2018版高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 習(xí)題課 電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-2.docx
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第4講 習(xí)題課 電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 [目標(biāo)定位] 1.進(jìn)一步理解公式E=n與E=Blv的區(qū)別與聯(lián)系,能夠應(yīng)用兩個(gè)公式求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.利用法拉第電磁感應(yīng)定律解決轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題和電荷量問(wèn)題. 1.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比. (2)公式:E=n,E的大小與Φ、ΔΦ無(wú)關(guān)(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”) 2.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體本身垂直,且與磁感線夾角為α?xí)r,E=Blvsin_α. (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線l、速度v三者兩兩垂直時(shí),E=Blv. 其中l(wèi)指切割磁感線的有效長(zhǎng)度. 3.在磁通量發(fā)生變化時(shí),若電路閉合有感應(yīng)電流,若電路不閉合無(wú)感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(填“有”或“無(wú)”).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體相當(dāng)于電源. 一、公式E=n與E=Blv的區(qū)別與聯(lián)系 E=n E=Blv 區(qū)別 一般求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E與某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程相對(duì)應(yīng) 一般求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E與某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置相對(duì)應(yīng) 研究對(duì)象為整個(gè)回路 研究對(duì)象為切割磁感線的導(dǎo)體 計(jì)算由于B、S變化引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較方便 計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較方便 聯(lián)系 兩公式是統(tǒng)一的,當(dāng)Δt―→0時(shí),E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而公式E=Blv中的速度如果是平均速度,則求出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 例1 如圖1所示,空間存在方向豎直向下的磁場(chǎng),MN、PQ是水平放置的平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌,其間距L=0.2m.額定電壓為2V的小燈泡接在導(dǎo)軌一端,ab是跨接在導(dǎo)軌上內(nèi)阻不計(jì)的導(dǎo)體棒,開(kāi)始時(shí)ab與NQ的距離為0.2m. 圖1 (1)若導(dǎo)體棒固定不動(dòng),要使小燈泡正常發(fā)光,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率是多大? (2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度保持B=2T不變,ab勻速向左運(yùn)動(dòng),要使小燈泡正常發(fā)光,ab切割磁感線的速度是多大? 答案 (1)50T/s (2)5 m/s 解析 由于ab電阻不計(jì),所以小燈泡兩端的電壓即為電動(dòng)勢(shì),E=UL=2V. (1)由E=S得:==T/s=50 T/s (2)由E=BLv得:v==m/s=5 m/s 二、導(dǎo)體切割磁感線—轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題分析 如圖2所示,長(zhǎng)為l的金屬棒ab在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω繞b點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則ab兩端電動(dòng)勢(shì)的大小E=Bl2ω(推導(dǎo)見(jiàn)下面例2). 圖2 例2 如圖3所示,一根彎成直角的金屬棒abc繞其一端a在紙面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),已知ab∶bc=4∶3,金屬棒總長(zhǎng)為L(zhǎng),若加一個(gè)垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則棒兩端的電勢(shì)差Uca為( ) 圖3 A.BL2ω B.BL2ω C.BL2ω D.BL2ω 答案 B 解析 由題知ab∶bc=4∶3,金屬棒總長(zhǎng)為L(zhǎng),則ab=L,bc=L,則ca間的長(zhǎng)度l==L,abc棒以a端為軸在紙面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則c、a間的電勢(shì)差大小Uca=Eca=Bl2ω=B2ω=BL2ω,故選B. 三、電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題 設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為,則在Δt時(shí)間內(nèi):=n,=,又q=Δt,所以q=n.其中ΔΦ對(duì)應(yīng)某過(guò)程磁通量的變化,R為回路的總電阻,n為電路的匝數(shù). 注意:求解電路中通過(guò)的電荷量時(shí),一定要用平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電流計(jì)算. 例3 如圖4甲所示,有一面積為S=100cm2的金屬環(huán),電阻為R=0.1Ω,環(huán)中磁場(chǎng)的變化規(guī)律如圖乙所示,且磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,在t1到t2時(shí)間內(nèi),通過(guò)金屬環(huán)某橫截面的電荷量是多少? 圖4 答案 0.01C 解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律知金屬環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n,由閉合電路的歐姆定律知金屬環(huán)中的感應(yīng)電流為I=.通過(guò)金屬環(huán)截面的電荷量q=IΔt==C=0.01C. 例4 如圖5所示,閉合導(dǎo)線框abcd的質(zhì)量可以忽略不計(jì),將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng).若第一次用0.3 s時(shí)間拉出,拉動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)線ab所受安培力為F1,通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量為q1;第二次用0.9 s時(shí)間拉出,拉動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)線ab所受安培力為F2,通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量為q2,則( ) 圖5 A.F1- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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