高中物理 第1章 法拉第电磁感应定律、楞次定律的综合应用学案 教科版选修3-2

学案6习题课：法拉第电磁感应定律、楞次定律的综合应用目标定位 1.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.2.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像问题一、电磁感应中的电路问题在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势若回路闭合，则产生感应电流，所以电磁感应问题常与电路知识综合考查解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路(2)画等效电路图分清内、外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键(3)感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律En或EBLv确定，感应电动势的方向由楞次定律或右手定则确定，在等效电源内部从负极指向正极(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用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图1所示在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是()图1AUaUbUcUd BUaUbUdUcCUaUbUcUd DUbUaUd0，可知D项正确题组二电磁感应中的电路问题8. 如图8所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合正方形线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的重力，若闭合线框的电流分别为Ia、Ib，则IaIb为 ()图8A14 B12 C11 D不能确定答案C解析产生的感应电动势为EBLv，由闭合电路欧姆定律得I，又Lb2La，由电阻定律知Rb2Ra，故IaIb11.9. 如图9所示，两个相同导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍，现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a、b两点间电压为U1，若将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，a、b两点间电压为U2，则 ()图9A.1 B.2C.4 D.答案B解析根据题意设小环的电阻为R，则大环的电阻为2R，小环的面积为S，则大环的面积为4S，且k.当大环放入一均匀变化的磁场中时，大环相当于电源，小环相当于外电路，所以E14kS，U1RkS；当小环放入这个磁场中时，同理可得U22RkS，故2，选项B正确10. 如图10所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为()图10A. B. C. DBav答案A解析摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势EB2a(v)Bav.由闭合电路欧姆定律有UABBav，故选A.11. 如图11所示，在宽为L0.5 m的平行导轨上垂直放置一个有效电阻为r0.6 的直导体棒ab，在导轨的两端分别连接两个阻值为R14 、R26 的电阻，其他电阻不计整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B0.1 T当直导体棒在导轨上以v6 m/s的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小图11答案0.24 V0.06 A0.04 A解析由题意可画出如图所示的等效电路图，则感应电动势EBLv0.10.56 V0.3 VR外2.4 .Uab V0.24 V，I10.06 A，I20.04 A.12面积S0.2 m2、n100匝的圆形线圈，处在如图12所示的匀强磁场内，磁感应强度随时间t变化的规律是B0.02t T，R3 ，C30 F，线圈电阻r1 ，求：图12(1)通过R的电流方向和4 s内通过导线横截面的电荷量；(2)电容器的电荷量答案(1)ba0.4 C(2)9106 C解析(1)由法拉第电磁感应定律可得出线圈中的电动势，由欧姆定律可求得通过R的电流由楞次定律可求得电流的方向为逆时针，通过R的电流方向为ba，QIttntn0.4 C(2)由EnnS1000.20.02 V0.4 V，I A0.1 A，UCURIR0.13 V0.3 V，QCUC301060.3 C9106 C13. 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13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：图13(1)金属棒上电流的大小和方向及金属棒两端的电压UMN；(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率答案(1)NMBav(2)解析(1)金属棒切割磁感线产生的感应电动势为EBLv2Bav.外电路的