高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 微型專題練2 電磁感應(yīng)中的電路、電荷量及圖象問題課件 新人教版選修32

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1、微型專題2電磁感應(yīng)中的電路、電荷量及圖象問題第四章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電路問題的分析方法和基本解題思路.2.掌握電磁感應(yīng)電路中感應(yīng)電荷量求解的基本思路和方法.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.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān)重點(diǎn)探究重點(diǎn)探究一、電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)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(yīng)電動勢，該部分電路或?qū)w就相當(dāng)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.3.用法拉第電磁感應(yīng)定律En 或EBlv確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律或右

2、手定則確定感應(yīng)電流的方向.在等效電源內(nèi)部，電流方向從負(fù)極流向正極.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.例例1粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)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，如圖所示，則在移出過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢差的絕對值最大的是答案解析解析解析磁場中切割磁感線的邊相當(dāng)于電源，外電路可看成由三個相同電阻串聯(lián)形成，A、C、D選項中a、b兩點(diǎn)間電勢差的絕對值為外電路中一個電阻兩端的電壓：U ，B選項中a、b兩點(diǎn)間電勢差的絕對值為路端電壓：U ，所以a、b兩點(diǎn)間電勢差

3、的絕對值最大的是B圖.例例2固定在勻強(qiáng)磁場中的正方形導(dǎo)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以忽略的銅線.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里.現(xiàn)有一段與ab段的材料、粗細(xì)、長度均相同的電阻絲PQ架在導(dǎo)線框上(如圖1所示).若PQ以恒定的速度v從ad滑向bc，當(dāng)其滑過 的距離時，通過aP段的電流是多大？方向如何？圖1答案解析解析解析PQ在磁場中做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于是閉合回路，故電路中有感應(yīng)電流，可將電阻絲PQ視為有內(nèi)阻的電源，電阻絲aP與bP并聯(lián)，且RaP R、RbP R，于是可畫出如圖所示的等效電路圖.技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥1.“電源”的確定方法：

4、“切割”磁感線的導(dǎo)體(或磁通量發(fā)生變化的線圈)相當(dāng)于“電源”，該部分導(dǎo)體(或線圈)的電阻相當(dāng)于“內(nèi)電阻”.2.電流的流向：在“電源”內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極，在“電源”外部電流從正極流向負(fù)極.二、電磁感應(yīng)中的電荷量問題例例3面積S0.2 m2、n100匝的圓形線圈，處在如圖2所示的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律是B0.02t T，R3 ，C30 F，線圈電阻r1 ，求：(1)通過R的電流方向和4 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量；解析圖2答案答案答案方向由ba0.4 C解析解析由楞次定律可得流過線圈的電流方向為逆時針方向，通過R的電流方向為ba，(2)電容器的電荷量

5、.解析答案解析解析由法拉第電磁感應(yīng)定律，知答案答案9106 CUCURIR0.13 V0.3 V，QCUC301060.3 C9106 C.總結(jié)提升總結(jié)提升1.求解電路中通過的電荷量時，一定要用平均感應(yīng)電動勢和平均感應(yīng)電流計算.針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練如圖3所示，空間存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)部及外部，磁場方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B.一半徑為b(ba)、電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合.當(dāng)內(nèi)、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中，通過導(dǎo)線環(huán)截面的電荷量為圖3答案解析解析解析設(shè)開始時穿過導(dǎo)線環(huán)向里的磁通量為正值，1Ba2，則向外的磁通量為負(fù)值，2B

6、(b2a2)，總的磁通量為它們的代數(shù)和(取絕對值)B|b22a2|，末態(tài)總的磁通量為0，三、電磁感應(yīng)中的圖象問題1.問題類型問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象.(2)由給定的圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量.2.圖象類型圖象類型(1)各物理量隨時間t變化的圖象， 即Bt圖象、 t圖象、 Et圖象和It圖象.(2)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時，還涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨導(dǎo)體位移變化的圖象，即Ex圖象和Ix圖象.3.解決此類問題需要熟練掌握的規(guī)律：解決此類問題需要熟練掌握的規(guī)律：安培定則、左手定則、楞次定律、右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律等.例例4如圖4甲所示，矩形

7、導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流的正方向，下列各圖中正確的是圖4答案解析解析解析01 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E 恒定，電流i 恒定，由楞次定律可知，電流方向為逆時針方向，即負(fù)方向，在it圖象上，是一段平行于t軸的直線，且在t軸下方，A、C不正確；在12 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻減小，由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律可知電流方向為順時針方向，大小恒定，在it圖象上，是一段平行于t軸的直線，且在t軸上方，同理在23 s內(nèi)，電

8、流方向為順時針方向，大小恒定，在it圖象上，是一段平行于t軸的直線，且在t軸上方，B不正確，故選D.總結(jié)提升總結(jié)提升例例5如圖5所示，一底邊長為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.t0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)電流為正方向，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變化的圖線可能是圖5答案解析解析解析根據(jù)EBL有v，I 可知，三角形導(dǎo)體線框進(jìn)、出磁場時，有效長度L有都變小，則I也變小.再根據(jù)楞次定律及安培定則，可知進(jìn)、出磁場時感應(yīng)電流的方向相反，進(jìn)磁

9、場時感應(yīng)電流方向為正方向，出磁場時感應(yīng)電流方向為負(fù)方向，故選A.總結(jié)提升總結(jié)提升線框進(jìn)、出勻強(qiáng)磁場，可根據(jù)EBLv判斷E的大小變化，再根據(jù)楞次定律判斷方向.特別注意L為切割的有效長度.達(dá)標(biāo)檢測達(dá)標(biāo)檢測1.(電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)中的電路問題)如圖6所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的有直線邊界(圖中豎直虛線)的勻強(qiáng)磁場.當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動到圖示位置(aOb90)時，a、b兩點(diǎn)的電勢差為123圖6答案解析412342.(電磁感應(yīng)中的電荷量問題電磁感應(yīng)中的電荷量問題)如圖7所示，將一半徑為r的金屬圓環(huán)在垂直于環(huán)面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中用力握中間成“8”字

10、形(金屬圓環(huán)未發(fā)生翻轉(zhuǎn))，并使上、下兩圓環(huán)半徑相等.如果環(huán)的電阻為R，則此過程中流過環(huán)的電荷量為答案圖7123解析412343.(電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中的圖象問題)一矩形線框位于一隨時間t變化的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁場方向垂直線框所在的平面(紙面)向里，如圖8甲所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示.以i表示線框中的感應(yīng)電流，以圖甲中線框上箭頭所示方向為電流的正方向(即順時針方向為正方向)，則以下的it圖中正確的是答案圖812344.(電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中的圖象問題)如圖9所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，虛線間的距離為L， 磁場方向垂直紙面向里， abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈， ad與bc間的距離也為L， t0時刻bc邊與磁場區(qū)域邊界重合.現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域， 取沿abcda方向為感應(yīng)電流正方向， 則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中， 感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是 圖91234答案解析解析解析bc邊進(jìn)入磁場時，根據(jù)右手定則判斷出其感應(yīng)電流的方向是沿adcba的方向，其方向與電流的正方向相反，故是負(fù)的，所以A、C錯誤；當(dāng)線圈逐漸向右移動時，切割磁感線的有效長度變大，故感應(yīng)電流在增大；當(dāng)bc邊穿出磁場區(qū)域時，線圈中的感應(yīng)電流方向變?yōu)閍bcda，是正方向，故其圖象在時間軸的上方，所以B正確，D錯誤.1234