高二物理人教版选修3-2课件：第四章6习题课：电磁感应中的电路、电量及图象问题

1、第四章电磁感应学案6 习题课：电磁感应中的电路、电量及图象问题目标定位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.掌握电磁感应电路中感应电荷量求解的基本思路和方法.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.知识探究自我检测一、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.知识探究(2)画等效电路图.分清内外电路，画出等

2、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E 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1A.UaUbUcUdB.UaUbUdUcC.UaUbUcUdD.UbUaUdUc答案B例2如图2所示，有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B0.2 T，磁场方向垂直纸

3、面向里.在磁场中有一半径r0.4 m的金属圆环，磁场与圆环面垂直，圆环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R02 .一金属棒MN与圆环接触良好，棒与圆环的电阻均忽略不计.图2(1)若棒以v05 m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时MN中的电动势和流过灯L1的电流；解析等效电路如图所示.MN中的电动势E1B2rv00.8 V答案0.8 V0.4 A解析等效电路如图所示答案0.64 V5.12102W二、电磁感应中的电量问题注意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算.例3如图3所示，将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间成

4、“8”字型，并使上、下两圆半径相等.如果环的电阻为R，则此过程中流过环的电荷量为()图3答案B三、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Bt图象还是t图象，或者Et图象、It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En 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EBlv确定感应电动势大小的变化

5、.(4)涉及受力问题，可由安培力公式FBIL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4在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环.规定导体环中电流的正方向如图4甲所示，磁场向上为正.当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是 ()图4解析根据法拉第电磁感应定律有：E ，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与Bt图象中的斜率成正比，由图象可知：02 s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，2 s4 s斜率不变，电流方向为逆时针，整个过

6、程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，故A、B、D错误，C正确.答案C例5如图5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5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，产生逆时针方向的感应电流，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，所以产生顺时针方向的电流，B错误，故选C.答案C1.(电磁感应中的电路问题)用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂

7、直于纸面向里的匀强磁场中，如图6所示，当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是 ()A.Uab0.1 VB.Uab0.1 VC.Uab0.2 VD.Uab0.2 V自我检测图6解析题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流产生.把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内阻为 ，画出等效电路图如图所示，则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，答案B2.(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，如图所示，则在

8、移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是()解析本题在磁场中的线框与速度垂直的边等效为切割磁感线产生感应电动势的电源.四个选项中的感应电动势大小均相等，回路电阻也相等，因此电路中的电流相等，B中a、b两点间电势差为路端电压，为电动势的 倍，而其他选项则为电动势的 倍.故B正确.答案B3.(电磁感应中的电量问题)如图7所示是测量通电螺线管内部磁感应强度的一种装置：把一个很小的测量线圈放在待测处(测量线圈平面与螺线管轴线垂直)，将线圈与可以测量电荷量的冲击电流计G串联，当将双刀双掷开关K由位置1拨到位置2时，测得通过测量线圈的电荷量为q.已知测量线圈的匝数为N，横截面积为S，测量线圈和G串联回路的总电阻为R.下列判断正确的是()图7答案BD4.(电磁感应中的图象问题)如图8所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为L，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为L，t0时刻bc边与磁场区域边界重合.现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿abcda方向为感应电流正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是 ()图8解析由于bc进入磁场时，根据右手定则