人教版高中物理选择性必修第2册 第二章 习题课 电磁感应中的电路和图像问题.pptVIP

习题课:电磁感应中的电路和图像问题第二章

课堂篇探究学习

探究一电磁感应中的电路问题情境探究用均匀导体做成的正方形线圈边长为l,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以的变化率增强时,思考下列问题:(1)感应电流的方向是逆时针还是顺时针?(2)感应电动势多大?整个闭合回路中哪部分电路是电源,哪部分是外电路?(3)A、B两点哪点电势高?两点间的电势差为多大?要点提示(1)根据楞次定律可知感应电流的方向是逆时针。(2)感应电动

知识归纳解决电磁感应中电路问题的基本方法闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体在做切割磁感线运动,在电路中将产生感应电动势,电路中将有感应电流。从而涉及电流、电压、电功等计算。同时也可包含电磁感应与力学问题、电磁感应与能量的综合分析。(1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势,该电路或导体就相当于电源,其他部分是外电路。(2)画等效电路图。

(3)用法拉第电磁感应定律E=n或E=Blv确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向。在等效电源内部,方向从负极指向正极。(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。要点笔记解决电磁感应中的电路问题“三步曲”:第一步,确定电源;第二步,画等效电路图;第三步,利用电路规律求解。

实例引导例1用相同导线绕制的边长为l或2l的四个闭合导线框,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中,M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是()A.UaUbUcUd B.UaUbUdUcC.Ua=UbUc=Ud D.UbUaUdUc

答案B

规律方法1.判断感应电流和感应电动势的方向,都是利用“相当于电源”的部分根据右手定则或楞次定律判定的。实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势,而内电路则相反。2.在闭合电路中,“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样,等于路端电压而不等于感应电动势。

变式训练1如图所示,把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持接触良好,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心时,求:(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN。(2)电路中消耗的热功率。

解析(1)等效电路如图所示

探究二电磁感应中的电荷量问题情境探究如图所示,水平金属导轨AC、BD长x、两轨宽l,金属棒垂直置于导轨上,与导轨接触良好,导轨A、B端接有电阻R,其余电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直。

(1)在金属棒以速度v匀速从AB端运动到CD端的过程中,流过电阻R的电荷量为多少?(2)第(1)问中,若金属棒从静止开始匀加速向右运动距离x呢?(3)若金属棒固定于CD端,在磁感应强度以的变化率从零均匀增大到B的过程中,流过电阻R的电荷量为多少?(4)第(3)问中,若磁感应强度不是均匀变化的呢?

知识归纳电磁感应中的电荷量问题电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电荷量所以q只和线圈匝数、磁通量的变化量及总电阻有关,与完成该过程需要的时间无关。1.电源内部电流的方向是从负极流向正极,即从低电势流向高电势。2.求解电路中通过的电荷量时,一定要用平均电动势和平均电流计算。

实例引导例2物理实验中,常用一种叫作“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量。如图所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。已知线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R。若将线圈放在被测匀强磁场中,开始时线圈平面与磁场垂直,现把探测圈翻转90°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为()

答案B

变式训练2如图所示,将一个闭合金属圆环从有界磁场中匀速拉出,第一次速度为v,通过金属圆环某一截面的电荷量为q1,第二次速度为2v,通过金属圆环某一截面的电荷量为q2,则()A.q1∶q2=1∶2 B.q1∶q2=1∶4C.q1∶q2=1∶1 D.q1∶q2=2∶1答案C

探究三电磁感应中的图像问题情境探究匀强磁场的磁感应强度B=0.2T,磁场宽度l=4m,一正方形金属框边长ad=l=1m,每边的电阻r=0.2Ω,金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区域,其平面始终保持与磁感线方向垂直,如图所示。(1)画出金属框穿过磁场区域的过程中,金属框内感应电流的i-t图线。(2)画出ab两端电压的U-t图线。

ab两端的电压为U1=I1·r=2.5×0.2V=0.5V在第Ⅱ阶段,有I2=0,ab两端的电压U2