2019-2020年高中物理第1章電磁感應(yīng)第3節(jié)電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用教學(xué)案魯科版選修3.doc
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2019-2020年高中物理第1章電磁感應(yīng)第3節(jié)電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用教學(xué)案魯科版選修3 一、渦流及其應(yīng)用 1.渦流 將整塊金屬放在變化的磁場(chǎng)中,穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化,金屬塊內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流,這種感應(yīng)電流叫做渦電流,簡(jiǎn)稱(chēng)渦流。 2.渦流的應(yīng)用——電磁爐 (1)工作原理:利用渦流原理制成的。 圖131 (2)優(yōu)點(diǎn):熱效率高;無(wú)煙火,無(wú)毒氣、廢氣,被稱(chēng)為“綠色爐具”;只對(duì)鐵質(zhì)鍋具加熱,爐體本身不發(fā)熱。 3.渦流的危害及防止 (1)危害:變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的鐵芯會(huì)因渦流損失大量的電能并導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱。 (2)防止:為減小渦流,電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯是用外表涂有絕緣材料的薄硅鋼片疊成的,而不采用整塊硅鋼鐵芯,這樣可以使渦流大為減弱,渦流損失大大降低,從而降低能耗,提高了設(shè)備的工作效率。 二、磁卡和動(dòng)圈式話(huà)筒 1.磁卡工作原理 磁卡信息的錄入是利用了電流的磁效應(yīng);信息的讀取與錄入過(guò)程相反,利用了電磁感應(yīng)原理。 2.動(dòng)圈式話(huà)筒 動(dòng)圈式話(huà)筒是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置,由膜片、線(xiàn)圈、永磁體等構(gòu)成。其工作原理是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 1.自主思考——判一判 (1)渦流也是感應(yīng)電流。(√) (2)金屬中的渦流會(huì)產(chǎn)生熱量,生活中的電磁爐是利用這一原理而工作的。(√) (3)磁卡讀取信息時(shí),利用了電磁感應(yīng)原理。(√) (4)錄音機(jī)在磁帶上錄制聲音時(shí),利用了電磁感應(yīng)原理。() (5)動(dòng)圈式話(huà)筒工作時(shí)利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。(√) 2.合作探究——議一議 (1)電磁爐使用時(shí)無(wú)煙火、無(wú)燃?xì)?,爐體本身也不發(fā)熱,它是如何加熱鍋內(nèi)食物的呢? 提示:電磁爐是近幾年來(lái)逐步進(jìn)入家庭的一種新型爐具,其工作原理與渦流有關(guān)。如圖甲所示,當(dāng)50 Hz的交變電流流入電磁爐時(shí),經(jīng)過(guò)整流和變頻后,變成20~50 kHz的高頻交變電流進(jìn)入爐內(nèi)線(xiàn)圈,產(chǎn)生了變化很快的磁場(chǎng),如圖乙所示,放在電磁爐上面的鐵質(zhì)(或鋼質(zhì))鍋底內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由E=n,由于磁場(chǎng)變化快,則大,故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E較大,而鐵質(zhì)(鋼質(zhì))鍋底是整塊導(dǎo)體,電阻很小,所以在鍋底產(chǎn)生很強(qiáng)的渦電流,熱效應(yīng)極大,短時(shí)間內(nèi)鍋底迅速發(fā)熱,加熱鍋內(nèi)的水或食物,如圖丙所示。 (2)在使用電磁爐時(shí),所有的鍋具都能用嗎? 提示:不能。因?yàn)殡姶艩t是以電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦電流,利用渦電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量,所以不是所有的鍋具都能 用。適合放在電磁爐上烹飪的器具有不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋(鋼鍋)等;不適用的有陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋等,因?yàn)樘沾慑伜筒Aу伿怯山^緣材料制成,不能產(chǎn)生渦流,無(wú)法加熱食物。 (3)動(dòng)圈式話(huà)筒與電容式話(huà)筒的工作原理相同嗎? 提示:動(dòng)圈式話(huà)筒與電容式話(huà)筒的工作原理不同,電容式話(huà)筒的工作原理是隨著聲音信號(hào)的變化,電容器兩極板間的距離發(fā)生變化,從而改變電容器的電容,使電容器在不斷地充放電,形成充放電電流,而不是依據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制作的。 渦流的產(chǎn)生及能量變化 1.渦流產(chǎn)生的條件 渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,渦流的產(chǎn)生條件是穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化,并且金屬塊本身可自行構(gòu)成閉合回路。同時(shí)因?yàn)檎麄€(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小,所以感應(yīng)電流很大,就像水中的旋渦。 2.渦流的大小 (1)渦流的大小與電流變化頻率有關(guān),電流變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越大。 (2)與被感應(yīng)的金屬導(dǎo)體的電阻有關(guān),電阻越小,金屬導(dǎo)體產(chǎn)生的渦流越強(qiáng)。 (3)為盡可能減小渦流損失,可采用大電阻率的硅鋼片制作鐵芯。 3.可以產(chǎn)生渦流的兩種情況 把塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中。 讓塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。 4.能量轉(zhuǎn)化 伴隨著渦流現(xiàn)象,其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如果金屬塊放在了變化的磁場(chǎng)中,則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;如果是金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),則由于克服安培力做功,金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 [典例] 光滑曲面與豎直平面的交線(xiàn)是拋物線(xiàn),如圖132所示,拋物線(xiàn)下半部分處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的上邊界是y=a的直線(xiàn)(圖中虛線(xiàn)所示),一個(gè)金屬塊從拋物線(xiàn)上y=b(b>a)處以速度v沿拋物線(xiàn)下滑,假設(shè)拋物線(xiàn)足夠長(zhǎng),金屬塊沿拋物線(xiàn)下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是( ) 圖132 A.mgb B.mv2+mgb C.mg(b-a) D.mv2+mg(b-a) [思路點(diǎn)撥] (1)金屬塊在反復(fù)進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 (2)金屬塊最終將在虛線(xiàn)以下的光滑曲面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng),而不是停在O點(diǎn)。 [解析] 金屬塊在進(jìn)出磁場(chǎng)過(guò)程中要產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生焦耳熱,機(jī)械能要減少,上升的最大高度不斷降低,最后剛好滑不出磁場(chǎng)后,就做往復(fù)運(yùn)動(dòng),永不停止。根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律,整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于機(jī)械能的損失,即Q=ΔE=mv2+mg(b-a),故D正確。 [答案] D 處理有關(guān)渦流問(wèn)題有兩種方法:一是利用楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律等知識(shí)來(lái)判斷渦流的作用;二是從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度判斷渦流現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題?! ? 1.如圖133所示,在一個(gè)繞有線(xiàn)圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線(xiàn)圈通入電流,一段時(shí)間后,一個(gè)容器中水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是( ) 圖133 A.恒定直流、小鐵鍋 B.恒定直流、玻璃杯 C.變化的電流、小鐵鍋 D.變化的電流、玻璃杯 解析:選C 通入恒定直流時(shí),所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變,不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,通入變化的電流,所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化,在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使水溫升高;渦流是由變化的磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的,所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫。 2.目前金屬探測(cè)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種安檢、高考及一些重要場(chǎng)所,關(guān)于金屬探測(cè)器的下列有關(guān)論述中正確的是( ) A.金屬探測(cè)器可用于月餅生產(chǎn)中,用來(lái)防止細(xì)小的金屬顆粒混入月餅陷中 B.金屬探測(cè)器能幫助醫(yī)生探測(cè)兒童吞食或扎到手、腳中的金屬物,是因?yàn)樘綔y(cè)器的線(xiàn)圈中能產(chǎn)生渦流 C.使用金屬探測(cè)器時(shí),應(yīng)該讓探測(cè)器靜止不動(dòng),探測(cè)效果會(huì)更好 D.能利用金屬探測(cè)器檢測(cè)考生是否攜帶手機(jī)等違禁物品,是因?yàn)樘綔y(cè)器的線(xiàn)圈中通有直流電 解析:選A 金屬探測(cè)器的探測(cè)線(xiàn)圈中,通有交變電流,會(huì)在被探測(cè)的金屬中激起渦流,渦流又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),反過(guò)來(lái)影響原來(lái)的磁場(chǎng),引發(fā)探測(cè)器發(fā)出鳴聲。當(dāng)探測(cè)器相對(duì)于被測(cè)金屬發(fā)生移動(dòng)時(shí),探測(cè)器的線(xiàn)圈中的交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)變化較快,在金屬中產(chǎn)生的渦流會(huì)更強(qiáng),檢測(cè)效果更好,故A正確。 3.