物理选修人教新课标电磁感应习题课课件

1、第四章电磁感应第四章电磁感应习题课法拉第电磁感应定律的应用习题课法拉第电磁感应定律的应用 三、法拉第电磁感应定律的应用 1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，感应电流引起热效应等，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 【温馨提示】(1)求解电路问题首先要找出电源，确定内电路和外电路，解题时考虑是否能忽略内阻 (2)求解电路中通过的电荷量，一定要用平均电动势和平均电流计算 2电磁感应中的

2、力学问题 电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，从而影响其运动状态，故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起解决此类问题时，要将电磁学知识和力学知识综合起来应用解题思路是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向 (2)根据欧姆定律求感应电流 (3)分析导体的受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向) (4)应用力学规律列方程求解 电磁感应中的力学问题比纯力学问题多一个安培力，处理方法与纯力学问题基本相同，但应注意安培力的大小和方向的确定 a平衡类 解决平衡类问题的基本方法是：确定研究对象；进行受力分析；根据平衡条件建立方程；结合电磁感应规律求解具体问

3、题 b加速类 解决加速类问题的基本方法是：确定研究对象(一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体)；根据牛顿运动定律和运动学公式分析导体在磁场中的受力与运动情况如果导体在磁场中受的磁场力发生变化，从而引起合外力发生变化，导致导体的加速度、速度等发生变化，进而又引起感应电流、磁场力、合外力变化，最终可能使导体达到稳定状态 3电磁感应中的图象问题 图象问题是一种半定量分析问题，电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I等随时间t变化的图象，即Bt图象、t图象、Et图象和It图象等对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即

4、Ex图象和Ix图象等这些图象问题大体上可分为两种类型： (1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象 对于这类问题，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势(电流)的大小是否恒定用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围 (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应物理量，不论何种类型，都要应用法拉第电磁感应定律、楞次定律或右手定则等规律来分析解决 同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能 (2)解答电磁感应现象中的能量问题的一般步骤： 在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回

5、路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源 搞清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化 根据能量守恒列方程求解. 如图甲所示的螺线管，匝数n1 500 匝，横截面积S20 cm2，电阻r1.5 ，与螺线管串联的外电阻R13.5 ，R22.5 ，向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化求： 电磁感应中的电路问题 (1)螺线管产生的感应电动势大小； (2)通过螺线管的电流大小和方向； (3)螺线管两端的电压大小，并判断M、P两端的电势高低 思路点拨： (3)由电流方向知，M端电势高，螺线管两端的电压即是电源的路端电压，也是电阻R1、R2两端的电压之和，所以 UMP

6、I(R1R2)0.8(3.52.5)V4.8 V. 答案：(1)6 V(2)0.8 AMacbPM (3)4.8 VM端电势高 【题后总结】解决电磁感应电路问题时，首先明确哪部分相当于电源，哪部分相当于外电路，然后根据电路知识进行求解其次要注意等效电源两端的电压是路端电压，不等于电动势(广东高考)如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻 电磁感应中的力学问题 (1)调节RxR，释放导体棒

7、，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v. (2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电荷量为q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx. 思路点拨：要解决本题应把握以下几点： (1)导体棒做什么运动取决于受力情况和初状态 (2)等效电源的正负极和等效电路 (3)导体棒达到恒定速度时的受力平衡及电容器两端的电压 解析：本题考查了感应电动势的计算，闭合电路欧姆定律以及带电粒子的平衡问题解题的基本思路是利用导体棒ab的平衡条件列出Mgsin BIl，可求出I，再根据导体切割磁感线和欧姆定律列出方程求出v，在第(2)问中电流与第(1)问相同，结合带电粒子的平衡列

8、方程可求解 【针对训练】 2.如图(a)所示，平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长，固定在同一水平面上，两导轨间距L0.25 m，电阻R0.5 ，导轨上停放一质量m0.1 kg、电阻r0.1 的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下现用一外力F沿水平方向拉杆，使其由静止开始运动，理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示 (1)分析证明金属杆做匀加速直线运动； (2)求金属杆运动的加速度； (3)写出外力F随时间变化的表达式； (4)求第2.5 s末外力F的瞬时功率 答案：(1)见解析(2)2.4 m/s2(3)F0.04t0.24(

9、N)(4)2.04 W 如图所示，在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，金属框架ABCD固定在水平面内，AB与CD平行且足够长，BC与CD夹角(90)，光滑导体棒EF(垂直于CD)在外力作用下以垂直于自身的速度v向右匀速运动，框架中的BC部分与导体棒单位长度的电阻均为R，AB与CD的电阻不计，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触，经过C点瞬间作为计时起点，下列关于电路中电流大小I与时间t、消耗的电功率P与导体棒水平移动的距离x变化规律的图象中正确的是 电磁感应中的图象问题 思路点拨： 【针对训练】 3.如图所示，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；O

10、O为EOF的角平分线，OO间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里一边长为l的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，t0时刻恰好位于图示位置规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图象可能正确的是() 因导线框匀加速运动，所以当bc边在3LxL的区域内运动时，感应电流随时间均匀变化，图象仍为直线，而感应电流随位移x变化的图象不为直线 答案：AC(天津高考)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4

11、 T棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来， 电磁感应中的能量问题 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求： (1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； (3)外力做的功WF. 思路点拨：解答本题时要注意以下三点： (1)求通过电阻的电荷量时要用到电流的平均值 (2)求焦耳热时，要利用功能关系，本题不适合用焦耳定律求焦耳热 (3)外力F做的功等于回路产生的焦耳热 (

12、3)因为撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比为： Q1Q221 所以Q13.6 J 由功能关系可知，在棒运动的整个过程中： WFQ1Q2 联立式得： WF5.4 J 答案：(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J 【针对训练】 4.如图所示，水平的平行虚线间距为d，其间有磁感应强度为B的匀强磁场一个长方形线圈的边长分别为L1、L2，且L2d，线圈质量为m，电阻为R.现将线圈由静止释放，测得当线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h时，其下边缘刚进入磁场和下边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等求： (1)线圈刚进入磁场时的感应电流的大小； (2)线圈从下边缘刚进磁场到下边缘刚出磁场(图中两虚线框所示位

13、置)的过程做何种运动，求出该过程最小速度v； (3)线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q总 误区一：导体切割磁感线的有效长度不明确导致错误 【典型例题】 1.如图所示的两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线的距离为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，如图所示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的感应电流为正，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 思路点拨：解答此题应把握以下两点： (1)应先确定有效切割长度，然后分析感应电动势的大小 (2)先确定做切割磁感线运动的导体，再确定感应电流的方向 解析：进入磁场的过程，穿过闭合线圈的磁通量增加，产生逆时针方向(负方