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文档简介
电磁感应定律中的电学问题求平均感应电动势△t近于0时,E为瞬时感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度求瞬时感应电动势,v是瞬时速度1、感应电动势的有无取决于:磁通量是否变化3、感应电动势的方向判断方法:楞次定律或右手定则2、感应电动势E大小的求解:温故知新电磁感应中的电路问题一1、电磁感应中电路知识的关系图2、“三步走”分析电路为主的电磁感应问题[例1](多选)如图所示,由某种粗细均匀的金属条制成的矩形线框abcd固定在纸面内,匀强磁场垂直纸面向里。一导体棒PQ放在线框上,在水平拉力F作用下沿平行ab的方向匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(
)A.通过PQ的电流先增大后减小B.PQ两端电压先增大后减小C.拉力F的功率先减小后增大D.通过ad的电流先增大后减小BC【例2】如图所示,把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,一长度为2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持接触良好,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心时,求:(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN。(2)电路中消耗的热功率。考法(一)导体棒平动切割的电路问题1、用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框、以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中,M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是(
)A.Ua<Ub<Uc<Ud
B.Ua<Ub<Ud<UcC.Ua=Ub=Uc=Ud
D.Ub<Ua<Ud<UcB考法(二)导体棒转动切割的电路问题A考法(三)磁场变化引起的电路问题3、如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中,金属框平面与磁场方向垂直,电阻R=0.1Ω,边长l=0.2m。求:(1)在t=0到t=0.1s时间内,金属框中的感应电动势E;(2)t=0.05s时,金属框ab边受到的安培力F的大小和方向;(3)在t=0到t=0.1s时间内,金属框中电流的电功率P。电磁感应中的电荷量问题二
我们知道,导体棒切割磁感线时会产生感应电动势,如果是闭合回路,在回路中会有感应电流的产生。那么,如何求出通过闭合电路某截面的电荷量呢?电荷量的大小又与哪些因素有关呢?(1)由上式可知,通过某一截面的感应电荷量q仅由线圈匝数n、回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定,与时间长短无关。(2)求解电路中通过的电荷量时,I、E均为平均值。闭合回路中磁通量发生变化时,电荷发生定向移动而形成感应电流,在Δt内通过某一截面的电荷量:【例题1】如图所示,导线全部为裸导线,半径为r的圆形导线框内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B,一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动,电路中的定值电阻为R,其余部分电阻忽略不计.试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上通过的电荷量.解析
MN从圆环的左端滑到右端的过程中,ΔΦ=B·ΔS=B·πr2【例题2】轻质细线吊着一质量为m=0.42kg、边长为L=1m、匝数n=10的正方形线圈,其总电阻为r=1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图1甲所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示。(取g=10m/s2)(1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针;(2)求线圈的电功率;(3)求在t=4s时轻质细线的拉力大小。
例3、
如图甲所示,有一面积为S=100cm2金属环,电阻为R=0.1Ω,环中磁场变化规律如图乙所示,且磁场方向垂直环面向里,在t1至t2时间内,环中感应电流的方向如何?通过金属环的电荷量为多少?
解析:由楞次定律可以判断金属环中感应电流的为逆时针方向。【例题4】如图8所示,正方形金属线圈位于纸面内,边长为L,匝数为N,电阻为R,过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,当线圈从图示位置绕OO′转过90°时,穿过线圈某横截面的总电荷量为(
)图8√电磁感应中的图像问题三1、电磁感应图像问题的常见种类
2、分析方法像像像
3、
解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类,即是B-t图还是Φ-t图,或者E-t
图、I-t图等;(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方向及对应关系;
(4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等知
识写出相应的函数关系式;(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等;(6)画图像或判断图像。4、电磁感应中图像类选择题的两个常用方法
(1)排除法定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是分析物理量的正负,以排除错误的选项。
(2)函数法根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图像进行分析和判断。【例题1】如图甲所示,矩形线圈abcd位于匀强磁场中,磁场方向垂直线圈所在平面,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示.以图中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方向,以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B的正方向,则下列图中能正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的是(
)C考法(一)根据给定的电磁感应过程选择有关图像【例题2】如图所示,一宽40cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行,取它刚进入磁场的时刻,规定电流方向逆时针为正,在如图所示图线中,正确反映感应电流强度随时间变化规律的是(
)c
★线圈进、出方向不变磁场,线圈中感应电流方向反向考法(二)根据给定的图像分析电磁感应过程[例题3]如图1所示,在绝缘光滑水平桌面上,以O为原点、水平向右为正方向建立x轴,在0≤x≤1.0m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长L=0.5m、电阻R=0.25Ω的正方形线框abcd,当平行于磁场边界的cd边进入磁场时,在沿x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做匀速运动,直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点,在0≤t
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