題一1、電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖2、“三步走”分析電路為主的電磁感應(yīng)問題[例1](多選)如圖所示，由某種粗細(xì)均勻的金屬條制成的矩形線框abcd固定在紙面內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里。一導(dǎo)體棒PQ放在線框上，在水平拉力F作用下沿平行ab的方向勻速滑動(dòng)，滑動(dòng)過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過程中(

)A．通過PQ的電流先增大后減小B．PQ兩端電壓先增大后減小C．拉力F的功率先減小后增大D．通過ad的電流先增大后減小BC【例2】如圖所示,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,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)始終保持接觸良好,當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心時(shí),求:(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN。(2)電路中消耗的熱功率?？挤?一)導(dǎo)體棒平動(dòng)切割的電路問題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)體線框、以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示。在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，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(

)A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud

B．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua＝Ub＝Uc＝Ud

D．Ub＜Ua＜Ud＜UcB考法(二)導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割的電路問題A考法(三)磁場(chǎng)變化引起的電路問題3、如圖所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場(chǎng)中，金屬框平面與磁場(chǎng)方向垂直，電阻R＝0.1Ω，邊長(zhǎng)l＝0.2m。求：(1)在t＝0到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；(2)t＝0.05s時(shí)，金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向；(3)在t＝0到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P。電磁感應(yīng)中的電荷量問題二

我們知道，導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果是閉合回路，在回路中會(huì)有感應(yīng)電流的產(chǎn)生。那么，如何求出通過閉合電路某截面的電荷量呢？電荷量的大小又與哪些因素有關(guān)呢？(1)由上式可知，通過某一截面的感應(yīng)電荷量q僅由線圈匝數(shù)n、回路電阻R和磁通量的變化量ΔΦ決定，與時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān)。(2)求解電路中通過的電荷量時(shí)，I、E均為平均值。閉合回路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，電荷發(fā)生定向移動(dòng)而形成感應(yīng)電流，在Δt內(nèi)通過某一截面的電荷量：【例題1】如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓形導(dǎo)線框內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動(dòng)，電路中的定值電阻為R，其余部分電阻忽略不計(jì).試求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻R上通過的電荷量.解析

MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中，ΔΦ＝B·ΔS＝B·πr2【例題2】輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m＝0.42kg、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1m、匝數(shù)n＝10的正方形線圈，其總電阻為r＝1Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場(chǎng)，如圖1甲所示。磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。(取g＝10m/s2)(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針；(2)求線圈的電功率；(3)求在t＝4s時(shí)輕質(zhì)細(xì)線的拉力大小。

例3、

如圖甲所示，有一面積為S＝100cm2金屬環(huán)，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖乙所示，且磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，在t1至t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過金屬環(huán)的電荷量為多少？

解析：由楞次定律可以判斷金屬環(huán)中感應(yīng)電流的為逆時(shí)針方向。【例題4】如圖8所示，正方形金屬線圈位于紙面內(nèi)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，電阻為R，過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)線圈從圖示位置繞OO′轉(zhuǎn)過90°時(shí)，穿過線圈某橫截面的總電荷量為（

）圖8√電磁感應(yīng)中的圖像問題三1、電磁感應(yīng)圖像問題的常見種類

2、分析方法像像像

3、

解決圖像問題的一般步驟（1）明確圖像的種類，即是B－t圖還是Φ－t圖，或者E－t

圖、I－t圖等；（2）分析電磁感應(yīng)的具體過程；（3）用右手定則或楞次定律確定方向及對(duì)應(yīng)關(guān)系；

（4）結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知

識(shí)寫出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式；（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；（6）畫圖像或判斷圖像。4、電磁感應(yīng)中圖像類選擇題的兩個(gè)常用方法

（1）排除法定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(shì)（增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化），特別是分析物理量的正負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。

（2）函數(shù)法根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖像進(jìn)行分析和判斷。【例題1】如圖甲所示，矩形線圈abcd位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直線圈所在平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示.以圖中箭頭所示方向?yàn)榫€圈中感應(yīng)電流i的正方向，以垂直于線圈所在平面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，則下列圖中能正確表示線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是（

）C考法(一)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過程選擇有關(guān)圖像【例題2】如圖所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一邊長(zhǎng)為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度通過磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻，規(guī)定電流方向逆時(shí)針為正，在如圖所示圖線中，正確反映感應(yīng)電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律的是（

）c

★線圈進(jìn)、出方向不變磁場(chǎng)，線圈中感應(yīng)電流方向反向考法(二)根據(jù)給定的圖像分析電磁感應(yīng)過程[例題3]如圖1所示，在絕緣光滑水平桌面上，以O(shè)為原點(diǎn)、水平向右為正方向建立x軸，在0≤x≤1.0m區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。桌面上有一邊長(zhǎng)L＝0.5m、電阻R＝0.25Ω的正方形線框abcd，當(dāng)平行于磁場(chǎng)邊界的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，在沿x方向的外力F作用下以v＝1.0m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，直到ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)撤去外力。若以cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在0≤t