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高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 微型專題練1 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用課件 教科版選修32

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1、微型專題1法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用第一章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解公式En 與EBLv的區(qū)別和聯(lián)系,能夠應(yīng)用這兩個(gè)公式求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.掌握電磁感應(yīng)電路中感應(yīng)電荷量求解的基本思路和方法.3.會(huì)求解導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)重點(diǎn)探究重點(diǎn)探究一、En 和和EBLv的比較應(yīng)用 EnEBLv區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算結(jié)果t內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)聯(lián)系EBLv是由En 在一定條件下推導(dǎo)出來(lái)的,該公式可看做法拉第電磁感應(yīng)定律的

2、一個(gè)推論例例1如圖1所示,導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi),導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng),ABON,若AB以5 m/s的速度從O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑,導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T.問(wèn):圖1(1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)度是多少?此時(shí)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?答案解析解析解析夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)才是電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3 s末,夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度為:(2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少?此過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少?答案解析解析解析3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量3 s內(nèi)電路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:例例2如圖2甲所示,固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金

3、屬導(dǎo)軌,間距d0.5 m.右端接一阻值為4 的小燈泡L,在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙規(guī)律變化.CF長(zhǎng)為2 m.在t0時(shí),金屬棒ab從圖示位置由靜止在恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)到EF位置,整個(gè)過(guò)程中小燈泡亮度始終不變.已知ab金屬棒電阻為1 ,求:(1)通過(guò)小燈泡的電流;圖2答案解析答案答案0.1 A解析解析金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),電路總電阻R總RLRab5 解析解析因燈泡亮度始終不變,故在t4 s末金屬棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng),且做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)金屬棒中的電流IIL0.1 A恒力大?。篎F安BId0.1 N.(2)恒力F的大小;答案解析答案答案0.1 N解析解析因燈泡亮度始終不變

4、,金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2E10.5 V(3)金屬棒的質(zhì)量.答案解析答案答案0.8 kg例例3如圖3甲所示,一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n1 000,線圈面積S300 cm2,線圈的電阻r1 ,線圈外接一個(gè)阻值R4 的電阻,線圈處在一方向垂直線圈平面向里的圓形磁場(chǎng)中,圓形磁場(chǎng)的面積S0200 cm2,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示.求:二、電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題圖3(1)第4 s時(shí)線圈的磁通量及前4 s內(nèi)磁通量的變化量.答案答案8103 Wb4103 Wb答案解析解析解析磁通量BS00.4200104 Wb8103 Wb磁通量的變化量為:0.2200104 Wb4103 Wb(

5、2)前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).答案答案1 V答案解析解析解析由題圖乙可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(3)前4 s內(nèi)通過(guò)R的電荷量.答案答案0.8 C答案解析所以q0.8 C.總結(jié)提升總結(jié)提升求電磁感應(yīng)中電荷量的一個(gè)有用的結(jié)論: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.針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練如圖4所示,空間存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)部及外部,磁場(chǎng)方向相反,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B.一半徑為b(ba)、電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi),其圓心與圓形區(qū)域的中心重合.當(dāng)內(nèi)、外磁場(chǎng)同時(shí)由B均勻地減小到零的過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)線環(huán)截面

6、的電荷量為 答案解析圖4解析解析設(shè)開始時(shí)穿過(guò)導(dǎo)線環(huán)向里的磁通量設(shè)為正值,1Ba2,向外的磁通量則為負(fù)值,2B(b2a2),總的磁通量為它們的代數(shù)和(取絕對(duì)值)B|b22a2|,末態(tài)總的磁通量為0,例例4長(zhǎng)為l的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖5所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求:(1)ab棒的平均速率;三、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算圖5答案解析(2)ab兩端的電勢(shì)差;答案解析解析解析ab兩端的電勢(shì)差:(3)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)面積中磁通量為多少?此過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?答案解析解析解析設(shè)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過(guò)的扇形面積為S,則:由法拉第電磁感應(yīng)

7、定律得:總結(jié)提升總結(jié)提升導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線:當(dāng)導(dǎo)體棒在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi),其一端固定,以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E ,如圖6所示.當(dāng)圓盤在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度繞圓心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),如圖7所示,相當(dāng)于無(wú)數(shù)根“輻條”轉(zhuǎn)動(dòng)切割,它們之間相當(dāng)于電源的并聯(lián)結(jié)構(gòu),圓盤上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E圖6圖7達(dá)標(biāo)檢測(cè)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(En 與與EBLv的比較應(yīng)用的比較應(yīng)用)如圖8所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng),MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1;若磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為2B,其他條件不變,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2,則E1與E2之比為 A.11 B.21

8、 C. 12 D.14123圖8答案解析解析解析根據(jù)EBLv,磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為2B,其他條件不變,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?倍.2.(轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))如圖9所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流.現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化.為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的變化率 的大小應(yīng)為 答案圖9123解析解析解析設(shè)半圓的半徑為L(zhǎng),電阻為R,當(dāng)線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E11233.(電磁感應(yīng)中的電荷量計(jì)算電磁感應(yīng)中的電荷量計(jì)算)物理實(shí)驗(yàn)中,常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量.如圖10所示,探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.已知線圈的匝數(shù)為n,面積為S,線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,開始時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180,沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線圈的電荷量為q,由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 答案圖10解析123123

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