2017-2018學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題二 感應(yīng)電動(dòng)勢兩計(jì)算公式的比較應(yīng)用學(xué)案 新人教版選修3-2

《2017-2018學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題二 感應(yīng)電動(dòng)勢兩計(jì)算公式的比較應(yīng)用學(xué)案 新人教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題二 感應(yīng)電動(dòng)勢兩計(jì)算公式的比較應(yīng)用學(xué)案 新人教版選修3-2（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題二 感應(yīng)電動(dòng)勢兩計(jì)算公式的比較應(yīng)用 一、法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n的應(yīng)用 1.計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢大小的一般公式E＝n 說明：Φ－t圖象上某點(diǎn)斜率表示磁通量的變化率.若磁通量隨時(shí)間均勻變化，則變化率不變，Φ－t圖象為一條直線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢不變. 2.兩種特例 (1)線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化時(shí)，E＝n·S. (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈的面積S均勻變化時(shí)，E＝nB·. 3.感應(yīng)電荷量的求解 由電流的定義I＝可得q＝IΔt，式中I為感應(yīng)電流的平均值.由閉合電路的歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律得I＝＝n.式中R為電磁感應(yīng)閉合電路的總電阻.聯(lián)立解得q＝n. [復(fù)習(xí)過關(guān)

2、] 1.一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，設(shè)向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，線圈中的箭頭為電流i的正方向，如圖1(a)所示.已知線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間變化的圖象如圖(b)所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象可能是下圖中的(　　) 圖1 答案　A 2.(多選)如圖2甲所示，螺線管匝數(shù)n＝1 000匝，橫截面積S＝10 cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r＝1 Ω，電阻R＝4 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示(以向右為正方向)，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.通過電阻R的電流是交變電流 B.感應(yīng)電流的大小保持不變 C.電阻R兩端的電壓為6 V D.C點(diǎn)的電勢為

3、4.8 V 答案　AB 解析　穿過螺線管的磁場方向不變，但大小變化，導(dǎo)致磁通量變化，則根據(jù)楞次定律可知，0～1 s內(nèi)，電流從C流到A；在1～2 s內(nèi)，電流從A流到C，因此電流為交變電流，A正確.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n＝nS＝1 000×10×10－4×6 V＝6 V，而感應(yīng)電流大小為I＝＝ A＝1.2 A，故B正確.根據(jù)閉合電路歐姆定律，電阻R兩端的電壓U＝IR＝1.2×4 V＝4.8 V，故C錯(cuò)誤.當(dāng)螺線管左端是正極時(shí)，C點(diǎn)的電勢為4.8 V，當(dāng)右端是正極時(shí)，則C點(diǎn)的電勢為－4.8 V，故D錯(cuò)誤. 3.(多選)如圖3所示，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P

4、固定在框上，H、P的間距很小.質(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形，其有效電阻為0.1 Ω.此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t) T，圖示磁場方向?yàn)檎较?框、擋板和桿不計(jì)形變.則(　　) 圖3 A.t＝1 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到D B.t＝3 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到C C.t＝1 s時(shí)，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 N D.t＝3 s時(shí)，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 N 答案　AC 解析　根據(jù)楞次定律可判

5、斷感應(yīng)電流的方向總是從C到D，故A正確，B錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：E＝＝＝sin 30°＝0.2×12× V＝0.1 V，故感應(yīng)電流為I＝＝1 A，金屬桿受到的安培力FA＝BIL，t＝1 s時(shí)，F(xiàn)A＝0.2×1×1 N＝0.2 N，此時(shí)金屬桿受力分析如圖甲，由平衡條件可知F1＝FA·cos 60°＝0.1 N，F(xiàn)1為擋板P對金屬桿施加的力，故C正確；t＝3 s時(shí)，磁場反向，此時(shí)金屬桿受力分析如圖乙，此時(shí)擋板H對金屬桿施加的力向右，大小F3＝B′ILcos 60°＝0.2×1×1× N＝0.1 N.故D錯(cuò)誤. 4.如圖4甲所示，電路的左側(cè)是一個(gè)電容為C的電容器，電路的右側(cè)是一個(gè)環(huán)形

6、導(dǎo)體，環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S.在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.則在0～t0時(shí)間內(nèi)電容器(　　) 圖4 A.上極板帶正電，所帶電荷量為 B.上極板帶正電，所帶電荷量為 C.上極板帶負(fù)電，所帶電荷量為 D.上極板帶負(fù)電，所帶電荷量為 答案　A 解析　在0～t0時(shí)間內(nèi)回路中磁通量增加，由楞次定律知，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，電容器上極板帶正電.由法拉第電磁感應(yīng)定律知，在0～t0時(shí)間內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝＝，電容器兩極板之間電壓U＝E，電容器所帶電荷量為q＝CU＝，選項(xiàng)A正確. 5.如圖5所示，匝數(shù)N＝100匝、

