1、教學(xué)設(shè)計(jì)46電磁感覺(jué)中的電路與圖象問(wèn)題一、看法規(guī)律題組圖11用平均導(dǎo)線(xiàn)做成的正方形線(xiàn)框邊長(zhǎng)為0.2m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖1所示當(dāng)磁場(chǎng)以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線(xiàn)框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是()AUab0.1VBUab0.1VCUab0.2VDUab0.2V圖22如圖2所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)，的電阻為r，導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，磁場(chǎng)磁感覺(jué)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌寬為勻速運(yùn)動(dòng)，速度為v.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()設(shè)導(dǎo)體d，導(dǎo)體ABABA在此題中解析電路時(shí)，導(dǎo)體ABBUCDBdvCC、D兩點(diǎn)電勢(shì)關(guān)系為：CAt變化的圖象分別如圖3所示，以下關(guān)于回路

2、中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的論述，正確的選項(xiàng)是()圖3圖中，回路產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)恒定不變-B圖中，回路產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)素來(lái)在變大C圖中，回路在0t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)小于在t1t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)D圖中，回路產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大二、思想方法題組4粗細(xì)平均的電阻絲圍成的正方形線(xiàn)框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)框平面，其界線(xiàn)與正方形線(xiàn)框的邊平行現(xiàn)使線(xiàn)框以同樣大小的速度沿四個(gè)不一樣方向平移出磁場(chǎng)，以以下列圖所示，則在移出過(guò)程中線(xiàn)框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是()5如圖4甲所示，圓滑導(dǎo)軌水平放置在斜向下且與水平方向夾角為60的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)

3、律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其他電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下向來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较颍瑒t在0t時(shí)間內(nèi)，能正確反響流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是()圖4一、電磁感覺(jué)中的電路問(wèn)題1內(nèi)電路和外電路切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線(xiàn)圈都相當(dāng)于電源，該部分導(dǎo)體的電阻或線(xiàn)圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻(r)(2)除電源外其他部分是外電路2-2解決與電路相聯(lián)系的電磁感覺(jué)問(wèn)題的基本方法(1)用法拉第電磁感覺(jué)定律和楞次定律(或右手定則)確定感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向(2)

4、畫(huà)等效電路圖(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式求解3與上述問(wèn)題相關(guān)的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)(1)電源電動(dòng)勢(shì)：En或EBlv.tE(2)閉合電路歐姆定律：I.部分電路歐姆定律：IU.R電源的內(nèi)電壓：U內(nèi)Ir.電源的路端電壓：U外IREIr.(3)耗資功率：P外IU，P總IE.(4)經(jīng)過(guò)導(dǎo)體的電荷量：qItnRr.【例1】如圖5(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L0.3m，導(dǎo)軌左端連接R0.6的電阻地域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向外、B0.6T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)地域?qū)扗0.2m細(xì)金屬棒A1和A2用長(zhǎng)為2D0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)

5、軌間的電阻均為r0.3，導(dǎo)軌電阻不計(jì)使金屬棒以恒定速度v1.0m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng)，計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(chǎng)(t0)到A2走開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，不一樣時(shí)間段經(jīng)過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度，并在圖1(b)中畫(huà)出圖5二、電磁感覺(jué)中的圖象問(wèn)題1圖象問(wèn)題能夠綜合法拉第電磁感覺(jué)定律、楞次定律或右手定則、安培定則和左手定則，還有與之相關(guān)的電路知識(shí)和力學(xué)知識(shí)等2關(guān)于圖象問(wèn)題，搞清物理量之間的函數(shù)關(guān)系、變化范圍、初始條件、斜率的物理意義等，常常是解題的要點(diǎn)3解決圖象問(wèn)題的一般步驟(1)明確圖象的種類(lèi)，即是Bt圖象還是t圖象，也許Et圖象、It圖象等(2)解析電磁感覺(jué)的詳盡過(guò)程(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(

6、4)結(jié)合法拉第電磁感覺(jué)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式3-(5)依照函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)解析，如解析斜率的變化、截距等(6)畫(huà)圖象或判斷圖象【例2】圖6如圖6所示，兩固定的豎直圓滑金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)兩質(zhì)量、長(zhǎng)度均同樣的導(dǎo)體棒c、d，置于界線(xiàn)水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方同一高度h處磁場(chǎng)寬為3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直先由靜止釋放c，c剛進(jìn)入磁場(chǎng)即勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌向來(lái)保持優(yōu)異接觸用ac表示c的加速度，Ekd表示d的動(dòng)能，xc、xd分別表示c、d相對(duì)釋放點(diǎn)的位移以下列圖中正確的選項(xiàng)是()規(guī)范思想圖7【例3】如圖7所示，一有界地域內(nèi)，存在著磁感覺(jué)強(qiáng)度大小均為B，方向

