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

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1、微型專題1法拉第電磁感應定律的應用第一章電磁感應學習目標1.理解公式En 與EBLv的區(qū)別和聯(lián)系，能夠應用這兩個公式求解感應電動勢.2.掌握電磁感應電路中感應電荷量求解的基本思路和方法.3.會求解導體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢.內(nèi)容索引重點探究啟迪思維 探究重點達標檢測檢測評價 達標過關(guān)重點探究重點探究一、En 和和EBLv的比較應用 EnEBLv區(qū)別研究對象整個閉合回路回路中做切割磁感線運動的那部分導體適用范圍各種電磁感應現(xiàn)象只適用于導體切割磁感線運動的情況計算結(jié)果t內(nèi)的平均感應電動勢某一時刻的瞬時感應電動勢聯(lián)系EBLv是由En 在一定條件下推導出來的，該公式可看做法拉第電磁感應定律的

2、一個推論例例1如圖1所示，導軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導體AB可在導軌上無摩擦滑動，ABON，若AB以5 m/s的速度從O點開始沿導軌勻速右滑，導體與導軌都足夠長，磁場的磁感應強度為0.2 T.問：圖1(1)3 s末夾在導軌間的導體長度是多少？此時導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢多大？答案解析解析解析夾在導軌間的部分導體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢才是電路中的感應電動勢.3 s末，夾在導軌間導體的長度為：(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電動勢為多少？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)生的平均感應電動勢為：例例2如圖2甲所示，固定在水平面上電阻不計的光滑金

3、屬導軌，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)有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度B按如圖乙規(guī)律變化.CF長為2 m.在t0時，金屬棒ab從圖示位置由靜止在恒力F作用下向右運動到EF位置，整個過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入磁場時，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末金屬棒剛好進入磁場，且做勻速運動，此時金屬棒中的電流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、，金屬棒在磁場中運動時，產(chǎn)生的感應電動勢為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中，圓形磁場的面積S0200 cm2，磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示.求：二、電磁感應中的電荷量問題圖3(1)第4 s時線圈的磁通量及前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)的平均感應電動勢.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)磁感應強度B的變化率前4 s內(nèi)的平均感應電動勢(3)前4 s內(nèi)通過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)提升求電磁感應中電荷量的一個有用的結(jié)論：注意：求解電路中通過的電荷量時，一定要用平均感應電動勢和平均感應電流計算.針對訓練針對訓練如圖4所示，空間存在垂直于紙面的勻強磁場，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)部及外部，磁場方向相反，磁感應強度的大小均為B.一半徑為b(ba)、電阻為R的圓形導線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合.當內(nèi)、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中，通過導線環(huán)截面

6、的電荷量為 答案解析圖4解析解析設開始時穿過導線環(huán)向里的磁通量設為正值，1Ba2，向外的磁通量則為負值，2B(b2a2)，總的磁通量為它們的代數(shù)和(取絕對值)B|b22a2|，末態(tài)總的磁通量為0，例例4長為l的金屬棒ab以a點為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動，如圖5所示，磁感應強度為B.求：(1)ab棒的平均速率；三、導體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算圖5答案解析(2)ab兩端的電勢差；答案解析解析解析ab兩端的電勢差：(3)經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過面積中磁通量為多少？此過程中平均感應電動勢多大？答案解析解析解析設經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過的扇形面積為S，則：由法拉第電磁感應

7、定律得：總結(jié)提升總結(jié)提升導體轉(zhuǎn)動切割磁感線：當導體棒在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)，其一端固定，以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應電動勢為E ，如圖6所示.當圓盤在勻強磁場中以角速度繞圓心勻速轉(zhuǎn)動時，如圖7所示，相當于無數(shù)根“輻條”轉(zhuǎn)動切割，它們之間相當于電源的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，圓盤上的感應電動勢為E圖6圖7達標檢測達標檢測1.(En 與與EBLv的比較應用的比較應用)如圖8所示，在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應電動勢為E1；若磁感應強度增大為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應電動勢變?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，磁感應強度增大為2B，其他條件不變，所以感應電動勢變?yōu)?倍.2.(轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢)如圖9所示，勻強磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應強度大小為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)動半周，在線框中產(chǎn)生感應電流.現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應強度大小隨時間線性變化.為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應強度隨時間變化的變化率 的大小應為 答案圖9123解析解析解析設半圓的半徑為L，電阻為R，當線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電動勢E11233.(電磁感應中的電荷量計算電磁感應中的電荷量計算)物理實驗中，常用一種叫做“沖擊電流計”的儀器測定通過電路的電荷量.如圖10所示，探測線圈與沖擊電流計串聯(lián)后可用來測定磁場的磁感應強度.已知線圈的匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測勻強磁場中，開始時線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180，沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測出被測磁場的磁感應強度為 答案圖10解析123123