《（通用版）2018-2019版高中物理 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)用學(xué)案 教科版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2018-2019版高中物理 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)用學(xué)案 教科版選修3-2（7頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、微型專題1法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(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).一、En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)出來的，該公式可看做法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論例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)軌上無摩擦滑動(dòng)，ABON，若AB以5

2、 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，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T.問：圖1(1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少？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？(2)3 s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？答案(1)5 m5 V(2) Wb V解析(1)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)體的長度為：lvttan 3053tan 30 m5 m此時(shí)：EBLv0.255 V5 V(2)3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量BS00.2155 Wb Wb3 s內(nèi)電路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： V V.例2如圖2甲

3、所示，固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(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)過程中小燈泡亮度始終不變.已知ab金屬棒電阻為1 ，求：圖2(1)通過小燈泡的電流；(2)恒力F的大?。?3)金屬棒的質(zhì)量.答案(1)0.1 A(2)0.1 N(3)0.8 kg解析(1)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，電路總電阻R總RLRab5 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1S0.5 V燈泡中的電流為IL0.1 A.(2)因燈泡亮度始終不變，故在t4 s末金屬

4、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.(3)因燈泡亮度始終不變，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金屬棒在磁場(chǎng)中的速度v0.5 m/s金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度為a0.125 m/s2故金屬棒的質(zhì)量為m0.8 kg.二、電磁感應(yīng)中的電荷量問題例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：圖3(1)第4 s時(shí)線圈的磁通

5、量及前4 s內(nèi)磁通量的變化量.(2)前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(3)前4 s內(nèi)通過R的電荷量.答案(1)8103 Wb4103 Wb(2)1 V(3)0.8 C解析(1)磁通量BS00.4200104 Wb8103 Wb磁通量的變化量為：0.2200104 Wb4103 Wb(2)由題圖乙可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率0.05 T/s前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EnS01 0000.050.02 V1 V(3)電路中平均感應(yīng)電流，qt通過R的電荷量qn，所以q0.8 C.求電磁感應(yīng)中電荷量的一個(gè)有用的結(jié)論：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中通過閉合電路某截面的電荷量qt，而n，則qn，所以q只和線圈匝數(shù)、磁通

6、量的變化量及總電阻有關(guān)，與完成該過程需要的時(shí)間無關(guān).注意：求解電路中通過的電荷量時(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程中，通過導(dǎo)線環(huán)截面的電荷量為()圖4A. B.C. D.答案A解析設(shè)開始時(shí)穿過導(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，由

7、法拉第電磁感應(yīng)定律得平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，通過導(dǎo)線環(huán)截面的電荷量為qt，A項(xiàng)正確.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)算例4長為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：圖5(1)ab棒的平均速率；(2)ab兩端的電勢(shì)差；(3)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過面積中磁通量為多少？此過程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？答案(1)l(2)Bl2(3)Bl2tBl2解析(1)ab棒的平均速率l.(2)ab兩端的電勢(shì)差：EBlBl2.(3)設(shè)經(jīng)時(shí)間t金屬棒ab所掃過的扇形面積為S，則：Sl2l2t，BSBl2t.由法拉第電磁感應(yīng)定律得：Bl2.導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感

8、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EBlBl2，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EBrBr2.圖6圖71.(En與EBLv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()圖8A.11 B.21 C. 12 D.14答案C解析根據(jù)EBLv

9、，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))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()圖9A. B. C. D.答案C解析設(shè)半圓的半徑為L，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)E1B0L2.當(dāng)線框不動(dòng)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí)E2L2，由得B0L2L2，即，故C項(xiàng)正確.3.(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()圖10A. B. C. D.答案C解析qtttnn，所以B.7