内容正文:
第一章 电磁感应
习题课2 电磁感应的综合应用
[学习目标] 1.能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象问题. 2.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法. 3.能解决电磁感应中的动力学与能量结合的综合问题.
电磁感应中的图象问题
[合 作 探 究·攻 重 难]
1.问题类型
(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象.
(2)由给定的图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量.
2.图象类型
(1)各物理量随时间t变化的图象,即Bt图象、Φt图象、Et图象和It图象.
(2)导体切割磁感线运动时,还涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移变化的图象,即Ex图象和Ix图象.
3.解决此类问题需要熟练掌握的规律:安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律等.
将一段导线绕成图1甲所示的闭合回路,并固定在纸面内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆环区域内有垂直于纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图1乙所示.用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图象是( )
甲 乙
图1
A B
C D
思路点拨:①先分析出各时间段内感应电流的大小和方向的变化规律.
②再由F=BIl及左手定则分析安培力的大小和方向的变化规律.
B [由题图乙可知0~eq \f(T,2)时间内,磁感应强度随时间线性变化,即eq \f(ΔB,Δt)=k(k是一个常数),圆环的面积S不变,由E=eq \f(ΔΦ,Δt)=eq \f(ΔB·S,Δt)可知圆环中产生的感应电动势大小不变,则回路中的感应电流大小不变,ab边受到的安培力大小不变,从而可排除选项C、D;0~eq \f(T,2)时间内,由楞次定律可判断出流过ab边的电流方向为由b至a,结合左手定则可判断出ab边受到的安培力的方向向左,为负值,故选项A错误,B正确.]
本类题目线圈面积不变而磁场发生变化,可根据E=neq \f(ΔB,Δt)S判断E的大小及变化,其中eq \f(ΔB,Δt)为Bt图象的斜率,且斜率正、负变化时对应电流的方向发生变化.
[针对训练]
1.如图2所示,在x≤0的区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里.具有一定电阻的