2018-2019学年高中物理 第一章 电磁感应 6 习题课：法拉第电磁感应定律、楞次定律的综合应用学案 教科版选修3-2

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1、6习题课：法拉第电磁感应定律、楞次定律的综合应用[学习目标定位]1.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路.2.综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图像问题．1．闭合电路中电源电动势E、内电压U内、外电压(路端电压)U外三者之间的关系为E＝U内＋U外，其中电源电动势E的大小等于电源未接入电路时两极间的电势差．2．感应电流的方向一般是利用楞次定律或右手定则进行判断；闭合电路中产生的感应电动势E＝n或E＝BLv.解决学生疑难点一、电磁感应中的电路问题在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电

2、动势．若回路闭合，则产生感应电流，所以电磁感应问题常与电路知识综合考查．解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路．(2)用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电动势的方向．(3)画等效电路图．分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键．(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．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1所示．在每个线框进入磁场的过程中

3、，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是(　　)图1A．Ua

4、2(1)若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时MN中的电动势和流过灯L1的电流；(2)撤去金属棒MN，若此时磁场随时间均匀变化，磁感应强度的变化率为＝T/s，求回路中的电动势和灯L1的电功率．解析　(1)等效电路如图所示．MN中的电动势E1＝B·2r·v0＝0.8VMN中的电流I＝＝0.8A流过灯L1的电流I1＝＝0.4A(2)等效电路如图所示回路中的电动势E2＝·πr2＝0.64V回路中的电流I′＝＝0.16A灯L1的电功率P1＝I′2R0＝5.12×10－2W答案　(1)0.8V　0.4A　(2)0.64V

5、　5.12×10－2W二、电磁感应中的图像问题1．对于图像问题，搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键．2．解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类，即是B－t图像还是Φ－t图像，或者E－t图像、I－t图像等．(2)分析电磁感应的具体过程．(3)用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向．(4)用法拉第电磁感应定律E＝n或E＝Blv求感应电动势的大小．(5)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式．(6)根据函数关系画图像或判断图像，注意分析斜率的意义及变化．例3　在竖直方向

6、的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图3甲所示，磁场向上为正．当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是(　　)图3解析　根据法拉第电磁感应定律有：E＝n＝nS，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与B－t图像中的斜率成正比，由图像可知：0～2s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，2s～4s斜率不变，电流方向为逆时针，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，故A、B、D错误，C正确．答案　C例4　匀强磁

7、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，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图4所示．求：图4(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，各阶段的等效电路图．(2)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的i－t图线；(要求写出作图依据)(3)画出ab两端电压的U－t图线．(要求写出作图依据)解析　如图a所示，线框的运动过程分为三个阶段：第Ⅰ阶段cd相当于电源；第Ⅱ阶段cd和ab相当于开路时两并联的电源；第Ⅲ阶段ab相当于电源，分别如图

8、b、c、d所示．在第Ⅰ阶段，有I1＝＝＝2.5A.感应电流方向沿逆时针方向，持续时间为t1＝＝s＝0.1s.ab两端的电压为U1＝I1·r＝2.5×0.2V＝0.5V在第Ⅱ阶段，