2019-2020年高中物理 第1章 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案 教科版選修3-2.doc
《2019-2020年高中物理 第1章 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案 教科版選修3-2.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020年高中物理 第1章 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案 教科版選修3-2.doc(12頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高中物理 第1章 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案 教科版選修3-2目標(biāo)定位 1.知道公式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.3.掌握電磁感應(yīng)電路中電荷量求解的基本思路和方法一、En和EBLv的選用技巧1En適用于任何情況,一般用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)t0時(shí),E可為瞬時(shí)值2EBLv是法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的具體表達(dá)式,一般用于求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此時(shí)v為瞬時(shí)速度,但當(dāng)v為平均速度時(shí),E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3當(dāng)回路中同時(shí)存在兩部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),總電動(dòng)勢(shì)在兩者方向相同時(shí)相加,方向相反時(shí)相減(方向相同或相反是指感應(yīng)電流在回路中的方向)例1如圖1甲所示,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從t0時(shí)開始,金屬棒ab從圖中位置由靜止在恒力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金屬棒ab的電阻為1 ,求:圖1(1)通過小燈泡的電流大小;(2)恒力F的大??;(3)金屬棒的質(zhì)量解析(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燈泡中的電流強(qiáng)度為IL0.1 A(2)因燈泡亮度不變,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)金屬棒中的電流強(qiáng)度為IIL0.1 A恒力大小為FF安BId0.1 N(3)因燈泡亮度不變,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)中的速度為v0.5 m/s金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)的加速度為a0.125 m/s2故金屬棒的質(zhì)量為m0.8 kg答案(1)0.1 A(2)0.1 N(3)0.8 kg例2如圖2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),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,它們每米長度的電阻都是0.2 ,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T問:圖2(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?回路中的電流為多少?(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?解析(1)夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)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)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBLv0.255 V5 V電路電阻為R(15510)0.2 (33) 所以I A.(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.答案(1)5 m5 V A(2) Wb V二、電磁感應(yīng)中的電荷量問題電磁感應(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),一定要用平均電動(dòng)勢(shì)和平均電流計(jì)算例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秒時(shí)穿過線圈的磁通量及前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的電荷量解析(1)磁通量BS00.4200104 Wb8103 Wb因此磁通量的變化量為0.2200104 Wb4103 Wb(2)由圖像可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率0.05 T/s4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為nS01 0000.050.02 V1 V(3)電路中平均電流qt通過R的電荷量qn所以q0.8 C.答案(1)8103 Wb4103 Wb(2)1 V(3)0.8 C三、轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(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4所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求:圖4(1)金屬棒ab各點(diǎn)速率的平均值;(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?解析(1)金屬棒ab各點(diǎn)速率的平均值為l(2)ab兩端的電勢(shì)差為UabEBlBl2(3)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)定律知,EBl2.答案(1)l(2)Bl2(3)Bl2tBl21. (En與EBLv的選用技巧)如圖5所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于回路所在的平面回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),直徑CD始終與MN垂直從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是()圖5A半圓形段導(dǎo)線不受安培力BCD段直導(dǎo)線始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBavD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值Bav答案CD解析由FBIL可知,當(dāng)垂直磁感線方向放置的導(dǎo)線中有電流時(shí),導(dǎo)線受到安培力的作用,A、B錯(cuò)誤當(dāng)半圓形閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí),這時(shí)有效切割長度最大為a,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBav,C正確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值 Bav,D正確2. (轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算)如圖6所示,導(dǎo)體棒AB的長為2R,繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),OB長為R,且O、B、A三點(diǎn)在一條直線上,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿轉(zhuǎn)動(dòng)平面且與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直,那么AB兩端的電勢(shì)差為 ()圖6A.BR2 B2BR2C4BR2 D6BR2答案C解析A點(diǎn)線速度vA3R,B點(diǎn)線速度vBR,AB棒切割磁感線的平均速度2R,由EBLv得,AB兩端的電勢(shì)差為EB2R4BR2,C正確3(電磁感應(yīng)中的電荷量問題)如圖7甲所示,有一面積為S100 cm2的金屬環(huán),電阻為R0.1 ,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),通過金屬環(huán)截面的電荷量是多少?圖7答案0.01 C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)En,由閉合電路的歐姆定律知金屬環(huán)中的感應(yīng)電流為I.通過金屬環(huán)截面的電荷量qIt C0.01 C.題組一電磁感應(yīng)中的電荷量問題1. 如圖1所示,將直徑為d、電阻為R的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中拉出,這一過程中通過金屬環(huán)某一截面的電荷量為 ()圖1A. B.C. D.答案A解析這一過程中金屬環(huán)中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故qtt.2在物理實(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2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)量的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,開始線圈平面與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)90,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)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ()圖2A. B. C. D.答案B解析由法拉第電磁感應(yīng)定律En,可求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,再由閉合電路歐姆定律I,可求出感應(yīng)電流的大小,根據(jù)電荷量的公式qIt,可得qn.