第2章 习题课四 电磁感应的综合应用（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修2（粤教版）

习题课四　电磁感应的综合应用 授课提示：对应学生用书第37页 类型一　电磁感应中的图像问题 1．明确图像的种类，即是B­t图像还是Φ­t图像，或者是E­t图像、I­t图像、F­t图像等。 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，导体切割磁感线，用右手定则判断感应电流的方向，用E＝BLv确定感应电动势大小的变化。 4．画图像或判断图像，特别注意分析斜率的变化、截距等。 5．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。 　如图所示，一底边长为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(　　) [思路点拨]　(1)线框进、出磁场，可根据E＝Blv判断E的大小变化，特别注意l为切割的有效长度。 (2)由右手定则可确定感应电流的方向。 [解析]　三角形导体线框进、出磁场时，有效长度l都减小，根据E＝Blv，I＝知，三角形导体线框进、出磁场时，感应电流都减小；再根据楞次定律可知，三角形导体线框进、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A。＝ [答案]　A 对图像的分析，应做到“四明确一理解” (1)明确图像所描述的物理意义；明确“＋”“－”的含义；明确斜率的含义；明确图像和电磁感应过程之间的对应关系。 (2)理解三个相似关系及其各自的物理意义：v－Δv－。，Φ－ΔΦ－，B－ΔB－ 针对训练 1．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。若规定顺时针方向为感应电流的正方向，下列各图中正确的是(　　) 解析：0～1 s内，磁感应强度B向里均匀增大，由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势E＝恒定，由楞次定律知，电流方向为顺时针方向，即正方向，在i-t图像上是一段平行于t轴的直线，且为正值，选项D正确，B错误。恒定，电流i＝恒定，由楞次定律可知，电流方向为逆时针方向，即负方向，在i-t图像上是一段平行于t轴的直线，且为负值，可见，选项A、C错误；在1～2 s内B、D中电流情况相同，在2～3 s内，垂直纸面向外的磁感应强度均匀增大，由法拉第电磁感应定律知，产生的感应电动势E＝恒定，电流i＝ 答案：D 2．(多选)如图所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是(　　) 解析：根据题述，PQ进入磁场时加速度恰好为零，两导体棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时的速度相同，产生的感应电动势大小相等，若释放两导体棒的时间间隔足够长，在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图像可能是A；由于两导体棒从同一位置释放，两导体棒进入磁场时产生的感应电动势大小相等，则MN进入磁场区域切割磁感线产生感应电动势时，回路中产生的感应电流不可能小于I1，B图像不可能；若释放两导体棒的时间间隔较短，在PQ没有出磁场区域时MN就进入磁场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ出磁场后，MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电流一定大于I1，受到安培力作用，由于安培力与速度成正比，则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿斜面方向的分力，所以MN一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过PQ的电流随时间变化的图像可能是D，由以上分析可知C图像不可能。 答案：AD 类型二　电磁感应中的能量问题 1．能量转化的过程分析 电磁感应的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功实现的。安培力做功使得电能转化为其他形式的能(通常为内能)，外力克服安培力做功，则是其他形式的能(通常为机械能)转化为电能的过程。 2．求解焦耳热Q的几种方法 公式法 Q＝I2Rt 功能关系法 焦耳热等于克服安培力做的功 能量转