高中物理 4.7習題課 電磁感應中的圖象和電路問題課件 新人教版選修3-2.ppt

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第7講習題課電磁感應中的圖象和電路問題 2 掌握電磁感應現(xiàn)象中電路問題的分析方法和解題基本思路 3 綜合應用楞次定律和法拉第電磁感應定律解決電磁感應中的圖象問題 目標定位 1 感應電流的方向一般是利用楞次定律或進行判斷 2 感應電動勢的大小根據(jù)定律計算 公式E 特殊情況下 導體桿切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢E 右手定則 法拉第電磁感應 Blv 3 垂直于勻強磁場放置 長為L的直導線通過的電流為I時 它所受的安培力F 安培力方向的判斷用 4 閉合電路中電源電動勢E 內(nèi)電壓U內(nèi) 外電壓 路端電壓 U外三者之間的關系為 其中電源電動勢E的大小等于電源未接入電路時兩極間的 BIL 左手定則 E U內(nèi) U外 電勢差 一 電磁感應中的電路問題電磁感應問題常與電路知識綜合考查 解決此類問題的基本方法是 1 明確哪部分電路或?qū)w產(chǎn)生感應電動勢 該電路或?qū)w就相當于電源 其他部分是外電路 2 畫等效電路圖 分清內(nèi) 外電路 這是解此類問題的關鍵 3 用法拉第電磁感應定律E n或E Blv確定感應電動勢的大小 用楞次定律或右手定則確定感應電流的方向 在等效電源內(nèi)部 方向從負極指向正極 4 運用閉合電路歐姆定律 串并聯(lián)電路特點 電功率 電熱等公式聯(lián)立求解 例1固定在勻強磁場中的正方形導線框abcd 邊長為l 其中ab是一段電阻為R的均勻電阻絲 其余三邊均為電阻可忽略的銅線 磁場的磁感應強度為B 方向垂直紙面向里 現(xiàn)有一段與ab段的材料 粗細 長度均相同的電阻絲PQ架在導線框上 如圖1所示 若PQ以恒定的速度v從ad滑向bc 當其滑過l的距離時 通過aP段電阻的電流是多大 方向如何 圖1 圖2 針對訓練把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán) 水平固定在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中 如圖2所示 一長度為2a 電阻等于R 粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上 它與圓環(huán)始終保持良好的接觸 當金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時 求 1 棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN 解析把切割磁感線的金屬棒看成一個具有內(nèi)阻為R 電動勢為E的電源 兩個半圓環(huán)看成兩個并聯(lián)電阻 畫出等效電路如圖所示 等效電源電動勢為 E Blv 2Bav 2 在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率 二 電磁感應中的圖象問題1 對于圖象問題 搞清物理量之間的函數(shù)關系 變化范圍 初始條件 斜率的物理意義等 往往是解題的關鍵 2解決圖象問題的一般步驟 1 明確圖象的種類 即是B t圖象還是 t圖象 或者是E t圖象 I t圖象 F t圖象等 2 分析電磁感應的具體過程 3 確定感應電動勢 或感應電流 的大小和方向 有下列兩種情況 若回路面積不變 磁感應強度變化時 用楞次定律確定感應電流的方向 用E n確定感應電動勢大小的變化 若磁場不變 導體桿切割磁感線 用右手定則判斷感應電流的方向 用E Blv確定感應電動勢大小的變化 4 涉及受力問題 可由安培力公式F BIL和牛頓運動定律等規(guī)律寫出有關函數(shù)關系式 5 畫圖象或判斷圖象 特別注意分析斜率的變化 截距等 例2如圖3甲所示 矩形導線框abcd固定在勻強磁場中 磁感線的方向與導線框所在平面垂直 規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里 磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示 若規(guī)定順時針方向為感應電流的正方向 下列各圖中正確的是 圖3 答案D 例3如圖4所示 一個由導體做成的矩形線圈 以恒定速率v運動 從無場區(qū)進入勻強磁場區(qū) 磁場寬度大于矩形線圈的寬度da 然后出來 若取逆時針方向的電流為正方向 那么下列圖中的哪一個圖能正確地表示回路中的電流與時間的函數(shù)關系 圖4 解析根據(jù)楞次定律 線圈進入磁場的過程 穿過線圈的磁通量增加 產(chǎn)生逆時針的感應電流 因為速度恒定 所以電流恒定 故A D錯誤 離開磁場時 穿過線圈的磁通量減少 所以產(chǎn)生順時針的電流 B錯誤 C正確 答案C 1 如圖5所示 是兩個互連的金屬圓環(huán) 小金屬圓環(huán)的電阻是大金屬圓環(huán)電阻的二分之一 磁場垂直穿過大金屬圓環(huán)所在區(qū)域 當磁感應強度隨時間均勻變化時 在大金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢為E 則a b兩點間的電勢差為 電磁感應中的電路問題 圖5 答案B 2 粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中 磁場方向垂直于線框平面 其邊界與正方形線框的邊平行 現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場 如下圖所示 則在移出過程中線框的一邊a b兩點間電勢差絕對值最大的是 答案B 3 如圖6所示 在x 0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場 磁場的方向垂直于xOy平面 紙面 向里 具有一定電阻的矩形線框abcd位于xOy平面內(nèi) 線框的ab邊與y軸重合 令線框從t 0時刻起由靜止開始沿x軸正方 電磁感應中的圖象問題 圖6 向做勻加速運動 則線框中的感應電流I 取逆時針方向的電流為正 隨時間t的變化圖線正確的是 解析因為導體棒做勻加速直線運動 所以感應電動勢為E Blv Blat 因此感應電流大小與時間成正比 方向為順時針 答案D 4 一矩形線圈位于一隨時間t變化的勻強磁場內(nèi) 磁場方向垂直線圈所在的平面 紙面 向里 如圖7甲所示 磁感應強度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示 以I表示線圈中的感應電流 以圖甲中線圈上箭頭所示方向的電流為正方向 即順時針方向為正方向 則以下的I t圖中正確的是 圖7 答案C