高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊(cè)第二章 電磁感應(yīng)2 法拉第電磁感應(yīng)定律課前預(yù)習(xí)ppt課件

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2．法拉第電磁感應(yīng)定律
第2課時(shí)　電磁感應(yīng)中的電路及圖像問(wèn)題
題型一　電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中將有感應(yīng)電流。從而涉及電流、電壓、電功等計(jì)算。同時(shí)也可包含電磁感應(yīng)與力學(xué)問(wèn)題、電磁感應(yīng)與能量的綜合分析。解決此類(lèi)問(wèn)題的基本方法是：(1)明確哪部分電路或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電路或?qū)w就相當(dāng)于電源，其他部分是外電路。(2)畫(huà)等效電路圖，分清內(nèi)、外電路。
解決電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題“三步曲”：第一步，確定電源；第二步，畫(huà)等效電路圖；第三步，利用電路規(guī)律求解。
用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示。在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)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(　 　)A．Ua＜Ub＜Uc＜UdB．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua＝Ub＜Uc＝UdD．Ub＜Ua＜Ud＜Uc
典|例|剖|析 (2023·河北高二期中)如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n＝1 000，線圈面積S＝0.02 m2，線圈的電阻r＝1 Ω，線圈外接一個(gè)阻值R＝1 Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。求：(1)在0～4 s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量變化量；(2)6 s內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q。
答案：(1)4×10－3 Wb　(2)2 C
題型三　電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題(1)圖像問(wèn)題的特點(diǎn)考查方式比較靈活，有時(shí)根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程，確定圖像的正確與否，有時(shí)依據(jù)不同的圖像，進(jìn)行綜合計(jì)算。(2)解題關(guān)鍵弄清初始條件，正、負(fù)方向的對(duì)應(yīng)，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
(3)解決圖像問(wèn)題的一般步驟①明確圖像的種類(lèi)，即是B－t圖還是Φ－t圖，E－t 圖，I－t圖等。②分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程。③用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。④結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式。⑤根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等。⑥畫(huà)圖像或判斷圖像。
典|例|剖|析 如圖甲所示，圓形線圈位于隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。取磁場(chǎng)垂直紙面向里為正，線圈中感應(yīng)電流i順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，則i－t圖線正確的是(　 　)
思路引導(dǎo)：本題中線圈面積不變，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律判定。
如圖所示，一閉合直角三角形線框ACD以速度v勻速穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。從CD邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域開(kāi)始計(jì)時(shí)，到A點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況(以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?是(　 　)
1．(2022·浙江長(zhǎng)興縣高二期中)在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)，導(dǎo)體環(huán)面積為S＝0.1 m2，導(dǎo)體環(huán)的總電阻為R＝ 10 Ω。規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖甲所示，磁場(chǎng)向上為正。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，B0＝0.1 T。則(　 　)
A．t＝1 s時(shí)，導(dǎo)體環(huán)中電流為零B．第2 s內(nèi)，導(dǎo)體環(huán)中電流為負(fù)方向C．第3 s內(nèi)，導(dǎo)體環(huán)中電流為10－2 AD．第4 s內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體環(huán)中某一截面的電荷量為10－3 C
2．(多選)(2022·四川成都外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二階段練習(xí))如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌MM′，NN′間有一正方形磁場(chǎng)區(qū)域abcd，ac⊥MM′，ac兩側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向相反且垂直于軌道平面，ac右側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是左側(cè)的2倍?，F(xiàn)讓垂直于導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒PQ從圖示位置以速度v向右勻速通過(guò)區(qū)域abcd。若導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，則下列關(guān)于PQ中感應(yīng)電流i和PQ所受安培力F隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是(規(guī)定從Q到P為i的正方向，平行于導(dǎo)軌MM′向左為F的正方向)(　 　)
3．飯卡是學(xué)校等單位最常用的輔助支付手段，其內(nèi)部主要部分是一個(gè)多匝線圈，當(dāng)刷卡機(jī)發(fā)出電磁信號(hào)時(shí)，置于刷卡機(jī)上的飯卡線圈的磁通量發(fā)生變化，發(fā)生電磁感應(yīng)，產(chǎn)生電信號(hào)，其原理可簡(jiǎn)化為如圖乙所示。設(shè)線圈的匝數(shù)為1 200匝，每匝線圈面積均為S＝10－4m2，線圈的總電阻為r＝0.1 Ω，線圈連接一電阻R＝0.3 Ω，其余部分電阻不計(jì)。線圈處磁場(chǎng)的方向不變，其大小按如圖丙所示的規(guī)律變化(垂直紙面向里為正)，求：
(1)t＝0.05 s時(shí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。?2)0～0.1 s時(shí)間內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱；(3)0.1～0.4 s時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量；(4)t＝0.2 s時(shí)，UMN。答案：(1)0.024 V　(2)1.08×10－4J　(3)0.006 C　(4)－0.006 V
4．(2022·山東聊城高二期中)如圖甲所示，一線圈匝數(shù)為100匝，橫截面積為0.01 m2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與線圈軸線成30°角向右穿過(guò)線圈。已知線圈電阻為1 Ω，所接電阻為2 Ω。若在2 s時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。求：(1)t＝1 s時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量；(2)ab之間的電勢(shì)差Uab。答案：(1)3.46×10－2 Wb　(2)－1.15 V