《2019-2020學(xué)年高中物理 第4章 習(xí)題課 2 電磁感應(yīng)中的電路及圖象問題學(xué)案 新人教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第4章 習(xí)題課 2 電磁感應(yīng)中的電路及圖象問題學(xué)案 新人教版選修3-2（6頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、習(xí)題課2　電磁感應(yīng)中的電路及圖象問題 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.進(jìn)一步理解公式E＝n與E＝Blv的區(qū)別和聯(lián)系，能夠應(yīng)用兩個公式求解感應(yīng)電動勢．　2.掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電路問題的分析方法和解題基本思路．　3.綜合應(yīng)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律解決電磁感應(yīng)中的圖象問題． 電磁感應(yīng)中的電路問題 1．對電源的理解 (1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，如切割磁感線的導(dǎo)體棒、內(nèi)有磁通量變化的線圈等，這種電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能． (2)判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢的方向，都是利用相當(dāng)于電源的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的．實(shí)際問題中應(yīng)注意外電路電流由高電勢處流向

2、低電勢處，而內(nèi)電路則相反． 2．對電路的理解 (1)內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈，外電路由電阻、電容等電學(xué)元件組成． (2)在閉合電路中，相當(dāng)于“電源”的導(dǎo)體兩端的電壓與真實(shí)的電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于感應(yīng)電動勢． 3．解決電磁感應(yīng)中的電路問題的基本思路 (1)明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路． (2)用法拉第電磁感應(yīng)定律或切割公式確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的方向． (3)分清內(nèi)外電路，畫出等效電路圖． (4)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解

3、． 【例1】　如圖所示，MN、PQ為平行光滑金屬導(dǎo)軌(金屬導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì))，MN、PQ相距L＝50 cm，導(dǎo)體棒AB在兩軌道間的電阻為r＝1 Ω，且可以在MN、PQ上滑動，定值電阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1.0 T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于整個導(dǎo)軌平面，現(xiàn)用外力F拉著AB棒向右以v＝5 m/s的速度做勻速運(yùn)動．求： (1)導(dǎo)體棒AB產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E和AB棒上的感應(yīng)電流方向； (2)導(dǎo)體棒AB兩端的電壓UAB. [解析]　(1)導(dǎo)體棒AB產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E＝BLv＝2.5 V 由右手定則知，AB棒上的感應(yīng)電流方向向上，即沿B→A方向． (2)

4、R并＝＝2 Ω I＝＝ A UAB＝IR并＝ V≈1.7 V. [答案]　(1)2.5 V　B→A方向　(2)1.7 V 導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場運(yùn)動過程中的變與不變 (1)外電阻的變與不變 若外電路由無阻導(dǎo)線和定值電阻構(gòu)成，導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中外電阻不變；若外電路由考慮電阻的導(dǎo)線組成，導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中外電阻改變． (2)內(nèi)電阻與電動勢的變與不變 切割磁感線的有效長度不變，則內(nèi)電阻與電動勢均不變．反之，發(fā)生變化．處理電磁感應(yīng)過程中的電路問題時，需特別關(guān)注電動勢及內(nèi)、外電阻是否變化． 1．(多選)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為L＝1 m，cd間、de間、cf

5、間分別接著阻值為R＝10 Ω的電阻．一阻值為R＝10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運(yùn)動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場．下列說法中正確的是(　　) A．導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到a B．cd兩端的電壓為1 V C．de兩端的電壓為1 V D．fe兩端的電壓為1 V BD　[由右手定則可判斷導(dǎo)體棒ab中電流方向由a到b，A錯誤；由ab切割磁感線得E＝BLv，I＝，Uba＝IR＝1 V，又ba、cd、fe兩端的電壓相等，B、D正確；de兩端的電壓為零，C錯誤．] 電磁感應(yīng)中的圖象問題 1.明確圖象的種

6、類，即是B-t圖象還是Φ-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(yīng)的具體過程． 3．確定感應(yīng)電動勢(或感應(yīng)電流)的大小和方向，有下列兩種情況： (1)若回路面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時，用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向，用E＝n確定感應(yīng)電動勢大小的變化． (2)若磁場不變，導(dǎo)體切割磁感線，用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，用E＝Blv確定感應(yīng)電動勢大小的變化． 4．畫圖象或判斷圖象，特別注意分析斜率的變化、截距等． 5．涉及受力問題，可由安培力公式F＝BIL和牛頓運(yùn)動定律等規(guī)律寫出有關(guān)函數(shù)關(guān)系式． 【例2】　(2019·全國卷Ⅱ)如圖所示，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌

