第二章電磁感應(yīng)及其應(yīng)用電磁感應(yīng)定律中的電學問題課件高二下學期物理教科版選擇性_第1頁
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電磁感應(yīng)定律中的電學問題求平均感應(yīng)電動勢△t近于0時,E為瞬時感應(yīng)電動勢求平均感應(yīng)電動勢,v是平均速度求瞬時感應(yīng)電動勢,v是瞬時速度1、感應(yīng)電動勢的有無取決于:磁通量是否變化3、感應(yīng)電動勢的方向判斷方法:楞次定律或右手定則2、感應(yīng)電動勢E大小的求解:溫故知新電磁感應(yīng)中的電路問題一1、電磁感應(yīng)中電路知識的關(guān)系圖2、“三步走”分析電路為主的電磁感應(yīng)問題[例1](多選)如圖所示,由某種粗細均勻的金屬條制成的矩形線框abcd固定在紙面內(nèi),勻強磁場垂直紙面向里。一導體棒PQ放在線框上,在水平拉力F作用下沿平行ab的方向勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中(

)A.通過PQ的電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先增大后減小C.拉力F的功率先減小后增大D.通過ad的電流先增大后減小BC【例2】如圖所示,把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán),水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,一長度為2a,電阻等于R,粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終保持接觸良好,當金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心時,求:(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN。(2)電路中消耗的熱功率??挤?一)導體棒平動切割的電路問題1、用相同導線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導體線框、以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場,如圖所示。在每個線框進入磁場的過程中,M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud。下列判斷正確的是(

)A.Ua<Ub<Uc<Ud

B.Ua<Ub<Ud<UcC.Ua=Ub=Uc=Ud

D.Ub<Ua<Ud<UcB考法(二)導體棒轉(zhuǎn)動切割的電路問題A考法(三)磁場變化引起的電路問題3、如圖所示,垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B隨時間t均勻變化。正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場中,金屬框平面與磁場方向垂直,電阻R=0.1Ω,邊長l=0.2m。求:(1)在t=0到t=0.1s時間內(nèi),金屬框中的感應(yīng)電動勢E;(2)t=0.05s時,金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向;(3)在t=0到t=0.1s時間內(nèi),金屬框中電流的電功率P。電磁感應(yīng)中的電荷量問題二

我們知道,導體棒切割磁感線時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,如果是閉合回路,在回路中會有感應(yīng)電流的產(chǎn)生。那么,如何求出通過閉合電路某截面的電荷量呢?電荷量的大小又與哪些因素有關(guān)呢?(1)由上式可知,通過某一截面的感應(yīng)電荷量q僅由線圈匝數(shù)n、回路電阻R和磁通量的變化量ΔΦ決定,與時間長短無關(guān)。(2)求解電路中通過的電荷量時,I、E均為平均值。閉合回路中磁通量發(fā)生變化時,電荷發(fā)生定向移動而形成感應(yīng)電流,在Δt內(nèi)通過某一截面的電荷量:【例題1】如圖所示,導線全部為裸導線,半徑為r的圓形導線框內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一根長度大于2r的導線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動,電路中的定值電阻為R,其余部分電阻忽略不計.試求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻R上通過的電荷量.解析

MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中,ΔΦ=B·ΔS=B·πr2【例題2】輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量為m=0.42kg、邊長為L=1m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,其總電阻為r=1Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場,如圖1甲所示。磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。(取g=10m/s2)(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時針還是逆時針;(2)求線圈的電功率;(3)求在t=4s時輕質(zhì)細線的拉力大小。

例3、

如圖甲所示,有一面積為S=100cm2金屬環(huán),電阻為R=0.1Ω,環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖乙所示,且磁場方向垂直環(huán)面向里,在t1至t2時間內(nèi),環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何?通過金屬環(huán)的電荷量為多少?

解析:由楞次定律可以判斷金屬環(huán)中感應(yīng)電流的為逆時針方向?!纠}4】如圖8所示,正方形金屬線圈位于紙面內(nèi),邊長為L,匝數(shù)為N,電阻為R,過ab中點和cd中點的連線OO′恰好位于垂直于紙面向里的勻強磁場的右邊界上,磁感應(yīng)強度為B,當線圈從圖示位置繞OO′轉(zhuǎn)過90°時,穿過線圈某橫截面的總電荷量為(

)圖8√電磁感應(yīng)中的圖像問題三1、電磁感應(yīng)圖像問題的常見種類

2、分析方法像像像

3、

解決圖像問題的一般步驟(1)明確圖像的種類,即是B-t圖還是Φ-t圖,或者E-t

圖、I-t圖等;(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程;(3)用右手定則或楞次定律確定方向及對應(yīng)關(guān)系;

(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知

識寫出相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式;(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式,進行數(shù)學分析,如分析斜率的變化、截距等;(6)畫圖像或判斷圖像。4、電磁感應(yīng)中圖像類選擇題的兩個常用方法

(1)排除法定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是分析物理量的正負,以排除錯誤的選項。

(2)函數(shù)法根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對圖像進行分析和判斷?!纠}1】如圖甲所示,矩形線圈abcd位于勻強磁場中,磁場方向垂直線圈所在平面,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示.以圖中箭頭所示方向為線圈中感應(yīng)電流i的正方向,以垂直于線圈所在平面向里為磁感應(yīng)強度B的正方向,則下列圖中能正確表示線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化規(guī)律的是(

)C考法(一)根據(jù)給定的電磁感應(yīng)過程選擇有關(guān)圖像【例題2】如圖所示,一寬40cm的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里,一邊長為20cm的正方形導線框位于紙面內(nèi),以垂直于磁場邊界的恒定速度通過磁場區(qū)域,在運動過程中,線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行,取它剛進入磁場的時刻,規(guī)定電流方向逆時針為正,在如圖所示圖線中,正確反映感應(yīng)電流強度隨時間變化規(guī)律的是(

)c

★線圈進、出方向不變磁場,線圈中感應(yīng)電流方向反向考法(二)根據(jù)給定的圖像分析電磁感應(yīng)過程[例題3]如圖1所示,在絕緣光滑水平桌面上,以O(shè)為原點、水平向右為正方向建立x軸,在0≤x≤1.0m區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強磁場。桌面上有一邊長L=0.5m、電阻R=0.25Ω的正方形線框abcd,當平行于磁場邊界的cd邊進入磁場時,在沿x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做勻速運動,直到ab邊進入磁場時撤去外力。若以cd邊進入磁場時作為計時起點,在0≤t

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