如圖134所示,上下開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置,小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部,則小磁塊( ) 圖134 A.在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng) B.在兩個(gè)下落過(guò)程中的機(jī)械能都守恒 C.在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng) D.落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大 解析:選C 小磁塊在銅管中下落時(shí),由于電磁阻尼作用,不做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能不守恒,而在塑料管中不受阻力作用而做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒,因此在P中下落得慢,用時(shí)長(zhǎng),到達(dá)底端速度小,C項(xiàng)正確,A、B、D錯(cuò)誤。 磁卡和動(dòng)圈式話(huà)筒的工作原理 1.磁卡的工作原理 (1)磁卡的錄入: →→→ 電流磁效應(yīng)―→磁現(xiàn)象 (2)磁卡的讀取: →→→ 磁現(xiàn)象―→電磁感應(yīng) 2.動(dòng)圈式話(huà)筒的工作原理 (1)構(gòu)造。 圖135 (2)原理:話(huà)筒是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。如圖135是動(dòng)圈式話(huà)筒構(gòu)造原理圖,它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作的,當(dāng)聲波使金屬膜片振動(dòng)時(shí),連接在膜片上的線(xiàn)圈(音圈)隨著一起振動(dòng),音圈在永久磁鐵的磁場(chǎng)里振動(dòng),從而產(chǎn)生感應(yīng)電流(電信號(hào)),感應(yīng)電流的大小和方向都變化,這個(gè)信號(hào)電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器,揚(yáng)聲器中就發(fā)出了放大的聲音。 1.如圖136所示,磁帶錄音機(jī)既可用做錄音,也可用做放音,其主要部件為可勻速行進(jìn)的磁帶a和繞有線(xiàn)圈的磁頭b,不論是錄音還是放音過(guò)程,磁帶或磁隙軟鐵都會(huì)存 圖136 在磁化現(xiàn)象,下面對(duì)于它們?cè)阡浺?、放音過(guò)程中的主要工作原理的說(shuō)法,正確的是( ) A.錄音的主要原理是電流的磁效應(yīng),放音的主要原理是電磁感應(yīng) B.錄音的主要原理是電磁感應(yīng),放音的主要原理是電流的磁效應(yīng) C.錄音和放音的主要原理都是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 D.錄音和放音的主要原理都是電磁感應(yīng) 解析:選A 根據(jù)磁帶錄音機(jī)錄音、放音的工作原理可知選項(xiàng)A正確。 2.唱卡拉OK用的話(huà)筒,內(nèi)有傳感器,其中有一種是動(dòng)圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面黏接一個(gè)輕小的金屬線(xiàn)圈,線(xiàn)圈處于永磁體的磁場(chǎng)中,當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。下列各說(shuō)法中正確的是( ) A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 C.膜片振動(dòng)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量不變 D.膜片振動(dòng)時(shí),金屬線(xiàn)圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 解析:選B 動(dòng)圈式話(huà)筒是利用電磁感應(yīng)制成的。當(dāng)聲波使金屬膜片振動(dòng)時(shí),黏接在膜片上的金屬線(xiàn)圈隨著一起振動(dòng),線(xiàn)圈在永磁體的磁場(chǎng)里振動(dòng),線(xiàn)圈中的磁通量發(fā)生變化,進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。 1.下列關(guān)于渦流的說(shuō)法中正確的是( ) A.渦流跟平時(shí)常見(jiàn)的感應(yīng)電流一樣,都是因?yàn)榇┻^(guò)導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的 B.渦流不是感應(yīng)電流,而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流 C.渦流有熱效應(yīng),但沒(méi)有磁效應(yīng) D.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流 解析:選A 渦流屬電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。渦流具有電流的熱效應(yīng)和磁效應(yīng),故C項(xiàng)錯(cuò)。硅鋼只是電阻率大,渦流小,故D項(xiàng)錯(cuò)。 2.下列哪些儀器不是利用渦流工作的( ) A.電磁爐 B.微波爐 C.金屬探測(cè)器 D.真空冶煉爐 解析:選B 電磁爐、金屬探測(cè)器、真空冶煉爐都是利用渦流工作的,微波爐是利用微波能量易被水吸收的原理達(dá)到加熱食物的目的,不是利用渦流工作的,故選B。 3.變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的,而不是采用一整塊硅鋼,這是因?yàn)? ) A.增大渦流,提高變壓器的效率 B.減小渦流,提高變壓器的效率 C.增大鐵芯中的電阻,以產(chǎn)生更多的熱量 D.減小鐵芯中的電阻,以減小發(fā)熱量 解析:選B 不使用整塊硅鋼而是采用很薄的硅鋼片,這樣做的目的是增大鐵芯中的電阻,阻斷渦流回路,來(lái)減少電能轉(zhuǎn)化成鐵芯的內(nèi)能,提高效率,所以B正確。 