7、分別垂直于圓滑水平桌面向下和向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng).邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)框abcd的bc邊緊靠磁場(chǎng)邊緣置于桌面上使線(xiàn)框從靜止開(kāi)始沿x軸正方向勻加速經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)所區(qū)，若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，能反響線(xiàn)框中感覺(jué)電流變化規(guī)律的是圖()4-規(guī)范思想【基礎(chǔ)演練】1用同樣導(dǎo)線(xiàn)繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)線(xiàn)框，以同樣的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖8所示在每個(gè)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖8AUaUbUcUdBUaUbUdUcCUUUUdDUUU.B3D4B設(shè)此題中磁感覺(jué)強(qiáng)度為B，線(xiàn)框邊長(zhǎng)為l，速度為v，則四種情況的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)3都是

8、Blv，但B中ab為電源，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為路端電壓Uab4Blv，其他三種情況下，1Uab4Blv，應(yīng)選B.5D由楞次定律可判斷回路中的電流向來(lái)為ba方向，由法拉第電磁感覺(jué)定律可判定回路電流大小恒定，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)；由F安BIL可得F安隨B的變化而變化，在0t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負(fù)值；在t0t時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?dāng)，綜上所述，D項(xiàng)正確思想提升1內(nèi)電路和外電路9-(1)切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線(xiàn)圈都相當(dāng)于電源(2)該部分導(dǎo)體或線(xiàn)圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻，其他部分是外電路2電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓(1)電動(dòng)勢(shì)：En(n為

9、線(xiàn)圈的匝數(shù))或EBlv.t(2)路端電壓：UEIrIR3在Bt圖象中，正負(fù)表示磁場(chǎng)的方向，斜率表示磁感覺(jué)強(qiáng)度的變化率；在t圖象中斜率表示磁通量的變化率，與感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小相關(guān)【核心考點(diǎn)打破】例1見(jiàn)解析解析t1D0.2s，t22D0.4s，t32DD0.6s.vvv0t(00.2s)時(shí)間內(nèi)，A1棒相當(dāng)于電源，1A1棒產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)EBLv0.60.31.0V0.18V電阻R與A2棒并聯(lián)，阻值為R并Rr0.2Rr因此電阻R兩端電壓R并0.20.18V0.072VUR并rE0.20.3經(jīng)過(guò)電阻R的電流I1U0.072R0.6A0.12At1t2(0.2s0.4s)時(shí)間內(nèi)穿過(guò)兩金屬棒之間的平面的磁通

10、量不變，E0，I20.同理，t2t3(0.4s0.6s)時(shí)間內(nèi)，I30.12A.不一樣時(shí)間段經(jīng)過(guò)R的電流以下列圖規(guī)范思想電磁感覺(jué)中的電路問(wèn)題，實(shí)質(zhì)是發(fā)生電磁感覺(jué)的部分相當(dāng)于電源對(duì)外供電，供電過(guò)程依照電路中所有規(guī)律因此明確“電源”及電路結(jié)構(gòu)，畫(huà)等效電路圖是解題的要點(diǎn)例2BDc棒下落h的過(guò)程為自由落體運(yùn)動(dòng)，ag.設(shè)進(jìn)入磁場(chǎng)瞬時(shí)速度為v，則由勻速運(yùn)動(dòng)有F安mgBILB2L2v，a0.此時(shí)釋放d棒，在d棒自由下落h的過(guò)程中，c棒在R磁場(chǎng)中下落2h，此過(guò)程c素來(lái)做勻速運(yùn)動(dòng)，a0.當(dāng)d棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，c、d兩棒運(yùn)動(dòng)速度同樣，穿過(guò)閉合回路磁通量不變，無(wú)感覺(jué)電流，無(wú)安培力，二者都做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)共同下落h后，此

