第二章學(xué)案5專題：電磁感應(yīng)中的電路、電荷量問題

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(重點(diǎn))。2.掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電荷量求解的基本思路和方法(重難點(diǎn))。

內(nèi)容索引目標(biāo)一

電磁感應(yīng)中的電路問題目標(biāo)二

電磁感應(yīng)中的電荷量問題目標(biāo)一電磁感應(yīng)中的電路問題如圖所示，邊長為L的正方形均勻?qū)w框以速度v0勻速進(jìn)入右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B)，導(dǎo)體框的總阻值為R，_______(選填“ab邊”或“da邊”)相當(dāng)于電源，電動(dòng)勢大小為______。請(qǐng)作出等效電路圖，Uab為等效電路中的___________(選填“電動(dòng)勢”“內(nèi)電壓”或“路端電壓”)，大小為________。觀察與思考ab邊BLv0路端電壓答案如圖所示

[梳理與總結(jié)]處理電磁感應(yīng)中電路問題的一般思路(1)明確“角色”：確定“電源”和外電路。哪部分電路或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)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)求感應(yīng)電動(dòng)勢：用法拉第電磁感應(yīng)定律E＝

或E＝Blv確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流的方向。(4)對(duì)閉合回路進(jìn)行分析、計(jì)算：運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)，計(jì)算電流、電壓、電功率、電熱等物理量。1.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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，一長度為2a、電阻等于R、粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng)經(jīng)過環(huán)心O時(shí)，求：(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；導(dǎo)練把切割磁感線的金屬棒看成一個(gè)內(nèi)阻為R、電動(dòng)勢為E的電源，兩個(gè)半圓環(huán)看成兩個(gè)并聯(lián)電阻，且R1＝R2＝R，畫出等效電路如圖所示。等效電源電動(dòng)勢為E＝2Bav由右手定則可知金屬棒中電流方向?yàn)閺腘流向M。根據(jù)閉合電路歐姆定律知，棒兩端的電壓為路端電壓，(2)圓環(huán)和金屬棒消耗的總熱功率。2.如圖甲所示，線圈總電阻r＝0.5Ω，匝數(shù)n＝10，其端點(diǎn)a、b與R＝1.5Ω的電阻相連，線圈內(nèi)磁通量變化規(guī)律如圖乙所示。關(guān)于a、b兩點(diǎn)電勢φa、φb及兩點(diǎn)電勢差Uab，正確的是

A.φa>φb，Uab＝1.5VB.φa<φb，Uab＝－1.5VC.φa<φb，Uab＝－0.5VD.φa>φb，Uab＝0.5V√由題圖乙可知，線圈內(nèi)的磁通量是增大的，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，根?jù)安培定則可知，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。在回路中，線圈相當(dāng)于電源，由于電流的方向是逆時(shí)針方向，所以a相當(dāng)于電源的正極，b相當(dāng)于電源的負(fù)極，所以a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢。1.“電源”的確定方法：“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?？偨Y(jié)提升目標(biāo)二電磁感應(yīng)中的電荷量問題觀察與思考思考與討論如圖所示，將一個(gè)閉合金屬圓環(huán)從有界磁場中勻速拉出，第一次速度為v，通過金屬圓環(huán)某一橫截面的電荷量為q1，第二次速度為2v，通過金屬圓環(huán)某一橫截面的電荷量為q2，則q1∶q2＝_______。1∶13.如圖所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長分別為d和2d的單匝閉合線框a和b，以相同的速度將線框從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中勻速地拉到磁場外。若此過程中流過兩線框的電荷量分別為Qa、Qb，則Qa∶Qb為

A.1∶4 B.1∶2C.1∶1 D.不能確定導(dǎo)練√線圈匝數(shù)一定時(shí)，通過某一截面的感應(yīng)電荷量僅由回路電阻和磁通量的變化量決定，與時(shí)間無關(guān)?？偨Y(jié)提升4.物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫作“沖擊電流計(jì)”的儀器測定通過電路的電荷量。如圖所示，探測線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來測定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。已知線圈的匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R。若將線圈放在被測勻強(qiáng)磁場中，開始時(shí)線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊電流計(jì)測出通過線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可得出被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為√5.(2022·慶陽市高二期末)如圖甲所示，水平放置的線圈匝數(shù)n＝200匝，半徑r1＝0.5m，電阻r＝6Ω，線圈與阻值R＝10Ω的電阻相連。在線圈的中央有一個(gè)范圍為半徑r2＝0.4m的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖乙所示規(guī)律變化。圓周率用π表示。(1)求t＝0時(shí)刻，通過線圈的磁通量Φ；答案1.6π×10－2Wb

t＝0時(shí)刻，通過線圈的磁通量Φ＝BS＝B·πr22，代入數(shù)據(jù)解得Φ＝1.6π×10－2Wb(2)求理想電壓表的示數(shù)U；答案20πV則電壓表的示數(shù)為U＝IR，代入數(shù)據(jù)解得U＝20πV(3)若撤去原磁場