4.(多選)磁電式儀表的線(xiàn)圈通常用鋁框作骨架,把線(xiàn)圈繞在鋁框上,這樣做的目的是( ) A.防止渦流而設(shè)計(jì)的 B.利用渦流而設(shè)計(jì)的 C.起電磁阻尼的作用 D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用 解析:選BC 線(xiàn)圈通電后,在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng),并切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流,就是渦流。渦流阻礙線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng),使線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái),所以,這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用,故B、C均正確。 5.動(dòng)圈式話(huà)筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如圖1所示,圖甲是動(dòng)圈式話(huà)筒的原理圖,圖乙是錄音機(jī)的錄、放音原理圖。由圖可知以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) 圖1 A.話(huà)筒工作時(shí),磁鐵不動(dòng),音圈隨膜片振動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.錄音機(jī)放音時(shí),變化的磁場(chǎng)在靜止的線(xiàn)圈內(nèi)激發(fā)起感應(yīng)電流 C.錄音機(jī)放音時(shí),線(xiàn)圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D.錄音機(jī)錄音時(shí),線(xiàn)圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 解析:選C 由動(dòng)圈式話(huà)筒原理圖可知,話(huà)筒工作時(shí)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),A正確;錄音機(jī)放音時(shí),將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),錄音時(shí),將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榇判盘?hào)加以保存,B、D均正確,C錯(cuò)誤。 6.(多選)如圖2所示,在線(xiàn)圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過(guò)了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間,下列措施可行的有( ) 圖2 A.增加線(xiàn)圈的匝數(shù) B.提高交流電源的頻率 C.將金屬杯換為瓷杯 D.取走線(xiàn)圈中的鐵芯 解析:選AB 當(dāng)線(xiàn)圈上通交流電時(shí),金屬杯由于發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,杯中有感應(yīng)電流,對(duì)水加熱,若要增大感應(yīng)電流,則需要增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或者減小杯體的電阻。增加線(xiàn)圈的 匝數(shù),使得穿過(guò)金屬杯的磁場(chǎng)增強(qiáng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,選項(xiàng)A正確;提高交流電的頻率, 使得磁通量的變化率增大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,選項(xiàng)B正確;若將金屬杯換為瓷杯,則不會(huì) 產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;取走線(xiàn)圈中的鐵芯,磁場(chǎng)會(huì)大大減弱,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.在水平放置的光滑導(dǎo)軌上,沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵,如圖3所示,現(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙,使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去。各滑塊在未接觸磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況是( ) 圖3 A.都做勻速運(yùn)動(dòng) B.甲、乙做加速運(yùn)動(dòng) C.甲、乙做減速運(yùn)動(dòng) D.乙、丙做勻速運(yùn)動(dòng) 解析:選C 銅塊、鋁塊向磁鐵靠近時(shí),穿過(guò)它們的磁通量發(fā)生變化,因此在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流,反過(guò)來(lái)渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)的變化起阻礙作用,所以銅塊和鋁塊向磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到阻礙而減速,有機(jī)玻璃為非金屬,不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象。故C正確。 8.如圖4所示,使一個(gè)水平放置的銅盤(pán)繞其豎直的軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì),轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的?,F(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤(pán),則( ) 圖4 A.