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1、第一章 2022年高中物理 第一章 第5節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案 新人教版選修3-2
一、 學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題
二、 課程導(dǎo)入
通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到安培力的作用,從而發(fā)明了電動(dòng)機(jī),那現(xiàn)在磁生電可以做什么呢?——發(fā)電機(jī)
三、 自主學(xué)習(xí)+小組討論
如圖所示,一個(gè)500匝的線圈的兩端跟R=99Ω的電阻相連接,置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈的橫截面積是20㎝2,電阻為1Ω,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。求磁場(chǎng)變化過(guò)程中通過(guò)電阻R的電流為多大?
答案:由圖b知,線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻增加,其變
化率ΔB/Δt=(50-10)/4=10T/s.
2、
四、 反饋精講
電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題
基本方法:
1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。
2、畫(huà)等效電路。
R1
R2
E r1
3、運(yùn)用閉合電路歐姆定律,串并聯(lián)電路性質(zhì),電功率等公式聯(lián)立求解。
等效電路圖
五、當(dāng)堂訓(xùn)練
1、如圖,有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-3T,在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi),有一金屬棒AO,繞平行于磁場(chǎng)的O軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),已知棒長(zhǎng)L=0.20m,角速度ω=20rad/s,求:棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有多大?
2、如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有半徑為r的光滑半圓形
3、導(dǎo)體框架。OCω
A
B
C
R
O
為一端繞O點(diǎn)在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒,OA之間連一個(gè)阻值為R的電阻(其余電阻都不計(jì)),若使OC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試求:
(1)圖中哪部分相當(dāng)于電源?
(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為多少?
(3)流過(guò)電阻R的電流I為多少?
答案:(1)導(dǎo)體棒OC
(2)
(3)
3、把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán),水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,一長(zhǎng)度為2a,電阻為R,粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸,當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過(guò)環(huán)心O時(shí),求:
1、棒上的電流I大小,棒兩端的電壓U
4、2、在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總功率
A
× × × × ×
× × × × ×
R2
V
B
R1
4、 如圖所示,電阻不計(jì)的裸導(dǎo)體AB與寬為60cm的平行金屬導(dǎo)軌良好接觸,電阻R1=3Ω, R2=6Ω,整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。當(dāng)AB向右以V=5m/s的速度勻速滑動(dòng)時(shí),求流過(guò)電阻R1、 R2的電流大小。
第二章 電磁感應(yīng)
第5節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用(課時(shí)2)
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)
5、題
2、電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題
3、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題
二、 課程導(dǎo)入
電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用,因此,電磁感應(yīng)問(wèn)題往往跟力學(xué)問(wèn)題聯(lián)系在一起,解決這類(lèi)電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題,不僅要應(yīng)用電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律,如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左右手定則、安培力的計(jì)算公式等,還要應(yīng)用力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律,如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律等。要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識(shí)綜合起來(lái)應(yīng)用。
由于安培力和導(dǎo)體中的電流、運(yùn)動(dòng)速度均有關(guān), 所以對(duì)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析十分必要。
三、自主學(xué)習(xí)
水平放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的光滑導(dǎo)軌上,有一根導(dǎo)體棒ab,用恒力F作用在ab上,由
6、靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),回路總電阻為R,分析ab 的運(yùn)動(dòng)情況,并求ab的最大速度。
a
b
B
R
解:當(dāng)f=F 時(shí),a=0,速度達(dá)到最大,
F=f=BIL=B2 L2 vm /R
vm=FR / B2 L2
vm稱(chēng)為收尾速度
三、 反饋精講
電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題
基本方法:
1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。
2、求回路中的電流強(qiáng)度
3、分析導(dǎo)體受力情況(包含安培力,用左手定則)
4、列動(dòng)力學(xué)方程求解。
四、當(dāng)堂訓(xùn)練
Q
B
P
C
D
A
在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平均強(qiáng)磁場(chǎng)中,豎直放置一個(gè)冂形金屬框ABCD,框面
7、垂直于磁場(chǎng),寬度BC=L ,質(zhì)量m的金屬桿PQ用光滑金屬套連接在框架AB和CD上如圖.金屬桿PQ電阻為R,當(dāng)桿自靜止開(kāi)始沿框架下滑時(shí):
(1)開(kāi)始下滑的加速度為多少?
(2)框內(nèi)感應(yīng)電流的方向怎樣?安培力的方向?
(3)金屬桿下滑的最大速度是多少?
解:(1)開(kāi)始PQ受力為mg, 所以 a=g
(2) PQ向下加速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,方向順時(shí)針,受到向上的磁場(chǎng)力F作用。
(3) 達(dá)最大速度時(shí), F=BIL=B2 L2 vm /R=mg
∴vm=mgR / B2 L2
3、已知:AB、CD足夠長(zhǎng),L,θ,B,R。金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,質(zhì)量為m,從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻阻都不計(jì)。求ab棒下滑的最大速度
θ
θ
D
C
A
B
B
a
b
R