高中物理第1章法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律的綜合應(yīng)用學(xué)案教科版選修

1、學(xué)案6習(xí)題課：法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律的綜合應(yīng)用目標(biāo)定位 1.掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電路問題的分析方法和解題基本思路.2.綜合應(yīng)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律解決電磁感應(yīng)中的圖像問題一、電磁感應(yīng)中的電路問題在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢若回路閉合，則產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以電磁感應(yīng)問題常與電路知識綜合考查解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是：(1)明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路(2)畫等效電路圖分清內(nèi)、外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵(3)感應(yīng)電動勢的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律Eneq f(,t)或E

2、BLv確定，感應(yīng)電動勢的方向由楞次定律或右手定則確定，在等效電源內(nèi)部從負(fù)極指向正極(4)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解例1用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導(dǎo)線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場，如圖1所示在每個線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是()圖1AUaUbUcUd BUaUbUdUcCUaUbUcUd DUbUaUd0，可知D項(xiàng)正確題組二電磁感應(yīng)中的電路問題8. 如圖8所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長分別為L和2L的兩只閉合正方形線框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中勻速地拉到

3、磁場外，不考慮線框的重力，若閉合線框的電流分別為Ia、Ib，則IaIb為 ()圖8A14 B12 C11 D不能確定答案C解析產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBLv，由閉合電路歐姆定律得Ieq f(BLv,R)，又Lb2La，由電阻定律知Rb2Ra，故IaIb11.9. 如圖9所示，兩個相同導(dǎo)線制成的開口圓環(huán)，大環(huán)半徑為小環(huán)半徑的2倍，現(xiàn)用電阻不計的導(dǎo)線將兩環(huán)連接在一起，若將大環(huán)放入一均勻變化的磁場中，小環(huán)處在磁場外，a、b兩點(diǎn)間電壓為U1，若將小環(huán)放入這個磁場中，大環(huán)在磁場外，a、b兩點(diǎn)間電壓為U2，則 ()圖9A.eq f(U1,U2)1 B.eq f(U1,U2)2C.eq f(U1,U2)4 D.

4、eq f(U1,U2)eq f(1,4)答案B解析根據(jù)題意設(shè)小環(huán)的電阻為R，則大環(huán)的電阻為2R，小環(huán)的面積為S，則大環(huán)的面積為4S，且eq f(B,t)k.當(dāng)大環(huán)放入一均勻變化的磁場中時，大環(huán)相當(dāng)于電源，小環(huán)相當(dāng)于外電路，所以E14kS，U1eq f(E1,R2R)Req f(4,3)kS；當(dāng)小環(huán)放入這個磁場中時，同理可得U2eq f(E2,R2R)2Req f(2,3)kS，故eq f(U1,U2)2，選項(xiàng)B正確10. 如圖10所示，豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過環(huán)平面，在環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為eq f(

5、R,2)的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時，B點(diǎn)的線速度為v，則這時AB兩端的電壓大小為()圖10A.eq f(Bav,3) B.eq f(Bav,2) C.eq f(2Bav,3) DBav答案A解析擺到豎直位置時，AB切割磁感線的瞬時感應(yīng)電動勢EB2a(eq f(1,2)v)Bav.由閉合電路歐姆定律有UABeq f(E,f(R,2)f(R,4)eq f(R,4)eq f(1,3)Bav，故選A.11. 如圖11所示，在寬為L0.5 m的平行導(dǎo)軌上垂直放置一個有效電阻為r0.6 的直導(dǎo)體棒ab，在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個阻值為R14 、R26 的電阻，其他電阻不計整個

6、裝置處在垂直導(dǎo)軌向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T當(dāng)直導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v6 m/s的速度向右運(yùn)動時，求：直導(dǎo)體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大小圖11答案0.24 V0.06 A0.04 A解析由題意可畫出如圖所示的等效電路圖，則感應(yīng)電動勢EBLv0.10.56 V0.3 VR外eq f(R1R2,R1R2)2.4 .Uabeq f(ER外,R外r)eq f(0.32.4,2.40.6) V0.24 V，I1eq f(Uab,R1)0.06 A，I2eq f(Uab,R2)0.04 A.12面積S0.2 m2、n100匝的圓形線圈，處在如圖12所示的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間t

7、變化的規(guī)律是B0.02t T，R3 ，C30 F，線圈電阻r1 ，求：圖12(1)通過R的電流方向和4 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量；(2)電容器的電荷量答案(1)ba0.4 C(2)9106 C解析(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得出線圈中的電動勢，由歐姆定律可求得通過R的電流由楞次定律可求得電流的方向?yàn)槟鏁r針，通過R的電流方向?yàn)閎a，QIteq f(E,Rr)tneq f(BS,tRr)tneq f(BS,Rr)0.4 C(2)由Eneq f(,t)nSeq f(B,t)1000.20.02 V0.4 V，Ieq f(E,Rr)eq f(0.4,31) A0.1 A，UCURIR0.13 V0.

8、3 V，QCUC301060.3 C9106 C13. 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13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向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求：圖13(1)金屬棒上電流的大小和方向及金屬棒兩端的電壓UMN；(2)圓環(huán)消耗的熱功率和在圓環(huán)及金屬棒上消耗的總熱功率答案(1)eq f(4Bav,3R)NMeq f(2,3)Bav(2)eq f(8Bav2,9R)eq f(8Bav2,3R)解析(1)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBLv2Bav.外電路的總電阻為R外eq f(RR,RR)eq f(1,2)R金屬棒上電流的大小為Ieq f(E,R外R)eq f(2Bav,f(1,2)RR)eq f(4