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢 B.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變快 C.銅盤(pán)仍以原來(lái)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng) D.銅盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否變化,要根據(jù)磁鐵的上下兩端的極性來(lái)決定 解析:選A 當(dāng)一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤(pán)時(shí),銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生感應(yīng)電流,由楞次定律可知感應(yīng)電流受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以銅盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢,本題也可以從能量守恒的角度去分析,因?yàn)殂~盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅盤(pán)的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能,銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸變慢,故正確選項(xiàng)為A。 9.磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū),刷卡器中有檢測(cè)線(xiàn)圈(如圖5甲所示)。當(dāng)以速度v0刷卡時(shí),在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其Et關(guān)系如圖乙所示。如果只將刷卡速度改為,線(xiàn)圈中的Et關(guān)系圖可能是選項(xiàng)中的( ) 圖5 解析:選D 若將刷卡速度改為,線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小將會(huì)減半,周期將會(huì)加倍,故D正確。 10.(多選)如圖6所示,在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng),銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放,向右擺至最高點(diǎn)B,不考慮空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖6 A.A與B兩點(diǎn)位于同一水平線(xiàn) B.A點(diǎn)高于B點(diǎn) C.A點(diǎn)低于B點(diǎn) D.銅環(huán)在開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)將做幅度越來(lái)越小的擺動(dòng) 解析:選BD 由于銅環(huán)進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中,產(chǎn)生渦流,這樣就產(chǎn)生了電能,消耗了機(jī)械能。則A點(diǎn)高于B點(diǎn),故B、D正確。 11.如圖7所示的動(dòng)圈式話(huà)筒的音圈半徑為r,磁鐵產(chǎn)生的徑向磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,音圈匝數(shù)為n,音圈導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積為S,電阻率為ρ,如果音圈在某一時(shí)刻振動(dòng)的速率為v,求此時(shí)在線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小。 圖7 解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律知,音圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=nBLv=nB2πrv=2nπBrv 由電阻定律得音圈的電阻為R=ρ=ρ 由歐姆定律得音圈中的感應(yīng)電流為I==。 答案: 12.如圖8所示,在光滑的水平面上有一半徑r=10 cm、電阻R=1 Ω、質(zhì)量m=1 kg的金屬環(huán),以速度v=10 m/s向一有界磁場(chǎng)滑去,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,B=0.5 T,從環(huán)剛進(jìn)入磁場(chǎng)算起,到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),圓環(huán)釋放了32 J的熱量,求: 圖8 (1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率; (2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度。 解析:(1)由能量守恒定律Q=mv2-mvt 2 此時(shí)圓環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B2rvt 此時(shí)圓環(huán)中電流I= 此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率P=I2R 聯(lián)立四式得P=0.36 W。 (2)由牛頓第二定律F=ma,又F=BI2r 故a===0.06 m/s2。 答案:(1)0.36 W (2)0.06 m/s2- 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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- 2019 2020 年高 物理 電磁感應(yīng) 節(jié)電 感應(yīng) 定律 應(yīng)用 教學(xué) 案魯科版 選修
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