電磁感應電路和圖像問題

1、課前KfiS扣|*W*V1h4lli|i|f4N4iIt H IkGh 2h 3h h 斗0Ah 2hxR規(guī)范思維圖7【例3】 如圖7所示，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應強度大小均為B,方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為L.邊長為L的正方形線框abed的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上.使線框從靜止開始沿 x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應電流變化規(guī)律的是圖()ABUc和Ud.下列判斷正確的是（A. UaUbUcUdB. UaUbUdUcC. Ua= UbUc = UdD. UbUaUdr rr *VB*【基礎演練】1.用相同導線繞制

2、的邊長為L或2L的四個閉合導線框， 以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖8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、5、2.一個圓形閉合線圈固定在垂直紙面的勻強磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，如圖9甲所示.設垂直于紙面向里的磁感應強度方向為正，垂直于紙面向外的磁感應強度方向為 負.線圈中順時針方向的感應電流為正，逆時針方向的感應電流為負.已知圓形線圈中感應電流I隨時間變化的圖象如圖乙所示，則線圈所處的磁場的磁感應強度隨時間變化的圖象可能是下圖中哪一個（）)圖8圖91LAA Aw *! V： : :!ii ip I D.B、C 項均錯誤.R+ r3.D4. B 設此題中磁

3、感應強度為B,線框邊長為I，速度為V,則四種情況的感應電動勢3都是Blv,但B中ab為電源，a、b兩點間的電勢差為路端電壓Uab = Blv,其他三種情況下,1Uab = Blv，故選 B.5.D 由楞次定律可判定回路中的電流始終為a方向，由法拉第電磁感應定律可判定回路電流大小恒定，故 A、B兩項錯；由F安=BIL可得F安隨B的變化而變化，在 0t。 時間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力 F與F安等值反向，方向向左為負值；在由E=tot時間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力 F方向也改變?yōu)檎?，綜上所述，D項正確.思維提升1.內(nèi)電路和外電路(1)切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當于電源.一t圖解析

4、Dt1 = = 0.2 s,v2Dt2= 0.4 s,v2D + Dv=0.6 s.0ti（O0.2 s）時間內(nèi),Ai棒相當于電源,R并R并 十 rE=0.20.2+ 0.3X 0.18 V = 0.072 V該部分導體或線圈的電阻相當于電源的內(nèi)阻，其余部分是外電路.2.電源電動勢和路端電壓電動勢：E= nj%n為線圈的匝數(shù)）或E= Blv.（2）路端電壓：U= E Ir = IR3.在B t圖象中，正負表示磁場的方向，斜率表示磁感應強度的變化率；在 象中斜率表示磁通量的變化率，與感應電動勢的大小有關.【核心考點突破】例1見解析A1棒產(chǎn)生的感應電動勢E= BLv= 0.6X 0.3X 1.0

5、V = 0.18 V電阻R與A棒并聯(lián)，阻值為R并=0.2 QR十r所以電阻R兩端電壓U 0.072通過電阻R的電流11 = = A = 0.12 AR 0.6bt2（0.2 s0.4 s）時間內(nèi)穿過兩金屬棒之間的平面的磁通量不變，E= 0, I2 = 0.同理,t2 t3（0.4 s 0.6 s）時間內(nèi)，I3 = 0.12 A.不同時間段通過 R的電流如圖所示.規(guī)范思維電磁感應中的電路問題，實質(zhì)是發(fā)生電磁感應的部分相當于電源對外供 電，供電過程遵從電路中一切規(guī)律.所以明確“電源”及電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖是解題的關鍵.例2 BD c棒下落h的過程為自由落體運動，a = g.設進入磁場瞬間速度為

6、v,則由勻2 2B L v速運動有F安=mg = BIL=, a= 0.此時釋放d棒，在d棒自由下落h的過程中，c棒在R磁場中下落2h，此過程c 一直做勻速運動，a = 0.當d棒進入磁場后，c、d兩棒運動速度相 同，穿過閉合回路磁通量不變，無感應電流，無安培力，二者都做勻加速直線運動.共同下 落h后，此時c棒離開磁場，d棒進入磁場h的距離，此時c、d的速度都是v （v v），dBLv此時切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢E = BLv ，F(xiàn)安=Bl L= BLF安=mg，d棒做R減速運動，d棒離開磁場后c、d兩棒均以加速度a= g做勻加速運動，故選項 B、D正確. 規(guī)范思維分析清楚c、d兩棒在下述三

