高中物理 第一章 电磁感应 习题课（二）法拉第电磁感应定律、愣次定律的综合应用课件 教科版选修32.ppt

习题课 二 法拉第电磁感应定律 楞次定律的综合应用 第一章电磁感应 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 综合运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 目标定位 二 电磁感应中的图像问题 栏目索引 一 电磁感应中的电路问题 对点检测自查自纠 一 电磁感应中的电路问题 知识梳理 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 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 典例精析 例1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1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 解析答案 图1 把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为r 电源电动势为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 解析本题综合考查电磁感应及电路中功率的计算 关键是要分析清楚电路结构 画出等效电路图 解析答案 电流方向从n流向m 根据分压原理 棒两端的电压为 2 在圆环和金属棒上消耗的总热功率 解析答案 总结提升 解析圆环和金属棒上消耗的总热功率为 总结提升 电磁感应中电路问题的分析方法 1 明确电路结构 分清内 外电路 画出等效电路图 2 根据产生感应电动势的方式计算感应电动势的大小 如果是磁场变化 由e n计算 如果是导体切割磁感线 由e blv计算 3 根据楞次定律或右手定则判断感应电流的方向 4 根据电路组成列出相应的方程式 针对训练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2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的电阻的电流是多大 方向如何 图2 解析答案 返回 解析pq向右移动切割磁感线 产生感应电动势 相当于电源 外电路由pa与pb并联而成 pq滑过l时的等效电路如图所示 pq切割磁感线产生的感应电动势大小为e blv 方向由q指向p 返回 二 电磁感应中的图像问题 知识梳理 1 明确图像的种类 即是b t图像还是 t图像 或者是e t图像 i t图像 f t图像等 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 1 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 2 若磁场不变 导体切割磁感线 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 画图像或判断图像 特别注意分析斜率的变化 截距等 5 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 典例精析 例2如图3甲所示 矩形导线框abcd固定在磁场中 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 解析答案 总结提升 总结提升 答案d 总结提升 返回 解析答案 总结提升 例3如图4所示 一底边为l 底边上的高也为l的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2l 宽为l的匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 t 0时刻 三角形导体线框的底边刚进入磁场 取沿逆时针方向的感应电流为正 则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中 感应电流i随时间t变化的图线可能是 图4 答案a 总结提升 返回 总结提升 线框进 出匀强磁场 可根据e blv判断e大小变化 再根据右手定则判断方向 特别注意l为切割的有效长度 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 1 电磁感应中的电路问题 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 1 2 3 4 答案b 1 2 3 4 解析答案 2 电磁感应中的电路问题 如图5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 与环的最高点用铰链连接长度为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5 1 2 3 4 答案a 1 2 3 4 3 电磁感应中的图像问题 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的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动 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 解析答案 图6 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 1 2 3 4 1 2 3 4 4 电磁感应中的图像问题