7、固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場．將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．已知PQ進(jìn)入磁場時加速度恰好為零．從PQ進(jìn)入磁場開始計(jì)時，到MN離開磁場區(qū)域?yàn)橹?，流過PQ的電流隨時間變化的圖像可能正確的是(　　) [答案]　AD 【例3】　如圖所示，在空間中存在兩個相鄰的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場，其寬度均為L.現(xiàn)將寬度也為L的矩形閉合線圈，從圖中所示位置垂直于磁場方向勻速拉過磁場區(qū)域，則在該過程中，圖中能正確反映線圈中所產(chǎn)生

8、的感應(yīng)電流或其所受的安培力隨時間變化的圖象是(　　) D　[由楞次定律可知，當(dāng)矩形閉合線圈進(jìn)入磁場和離開磁場時，安培力總是阻礙物體的運(yùn)動，方向始終向左，所以外力始終水平向右，因安培力的大小不同且在中間時最大，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯誤；當(dāng)矩形閉合線圈進(jìn)入磁場時，由法拉第電磁感應(yīng)定律判斷，感應(yīng)電流的大小在中間時是最大的，故選項(xiàng)A、B錯誤．] 解決線框進(jìn)出磁場問題需要注意的事項(xiàng) (1)由線框的形狀判斷切割磁感線的有效長度是否變化，如何變化． (2)若只有一個磁場且足夠?qū)?，關(guān)注兩個過程即可：進(jìn)入磁場的過程；離開磁場的過程． (3)若有兩個不同的磁場，還需注意線框的邊分別在不同磁場時產(chǎn)

9、生感應(yīng)電流方向的關(guān)系． 2．如圖所示，一底邊為L、底邊上的高也為L的等腰三角形導(dǎo)體線框以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過長為2L、寬為L的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里．t＝0時刻，三角形導(dǎo)體線框的底邊剛進(jìn)入磁場，取沿逆時針方向的感應(yīng)電流為正，則在三角形導(dǎo)體線框穿過磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖線可能是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D A　[根據(jù)E＝Blv，I＝＝，三角形導(dǎo)體線框進(jìn)、出磁場時，有效長度l都變小．再根據(jù)右手定則可知，進(jìn)磁場時感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，出磁場時感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù)，故選A.] 1．如圖所示，ab、cd為兩

10、根相距為l的平行直導(dǎo)軌，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可以忽略不計(jì)．MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與導(dǎo)軌垂直，其電阻也為R，整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))．現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v向右做勻速運(yùn)動，令U表示MN兩端的電壓的大小，則(　　) A．U＝Blv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d B．U＝Blv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b C．U＝Blv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d D．U＝Blv，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b A　[根據(jù)右手定則可得，流過R的感應(yīng)電流由b到d，MN的感應(yīng)電動勢為E＝B

11、lv，I＝，MN兩端電壓為路端電壓，U＝IR＝Blv，A正確．] 2．如圖甲所示，閉合的圓線圈放在勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)中，t＝0時磁感線垂直線圈平面向里穿過線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，則在0～2 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小和方向?yàn)?　　) A．逐漸增大，逆時針 B．逐漸減小，順時針 C．大小不變，順時針 D．大小不變，先順時針后逆時針 C　[因?yàn)锽-t圖線的斜率不變，所以感應(yīng)電流恒定．根據(jù)楞次定律判斷電流方向?yàn)轫槙r針．故C正確．] 3．如圖所示，在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)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

12、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軸正方向做勻加速運(yùn)動，則線框中的感應(yīng)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(　　) A　　　 　B　　　 　C　　　 　D D　[因?yàn)榫€框做勻加速直線運(yùn)動，所以感應(yīng)電動勢為E＝Blv＝Blat，因此感應(yīng)電流大小與時間成正比，由楞次定律可知方向?yàn)轫槙r針，故D正確．] 4．如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過環(huán)平面．環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時，B點(diǎn)的線速度為v，則這時AB兩端的電壓大小為(　　) A.　　　B.　　　C.　　　D．Bav A　[擺到豎直位置時，AB切割磁感線的瞬時感應(yīng)電動勢E＝B·2a·v＝Bav.由閉合電路歐姆定律有UAB＝·＝Bav，故選A.] - 6 -