第二章 习题课 电磁感应规律的应用-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

习题课　电磁感应规律的应用 [学习目标] 1．进一步熟练应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。 2．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。 3．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动力学问题。 一、电磁感应中的图象问题 1．问题概述 借助图象考查电磁感应的规律，一般分为两类：[来源:Z*xx*k.Com] (1)由给定的电磁感应过程选出正确的图象。 (2)由给定的图象分析电磁感应过程，定性或定量求解相应的物理量或推断出其他图象。常见的图象有B­t图、E­t图、i­t图、v­t图及F­t图等。 2．解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类，即是B­t图象还是Φ­t图象，或者E­t图象、I­t图象、F­t图象等。 (2)分析电磁感应的具体过程。 (3)确定感应电动势(或感应电流)的大小和方向，有下列两种情况： ①若回路面积不变，磁感应强度变化时，用楞次定律确定感应电流的方向，用E＝n确定感应电动势大小的变化。 ②若磁场不变，导体杆切割磁感线，用右手定则判断感应电流的方向，用E＝BLv确定电动势大小的变化。 (4)涉及受力问题，可由安培力公式F＝BIL和牛顿运动定律等规律写出有关函数关系式。 (5)画图象或判断图象。特别注意分析斜率的变化、截距等。 　(多选)(2019·北海一模)如图2－Ⅰ－1甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好，整个装置放置于垂直于框架平面的磁场中，磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示，MN始终保持静止。规定竖直向上为磁场正方向，沿导体棒由M到N为感应电流的正方向，水平向右为导体棒所受安培力F的正方向，水平向左为导体棒所受摩擦力Ff的正方向，下列图象中正确的是 图2－Ⅰ－1 图2－Ⅰ－2 [解析]　由题图乙可知，回路中产生的感应电动势先为零，后恒定不变，感应电流先为零，后恒定不变，回路中感应电流方向为逆时针，故A错误，B正确；在0～t1时间内，导体棒MN不受安培力；在t1～t2时间内，导体棒MN所受安培力方向水平向右，由F＝BIL可知，B均匀减小，MN所受安培力均匀减小；在t2～t3时间内，导体棒MN所受安培力方向水平向左，由F＝BIL可知，B均匀增大，MN所受安培力均匀增大；根据平衡条件得到，棒MN受到的摩擦力大小Ff＝F，二者方向相反，即在0～t1时间内，没有摩擦力，而在t1～t2时间内，摩擦力方向向左，大小均匀减小，在t2～t3时间内，摩擦力方向向右，大小均匀增大，故C错误，D正确。 [答案]　BD 　如图2－Ⅰ－3所示，一底边为L，底边上的高也为L的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L，宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，t＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线可能是 图2－Ⅰ－3 图2－Ⅰ－4 [解析]　根据E＝BLv，I＝＝，三角形导体线框进、出磁场时，有效长度L都变小，再根据右手定则，进、出磁场时感应电流方向相反，进磁场时感应电流方向为正，出磁场时感应电流方向为负，故选项A正确。 [答案]　A [解题总结] 解决电磁感应图象问题的常用方法 (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象进行分析和判断，特别要注意图象的截距，斜率的物理意义。 [变式训练] 1．(多选)(2019·泰安质检)如图2－Ⅰ－5甲所示，线圈两端a、b与一电阻R相连，线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，t＝0时刻起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化，下列说法正确的是 图2－Ⅰ－5 A.t0时刻，R中电流方向为由a到b B.t0时刻，R中电流方向为由a到b C．0～t0时间内R的电流小于t0～2t0时间内R的电流 D．0～t0时间内R的电流大于t0～2t0时间内R的电流 解析　由楞次定律可知0～t0时间内线圈中的感应电流方向为逆时针方向，t0～2t0时间内线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故A正确，B错误；根据法拉第电磁感应定律：E＝n＝nS，可知0～t0时间内感应电动势大小是t0～2t0时间内的，感应电流为I＝，所以0～t0时间内R的电流是t0～2t0时间内R的电流的，故C正确，D错误。 答案　AC 二、电磁感应中的动力学问题 1．具有感应电流的导体在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的