7、截面積S＝0.2 m2、電阻r＝0.5 Ω的圓形線圈MN處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B＝0.6＋0.02t (T)的規(guī)律變化.處于磁場外的電阻R1＝3.5 Ω，R2＝6 Ω，閉合S后，求：線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I. 圖5 答案　0.4 V　0.04 A 解析　線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率＝0.02 T/s 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢大小為 E＝N＝N·S＝0.4 V 由閉合電路歐姆定律得，感應(yīng)電流 I＝＝ A＝0.04 A. 6.如圖6所示，邊長為50 cm的正方形導(dǎo)線框，放置在B＝0.4 T的勻強(qiáng)磁場中.已知磁場方向與水平方向成37°

8、角，線框電阻為0.1 Ω，求線框繞其一邊從水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中通過線框橫截面的電荷量.(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6) 圖6 答案　1.4 C 解析　設(shè)線框在水平位置時(shí)法線(題干圖中)n方向向上，穿過線框的磁通量Φ1＝BScos 53°＝6.0×10－2 Wb 當(dāng)線框轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí)，線框平面的法線方向水平向右，與磁感線夾角θ＝143°，穿過線框的磁通量Φ1＝BScos 143°＝－8.0×10－2 Wb 通過線框橫截面的電荷量： Q＝IΔt＝Δt＝＝1.4 C. 二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算 1.一般情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向夾角為θ，

9、則E＝BLvsin θ. 2.常用情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向垂直，則E＝BLv. 3.導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生的電動(dòng)勢 導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢E＝BL＝BL2ω(平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度＝Lω). [復(fù)習(xí)過關(guān)] 7.如圖7所示，abcd為水平放置的平行“?”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成θ角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好).則(　　) 圖7 A.電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為 B

10、.電路中感應(yīng)電流的大小為 C.金屬桿所受安培力的大小為 D.金屬桿的熱功率為 答案　B 解析　電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E＝Blv；公式中的l為切割的有效長度，故電動(dòng)勢E＝Blv；故A錯(cuò)誤； 感應(yīng)電流I＝＝；故B正確； 安培力的大小F＝BIL＝；故C錯(cuò)誤； 熱功率P＝I2RMN＝；故D錯(cuò)誤. 8.(多選)如圖8所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，垂直于磁場方向水平放著兩根相距為h＝0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R＝0.3 Ω的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長為L＝0.2 m，每米阻值r＝2.0 Ω的金屬棒ab，金屬棒與

11、導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為c、d，當(dāng)金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0 m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則下列說法正確的是(　　) 圖8 A.金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢差為0.2 V B.水平拉金屬棒的力的大小為0.02 N C.金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢差為0.32 V D.回路中的發(fā)熱功率為0.06 W 答案　BC 解析　當(dāng)金屬棒ab在水平拉力作用下向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線的有效長度為cd部分，cd部分產(chǎn)生的感 應(yīng)電動(dòng)勢E＝Bhv＝0.5×0.1×4.0 V＝0.2 V，由閉合電路歐姆定律，可得回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I＝＝ A＝0.4 A，金屬棒ab受到的安培力F安＝BIh＝0

12、.5×0.4×0.1 N＝0.02 N，要使金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)有F＝F安＝0.02 N，B正確；該回路為純電阻電路，回路中的熱功率為P熱＝I2(R＋hr)＝0.08 W，D錯(cuò)誤；金屬棒ab兩點(diǎn)間的電勢差Uab＝Eab－Ircd＝BLv－Ihr＝0.32 V，A錯(cuò)誤，C正確. 9.如圖9所示，導(dǎo)體AB的長為2R，繞O點(diǎn)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，OB為R，且OBA三點(diǎn)在一條直線上，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場充滿轉(zhuǎn)動(dòng)平面且與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直，那么A、B兩端的電勢差為(　　) 圖9 A.BωR2 B.2BωR2 C.4BωR2 D.6BωR2 答案　C 解析　A點(diǎn)線速度vA＝ω·3R，B點(diǎn)線速度vB＝ω·R，AB棒切割磁感線的平均速度v＝＝2ωR由E＝Blv得A、B兩端的電勢差為4BωR2，C項(xiàng)正確. 7