11、時(shí)c棒走開(kāi)磁場(chǎng)，d棒進(jìn)入磁場(chǎng)h的距離，此時(shí)c、d的速度都是v(vv)，d此時(shí)切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)EBLv，F(xiàn)安BILBBLvLF安mg，d棒R做減速運(yùn)動(dòng)，d棒走開(kāi)磁場(chǎng)后c、d兩棒均以加速度ag做勻加速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)選項(xiàng)B、D正確規(guī)范思想解析清楚c、d兩棒在下述三個(gè)過(guò)程中的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是解決此題10-的要點(diǎn)c在磁場(chǎng)內(nèi)，d在磁場(chǎng)外c、d都在磁場(chǎng)內(nèi)c在磁場(chǎng)外，d在磁場(chǎng)內(nèi)例3AC電流一開(kāi)始為正，且IBLvBLatkt，因此電流隨時(shí)間平均增大，A項(xiàng)正RR確；v2ax，IBLvBL2axx，C項(xiàng)正確此題還要注意線(xiàn)圈進(jìn)入第二個(gè)磁場(chǎng)前后RR感覺(jué)電流大小和方向不同樣規(guī)范思想對(duì)圖象的認(rèn)識(shí)，應(yīng)從以下幾方面注意

12、：(1)明確圖象所描述的物理意義，有必要需寫(xiě)出函數(shù)表達(dá)式；(2)必定明確各種“”“”的含義；(3)必定明確斜率的含義；(4)必定建立圖象和電磁感覺(jué)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系思想方法總結(jié)1解決電磁感覺(jué)電路問(wèn)題的基本步驟用法拉第電磁感覺(jué)定律和楞次定律或右手定則確定感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向：感覺(jué)電流的方向是電源內(nèi)部電流的方向(2)依照“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫(huà)出等效電路(3)依照EBLv或En結(jié)合閉合電路歐姆定律，串并聯(lián)電路知識(shí)和電功率、焦耳定t律等關(guān)系式聯(lián)立求解2電磁感覺(jué)圖象問(wèn)題的解決方法解決圖象問(wèn)題的一般步驟(1)明確圖象的種類(lèi)，即是Bt圖還是t圖，也許Et圖、It圖等(2)解析電磁感覺(jué)的

13、詳盡過(guò)程(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(4)結(jié)合法拉第電磁感覺(jué)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式(5)依照函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)解析，如解析斜率的變化、截距等(6)判斷圖象(畫(huà)圖象或應(yīng)用圖象解決問(wèn)題)3對(duì)圖象的解析，應(yīng)做到“四明確一理解”：明確圖象所描述的物理意義；明確各種“”、“”的含義；明確斜率的含義；明確圖象和電磁感覺(jué)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(2)理解三個(gè)相似關(guān)系及其各自的物理意義：vBvv，BB，.ttt【課時(shí)收效檢測(cè)】1B2.CD3.D4.C5.D6D導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至勻速故qt圖象應(yīng)如圖甲所示，A錯(cuò)；it圖象應(yīng)如圖乙所示，B錯(cuò)；vt圖象應(yīng)如圖丙所示，C

14、錯(cuò)，D對(duì)7(1)0.2N(2)2W11-4QRCQR8(1)B2l2x(2)Blx解析(1)設(shè)ab上產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為E，回路中的電流為I，ab運(yùn)動(dòng)距離x所用時(shí)間為t，三個(gè)電阻R與電源串通，總電阻為4R，則有EBlv由閉合電路歐姆定律有IE4Rxtv由焦耳定律有QI2(4R)t4QR由上述方程得vB2l2x.(2)設(shè)電容器兩極板間的電勢(shì)差為U，則有UIR電容器所帶的電荷量qCUCQR解得qBlx.9(1)0.20A沿斜面向上(2)3.4102N(3)6102W解析(1)02.0102s時(shí)間內(nèi)，線(xiàn)框中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為11E，感覺(jué)電流為I，方向由dc，則E11B1L2tt2E11代入數(shù)據(jù)解得E1

15、0.20V，I10.20A.2111L，方向沿斜面向下，結(jié)合圖乙，代入數(shù)(2)t1.010s，線(xiàn)框碰到的安培力FBI據(jù)得F14.0103N設(shè)此時(shí)線(xiàn)框碰到的摩擦力大小為Ff，則由線(xiàn)框在斜面靜止得mgsinF1Ff0代入數(shù)據(jù)得Ff3.4102N摩擦力方向沿斜面向上2s時(shí)間內(nèi)線(xiàn)框中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)(3)在3.0102s4.0102B2L2t2代入數(shù)據(jù)得E20.40V20102s3.0102s時(shí)間內(nèi)，E30.設(shè)磁場(chǎng)變化周期為T(mén)，線(xiàn)框中產(chǎn)生的平均電功率為P，則22E1TE2TPTR2R4代入數(shù)據(jù)得P6102W易錯(cuò)議論1在第1題中，不理解UMN的意義，不能夠?qū)、b、c、d四種情況進(jìn)行一致解析，列相應(yīng)表達(dá)式是錯(cuò)誤的主要原因2在第2題中，常常是把C項(xiàng)