2022年高二物理上學(xué)期 電磁感應(yīng)定律學(xué)案（二） 新人教版

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1、2022年高二物理上學(xué)期 電磁感應(yīng)定律學(xué)案（二） 新人教版 【知識(shí)概要】 一、電磁感應(yīng)中的電路問題 1.內(nèi)電路和外電路 (1)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于 . (2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的 ,其余部分是外電路. 2.電源電動(dòng)勢(shì) E= 或 二、電磁感應(yīng)圖象問題 圖象類型 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量 、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨 變化的圖象,即B—t圖象、 —t圖象、E—t圖象和I—t圖象(2)對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況,還常涉及感應(yīng)電動(dòng)

2、勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨線圈 變化的圖象,即E—x圖象和I—x圖象 問題類型 (1)由給定的 過程判斷或畫出正確的圖象 (2)由給定的有關(guān)圖象分析 過程,求解相應(yīng)的物理量 應(yīng)用知 識(shí) 左手定則、安培定則、右手定則、 、 、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、函數(shù)圖象知識(shí)等 【課堂例題】 【例1】 兩根光滑的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為l,電阻不計(jì),M、M′處接有如圖1所示的電路,電路中各電阻的阻值均為R,電容器的電容為C.長(zhǎng)度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置

3、,導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸,在ab運(yùn)動(dòng)距離為x的過程中,整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q. 求: (1)ab運(yùn)動(dòng)速度v的大小. (2)電容器所帶的電荷量q. 【例2】如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)1，處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點(diǎn)a、b通過細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直

4、金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力。 (1)通過ab邊的電流Iab是多大? (2)導(dǎo)體桿ef的運(yùn)動(dòng)速度v是多大? 【例3】如圖甲所示，由均勻電阻絲做成的正方形線框abcd的電阻為R，ab = bc = cd =da = l．現(xiàn)將線框以與ab垂直的速度v勻速穿過一寬度為2l、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，整個(gè)過程中ab 、cd兩邊始終保持與邊界平行．令線框的cd邊剛與磁場(chǎng)左邊界重合時(shí)t＝0，電流沿abcda流動(dòng)的方向?yàn)檎? （1）求此過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱． （2）在圖乙中畫出線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象

5、． （3）在圖丙中畫出線框中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差uab隨時(shí)間t變化的圖象． 【例2】 如圖3甲所示,一矩形線圈位于隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)電流,以圖甲中線圈上箭頭所示方向?yàn)殡娏髡较?以垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎?則以下的i—t圖象中正確的是( ) 例5、如圖2所示，虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于紙面的軸O以角速度ω勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針為正，線框處于圖示位置時(shí)為時(shí)間零點(diǎn)。那么，在圖3中能正確表明線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周感應(yīng)電流變化

6、情況的是 （ ） 【課后訓(xùn)練】 1、如圖4所示,金屬桿MN在三角形金屬框架上以速度v從圖示位置起向右做勻速滑動(dòng),框架夾角為,桿和框架由粗細(xì)均勻橫截面積相同的同種材料制成,則回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和電流I隨時(shí)間t變化的規(guī)律分別是圖中的 ( ) 2、如圖所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線間的距離為l，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l。t=0時(shí)刻，bc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合?，F(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過磁場(chǎng)區(qū)域。取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?/p>

7、，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是 （ ） 3、如圖所示,在豎直面內(nèi)有兩平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ.導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),電阻不計(jì).一根電阻不計(jì)的金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng).棒與導(dǎo)軌垂直,并接觸良好.導(dǎo)軌之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.導(dǎo)軌右邊與電路連接.電路中的三個(gè)定值電阻阻值分別為2R、R和R.在NQ間接有一水平放置的平行板電容器C,板間距離為d,電容器中有一質(zhì)量為m的帶電微粒,求 (1)當(dāng)ab以速度v0勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí),電容器中質(zhì)量為m的帶電微粒恰好靜止.試判斷微粒的帶電性質(zhì)及帶電荷量的大小. (2)ab棒由靜止開始以恒定的

8、加速度a向左運(yùn)動(dòng),討論電容器中帶電微粒的加速度如何變化.(設(shè)帶電微粒始終未與極板接觸) 4、如圖5甲所示,水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d=0.5 m,電阻不計(jì),左端通過導(dǎo)線與阻值R=2 Ω的電阻連接,右端通過導(dǎo)線與阻值RL=4 Ω的小燈泡L連接.在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),CE長(zhǎng)l=2 m,有一阻值r=2 Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場(chǎng)邊界CD處.CDFE區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化如圖乙所示.在t=0至t=4 s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,在t=4 s時(shí)使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域并保持勻速運(yùn)動(dòng).已知從t=0開始到金屬棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界EF處的整個(gè)過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化.求:(1)通過小燈泡的電流. (2)金屬棒PQ在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大小.