高中物理 4.7习题课 电磁感应中的图象和电路问题课件 新人教版选修3-2.ppt

第7讲习题课电磁感应中的图象和电路问题 2 掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路 3 综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图象问题 目标定位 1 感应电流的方向一般是利用楞次定律或进行判断 2 感应电动势的大小根据定律计算 公式E 特殊情况下 导体杆切割磁感线时产生的感应电动势E 右手定则 法拉第电磁感应 Blv 3 垂直于匀强磁场放置 长为L的直导线通过的电流为I时 它所受的安培力F 安培力方向的判断用 4 闭合电路中电源电动势E 内电压U内 外电压 路端电压 U外三者之间的关系为 其中电源电动势E的大小等于电源未接入电路时两极间的 BIL 左手定则 E U内 U外 电势差 一 电磁感应中的电路问题电磁感应问题常与电路知识综合考查 解决此类问题的基本方法是 1 明确哪部分电路或导体产生感应电动势 该电路或导体就相当于电源 其他部分是外电路 2 画等效电路图 分清内 外电路 这是解此类问题的关键 3 用法拉第电磁感应定律E n或E Blv确定感应电动势的大小 用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向 在等效电源内部 方向从负极指向正极 4 运用闭合电路欧姆定律 串并联电路特点 电功率 电热等公式联立求解 例1固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd 边长为l 其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝 其余三边均为电阻可忽略的铜线 磁场的磁感应强度为B 方向垂直纸面向里 现有一段与ab段的材料 粗细 长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上 如图1所示 若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc 当其滑过l的距离时 通过aP段电阻的电流是多大 方向如何 图1 图2 针对训练把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环 水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中 如图2所示 一长度为2a 电阻等于R 粗细均匀的金属棒MN放在圆环上 它与圆环始终保持良好的接触 当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时 求 1 棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN 解析把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为R 电动势为E的电源 两个半圆环看成两个并联电阻 画出等效电路如图所示 等效电源电动势为 E Blv 2Bav 2 在圆环和金属棒上消耗的总热功率 二 电磁感应中的图象问题1 对于图象问题 搞清物理量之间的函数关系 变化范围 初始条件 斜率的物理意义等 往往是解题的关键 2解决图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 即是B t图象还是 t图象 或者是E t图象 I t图象 F t图象等 2 分析电磁感应的具体过程 3 确定感应电动势 或感应电流 的大小和方向 有下列两种情况 若回路面积不变 磁感应强度变化时 用楞次定律确定感应电流的方向 用E n确定感应电动势大小的变化 若磁场不变 导体杆切割磁感线 用右手定则判断感应电流的方向 用E Blv确定感应电动势大小的变化 4 涉及受力问题 可由安培力公式F BIL和牛顿运动定律等规律写出有关函数关系式 5 画图象或判断图象 特别注意分析斜率的变化 截距等 例2如图3甲所示 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中 磁感线的方向与导线框所在平面垂直 规定磁场的正方向垂直纸面向里 磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示 若规定顺时针方向为感应电流的正方向 下列各图中正确的是 图3 答案D 例3如图4所示 一个由导体做成的矩形线圈 以恒定速率v运动 从无场区进入匀强磁场区 磁场宽度大于矩形线圈的宽度da 然后出来 若取逆时针方向的电流为正方向 那么下列图中的哪一个图能正确地表示回路中的电流与时间的函数关系 图4 解析根据楞次定律 线圈进入磁场的过程 穿过线圈的磁通量增加 产生逆时针的感应电流 因为速度恒定 所以电流恒定 故A D错误 离开磁场时 穿过线圈的磁通量减少 所以产生顺时针的电流 B错误 C正确 答案C 1 如图5所示 是两个互连的金属圆环 小金属圆环的电阻是大金属圆环电阻的二分之一 磁场垂直穿过大金属圆环所在区域 当磁感应强度随时间均匀变化时 在大金属圆环内产生的感应电动势为E 则a b两点间的电势差为 电磁感应中的电路问题 图5 答案B 2 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中 磁场方向垂直于线框平面 其边界与正方形线框的边平行 现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场 如下图所示 则在移出过程中线框的一边a b两点间电势差绝对值最大的是 答案B 3 如图6所示 在x 0的区域内存在匀强磁场 磁场的方向垂直于xOy平面 纸面 向里 具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内 线框的ab边与y轴重合 令线框从t 0时刻起由静止开始沿x轴正方 电磁感应中的图象问题 图6 向做匀加速运动 则线框中的感应电流I 取逆时针方向的电流为正 随时间t的变化图线正确的是 解析因为导体棒做匀加速直线运动 所以感应电动势为E Blv Blat 因此感应电流大小与时间成正比 方向为顺时针 答案D 4 一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内 磁场方向垂直线圈所在的平面 纸面 向里 如图7甲所示 磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示 以I表示线圈中的感应电流 以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正方向 即顺时针方向为正方向 则以下的I t图中正确的是 图7 答案C