7、個過程中的受力情況和運動情況是解決本題的關鍵.c在磁場內(nèi)，d在磁場外.c、d都在磁場內(nèi).c在磁場外，d在磁場內(nèi).0 2T丙例3 AC 電流一開始為正，且1= BRV= BRt= kt，所以電流隨時間均勻增大，A項正確；v= .2ax, I =x%：x, C項正確.本題還要注意線圈進入第二個磁場前后感“R R v應電流大小和方向不一樣.規(guī)范思維對圖象的認識，應從以下幾方面注意：(1)明確圖象所描述的物理意義，有必要需寫出函數(shù)表達式;必須明確各種“ +”的含義；(3) 必須明確斜率的含義；(4) 必須建立圖象和電磁感應過程之間的對應關系.思想方法總結(jié)1. 解決電磁感應電路問題的基本步驟(1) 用法

8、拉第電磁感應定律和楞次定律或右手定則確定感應電動勢的大小和方向：感應 電流的方向是電源內(nèi)部電流的方向.(2) 根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連接方式畫出等效電路.根據(jù)E= BLv或E=門乎結(jié)合閉合電路歐姆定律，串并聯(lián)電路知識和電功率、焦耳定 律等關系式聯(lián)立求解.2. 電磁感應圖象問題的解決方法解決圖象問題的一般步驟(1) 明確圖象的種類，即是 B t圖還是 一t圖，或者E t圖、I t圖等.(2) 分析電磁感應的具體過程.(3) 用右手定則或楞次定律確定方向?qū)P系.(4) 結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等寫出函數(shù)關系式.(5) 根據(jù)函數(shù)關系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的

9、變化、截距等. 判斷圖象(畫圖象或應用圖象解決問題 ).3. 對圖象的分析，應做到 “四明確一理解”：(1) 明確圖象所描述的物理意義；明確各種“ + ”、 “一 ”的含義；明確斜率的含義；明確圖象和電磁感應過程之間的對應關系.(2) 理解三個相似關系及其各自的物理意義：AvABv Av At，BAB&,-云【課時效果檢測】1. B 2.CD 3.D 4.C5.D6. D 導體棒做加速度減小的加速運動，直至勻速.故q t圖象應如圖甲所示，A錯;i t圖象應如圖乙所示， B錯；v t圖象應如圖丙所示， C錯，D對.7. (1)0.2 N (2)2 Wxt =-v由焦耳定律有由上述方程得102 s

10、時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的感應電動勢易錯點評1.在第1題中，不理解UMN的意義，不能對 應表達式是錯誤的主要原因.2在第2題中，往往是把C項分析正確了，然后馬上把 B t圖象斜率的大小、方向的意義.a、b、c、d四種情況進行統(tǒng)一分析，列相D項否定屬于沒有真正理解4QR CQR& (1)BTX (2)_Blx_解析(1)設ab上產(chǎn)生的感應電動勢為E,回路中的電流為I, ab運動距離x所用時間為t，三個電阻R與電源串聯(lián)，總電阻為4R,則有E= BlvE由閉合電路歐姆定律有1=詰4R 2Q = I (4R)t4QRV =2 2B l x設電容器兩極板間的電勢差為U，則有U = IR電容器所帶的電荷量q =

11、CU& /口 CQR 解得q = Bi匚.一 29. (1)0.20 A (2)3.4 X 10 N 沿斜面向上2(3)6 X 10 W2解析(1)02.0X 10 s時間內(nèi)，線框中產(chǎn)生的感應電動勢為E,感應電流為11,方向2 AB1 L由 d T c 貝 y E =則AtAt 2Ei1 R代入數(shù)據(jù)解得 Ei = 0.20 V, Ii = 0.20 A.2(2) t = 1.0 X 10 s,線框受到的安培力Fi= BEL，方向沿斜面向下，結(jié)合圖乙，代入數(shù)據(jù)得 F1 = 4.0X 103 N設此時線框受到的摩擦力大小為R,則由線框在斜面靜止得 mgsin a+ F1 Ff = 0代入數(shù)據(jù)得R = 3.4 X 10摩擦力方向沿斜面向上.(3) 在 3.0 X 102 s4.0X2陽2 L旦= LAt 2代入數(shù)據(jù)得曰=0.40 V2 22. 0X 10 s3.0 X 10 s 時間內(nèi)，日=0.設磁場變化周期為 T,線框中產(chǎn)生的平均電功率為P,2 2E T E2 T += PTR 2 R 42代入數(shù)據(jù)得P= 6 X 10 W3在第 4 題中，出錯的原因主要是分析不徹底，