20xx沪科版高中物理选修3-2第1章第6节电磁感应的案例分析word学案

20xx沪科版高中物理选修3-2第1章第6节电磁感应的案例分析word学案内容摘要：

平行虚线之间存在匀强磁场 ， 虚线间的 距离为 L， 磁场方向垂直纸面向里 ， abcd是位于纸面内的梯形线圈 ， ad与 bc间的距离也为L， t＝ 0 时刻 bc边与磁场区域边界重合 ． 现令 线圈以恒定的速度 v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域 ， 取沿 a— b— c— d— a方向为感应电流正方向 ， 则在线圈穿越磁场区域的过程中 ， 感应电流 I随时间 t变化的图线可能是 ( ) 图 5 答案 B 解析 由于 bc进入磁场时，根据右手定则判断出其感应电流的方向是沿 adcba的方向，其方向与电流的正方向相反，故是负的，所以 A、 C错误；当逐渐向右移动时 ，切割磁感线的条数在增加，故感应电流在增大；当 bc 边穿出磁场区域时，线圈中的感应电流方向变为abcda，是正方向，故其图像在时间轴的上方，所以 B 正确， D 错误． 3． (电磁感应中的电路问题 )如图 6所示 ， 在磁感应强度 B＝ 2 T 的匀强磁场中 ， 有一个半径 r＝ m的金属圆环 ． 圆环所在的平面与磁感线垂直 ， OA是一个金属棒 ， 它沿着顺时针方向以 20 rad/s 的角速度绕圆心 O匀速转动 ． A 端始终与圆环良好接触 ， OA棒的电阻 R＝ Ω， 图中定值电阻 R1＝ 100 Ω， R2＝ Ω， 电容器的电容 C＝ 100 和连接导线的电阻忽略不计 ， 则 ： 图 6 (1)电容器的带电荷量是多少。 哪个极板带正电。 (2)电路中消耗的电功率是多少。 答案 (1) 10－ 10 C 上极板带正电 (2)5 W 解析 (1)等效电路如图所示 金属棒 OA产生的感应电动势为： E＝ Bl v ＝ Brωr2＝ 5 V. I＝ ER＋ R2＝ 1 A. 则 Q＝ CUC＝ CIR2＝ 10－ 10 C. 根据右手定则，感应电流的方向由 O→ A，但金属棒切割磁感线相当于电源，在电源内部电流从电势低处流向电势高处，故 A点电势高于 O 点电势，所以电容器上极板与 A点相接为正极，带正电，同理电容器下极板与 O点相接为负极，带负电 ． (2)电路中消耗的电功率 P 消 ＝ I2(R＋ R2)＝ 5 W，或 P 消 ＝ IE＝ 5 W. 题组一 电磁感应中的图像问题 1． 如图 1 甲所示 ， 一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中 ， 设向里为磁感应强度B的正方向 ， 线圈中的箭头 为 电流 I的正方向 ． 线圈中感应电流 I随时间变化的图线如图乙所示 ， 则磁感应强度 B随时间变化的图线可能是下图中的 ( ) 图 1 答案 CD 2． 在竖直向上的匀强磁场中 ， 水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈 ， 规定线圈中感应电流的正方向如图 2甲所示 ， 当磁场的磁感应强度 B随时间 t按如图乙所示规律变化时 ，下图中能正确表示线圈中感应电动势 E变化的是 ( ) 图 2 答案 A 解析 在第 1 s 内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势 E1＝ ΔΦ1Δt1＝ ΔB1Δt1S，在第 2 s 和第 3 s 内，磁感应强度 B不变，线圈中无感应电流，在第 4 s 和第 5 s 内， B减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势 E2＝ ΔΦ2Δt2＝ ΔB2Δt2S，由于 ΔB1＝ ΔB2， Δt2＝ 2Δt1，故 E1＝ 2E2，由此可知， A选项正确． 3． 如图 3 甲所示 ， 光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中 ， 匀强磁场的磁感应强度 B随时间的变化规律如图乙所示 (规定向下为正方向 )， 导体棒 ab垂直导轨放置 ， 除电阻 R的阻值外 ， 其余电阻不计 ， 导体棒 ab在水。