由于開始線圈平面與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)90,則有BS,所以由以上公式可得q,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤3如圖3所示是測(cè)量通電螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的一種裝置:把一個(gè)很小的測(cè)量線圈放在待測(cè)處(測(cè)量線圈平面與螺線管軸線垂直),將線圈與可以測(cè)量電荷量的沖擊電流計(jì)G串聯(lián),當(dāng)將雙刀雙擲開關(guān)K由位置1撥到位置2時(shí),測(cè)得通過測(cè)量線圈的電荷量為q.已知測(cè)量線圈的匝數(shù)為N,橫截面積為S,測(cè)量線圈和G串聯(lián)回路的總電阻為R.下列判斷正確的是()圖3A在此過程中,穿過測(cè)量線圈的磁通量的變化量qRB在此過程中,穿過測(cè)量線圈的磁通量的變化量C待測(cè)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為BD待測(cè)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B答案BD解析由EN,EIR,qIt,得q,得,B正確;2BS,得B,D正確4. 如圖4所示,空間存在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng),在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)、外,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,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)域的中心重合在內(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Q_.圖4答案解析初始狀態(tài)導(dǎo)線環(huán)中的磁通量為1(b2a2)Ba2B,末狀態(tài)導(dǎo)線環(huán)中的磁通量為20.其磁通量的變化量|21|(b22a2)B|,產(chǎn)生的電荷量qItt.題組二轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算5法拉第發(fā)明了世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)如圖5所示,用紫銅做的圓盤水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,圓盤圓心處固定一個(gè)搖柄,邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼,用導(dǎo)線將電刷與電流表連接起來形成回路轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄,使圓盤逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)下列說法正確的是()圖5A回路中電流的大小變化,方向不變B回路中電流的大小不變,方向變化C回路中電流的大小和方向都周期性變化D回路中電流的方向不變,從b導(dǎo)線流進(jìn)電流表答案D解析圓盤輻向垂直切割磁感線,由EBr2可得,電動(dòng)勢(shì)的大小一定,則電流的大小一定;由右手定則可知,電流方向從圓盤邊緣流向圓心,電流從b導(dǎo)線流進(jìn)電流表,選項(xiàng)D正確6. 一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長度為l,螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f,順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳,螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),螺旋槳葉片的近軸端為a,遠(yuǎn)軸端為b,如圖6所示,如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離,用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則()圖6AEfl2B BEfl2BCE2fl2B DE4fl2B答案B解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為EBlvBlBl2ffl2B,B項(xiàng)正確7如圖7所示,一個(gè)半徑為r的銅盤,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)方向與盤面垂直,在盤的中心軸與邊緣處分別安裝電刷設(shè)整個(gè)回路電阻為R,當(dāng)圓盤勻速運(yùn)動(dòng)角速度為時(shí),通過電阻的電流為_圖7答案解析當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于一根導(dǎo)體棒繞其一個(gè)端點(diǎn)在磁場(chǎng)中做切割磁感線的圓周運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBr2,所以通過電阻的電流為.題組三En與EBLv的選用技巧及綜合應(yīng)用8. 穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖8所示,在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的時(shí)間是()圖8A02 sB24 sC46 sD610 s答案C解析在t圖像中,其斜率在數(shù)值上等于磁通量的變化率,斜率越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大,故C正確9. 如圖9所示,PQRS為一正方形導(dǎo)線框,它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直線框平面向里,MN邊界與線框的邊QR所在的水平直線成45角,E、F分別是PS和PQ的中點(diǎn)關(guān)于線框中的感應(yīng)電流,正確的說法是()圖9A當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大B當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大C當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大D當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大答案B解析當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí),切割磁感線的有效長度是SR,感應(yīng)電流達(dá)到最大10. 如圖10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)間的變化率的大小應(yīng)為()圖10A. B. C. D.答案C解析當(dāng)線框繞過圓心O的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于面積的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生感應(yīng)電流設(shè)半圓的半徑為r,導(dǎo)線框的電阻為R,即I1.當(dāng)線框不動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí),I2,因I1I2,可得,C選項(xiàng)正確11在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B0.2 T,有一水平放置的光滑框架,寬度為l0.4 m,如圖11所示,框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 的金屬桿cd,框架電阻不計(jì)若cd桿以恒定加速度a2 m/s2由靜止開始做勻變速運(yùn)動(dòng),則:圖11(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少?(2)第5 s末,回路中的電流多大?答案(1)0.4 V(2)0.8 A解析(1)5 s內(nèi)金屬桿cd運(yùn)動(dòng)的位移xat225 m,5 s內(nèi)金屬桿cd運(yùn)動(dòng)的平均速度5 m/s(也可用 m/s5 m/s求解)故平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBl0.4 V.(2)第5 s末,金屬桿cd運(yùn)動(dòng)的速度為vat10 m/s,此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBlv,則回路中的電流為I A0.8 A.12. 如圖12所示,傾角為的光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻,和是邊長都為L的兩正方形磁場(chǎng)區(qū)域,其區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向都垂直于導(dǎo)軌平面向上,區(qū)域中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,恒定不變,區(qū)域中磁場(chǎng)隨時(shí)間按B2kt變化,一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿穿過區(qū)域垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上,并恰能保持靜止(金屬桿所受安培力沿斜面向上)試求:圖12(1)通過金屬桿的電流大小;(2)定值電阻的阻值為多大?答案(1)(2)r解析(1)對(duì)金屬桿受力分析,由平衡條件知,mgsin B1IL解得I(2)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EL2kL2I故Rrr- 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)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019-2020年高中物理 第1章 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案 教科版選修3-2 2019 2020 年高 物理 法拉第 電磁感應(yīng) 定律 應(yīng)用 教科版 選修
鏈接地址:http://www.szxfmmzy.com/p-2585920.html