魯科版選修32 習(xí)題課　電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 學(xué)案.docx

第4講習(xí)題課電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用目標(biāo)定位1.進一步理解公式en與eblv的區(qū)別與聯(lián)系，能夠應(yīng)用兩個公式求解感應(yīng)電動勢.2.利用法拉第電磁感應(yīng)定律解決轉(zhuǎn)動問題和電荷量問題1法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比(2)公式：en，e的大小與、無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)2導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢(1)導(dǎo)體的運動方向與導(dǎo)體本身垂直，且與磁感線夾角為時，eblvsin_.(2)磁感應(yīng)強度b、導(dǎo)線l、速度v三者兩兩垂直時，eblv.其中l(wèi)指切割磁感線的有效長度3在磁通量發(fā)生變化時，若電路閉合有感應(yīng)電流，若電路不閉合無感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢(填“有”或“無”)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體相當(dāng)于電源一、公式en與eblv的區(qū)別與聯(lián)系eneblv區(qū)別一般求平均感應(yīng)電動勢，e與某段時間或某個過程相對應(yīng)一般求瞬時感應(yīng)電動勢，e與某個時刻或某個位置相對應(yīng)研究對象為整個回路研究對象為切割磁感線的導(dǎo)體計算由于b、s變化引起的感應(yīng)電動勢較方便計算導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢較方便聯(lián)系兩公式是統(tǒng)一的，當(dāng)t0時，e為瞬時感應(yīng)電動勢，而公式eblv中的速度如果是平均速度，則求出的感應(yīng)電動勢為平均感應(yīng)電動勢例1如圖1所示，空間存在方向豎直向下的磁場，mn、pq是水平放置的平行長直導(dǎo)軌，其間距l(xiāng)0.2m額定電壓為2v的小燈泡接在導(dǎo)軌一端，ab是跨接在導(dǎo)軌上內(nèi)阻不計的導(dǎo)體棒，開始時ab與nq的距離為0.2m.圖1(1)若導(dǎo)體棒固定不動，要使小燈泡正常發(fā)光，磁感應(yīng)強度隨時間的變化率是多大？(2)若磁感應(yīng)強度保持b2t不變，ab勻速向左運動，要使小燈泡正常發(fā)光，ab切割磁感線的速度是多大？答案(1)50t/s(2)5 m/s解析由于ab電阻不計，所以小燈泡兩端的電壓即為電動勢，eul2v.(1)由es得：t/s50 t/s(2)由eblv得：vm/s5 m/s二、導(dǎo)體切割磁感線轉(zhuǎn)動問題分析如圖2所示，長為l的金屬棒ab在磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中以角速度繞b點勻速轉(zhuǎn)動，則ab兩端電動勢的大小ebl2(推導(dǎo)見下面例2)圖2例2如圖3所示，一根彎成直角的金屬棒abc繞其一端a在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，已知abbc43，金屬棒總長為l，若加一個垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場，則棒兩端的電勢差uca為()圖3a.bl2 bbl2c.bl2 dbl2答案b解析由題知abbc43，金屬棒總長為l，則abl，bcl，則ca間的長度ll，abc棒以a端為軸在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則c、a間的電勢差大小ucaecabl2b2bl2，故選b.三、電磁感應(yīng)中的電荷量問題設(shè)感應(yīng)電動勢的平均值為，則在t時間內(nèi)：n，又qt，所以qn.其中對應(yīng)某過程磁通量的變化，r為回路的總電阻，n為電路的匝數(shù)注意：求解電路中通過的電荷量時，一定要用平均感應(yīng)電動勢和平均感應(yīng)電流計算例3如圖4甲所示，有一面積為s100cm2的金屬環(huán)，電阻為r0.1，環(huán)中磁場的變化規(guī)律如圖乙所示，且磁場方向垂直紙面向里，在t1到t2時間內(nèi)，通過金屬環(huán)某橫截面的電荷量是多少？圖4答案0.01c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)電動勢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qitc0.01c.例4如圖5所示，閉合導(dǎo)線框abcd的質(zhì)量可以忽略不計，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強磁場若第一次用0.3 s時間拉出，拉動過程中導(dǎo)線ab所受安培力為f1，通過導(dǎo)線橫截面的電量為q1；第二次用0.9 s時間拉出，拉動過程中導(dǎo)線ab所受安培力為f2，通過導(dǎo)線橫截面的電量為q2，則()圖5af1f2，q1q2 bf1f2，q1q2cf1f2，q1f2，q1q2答案d解析兩次拉出過程，穿過線框的磁通量變化相等，12，而通過導(dǎo)線橫截面的電量qn，故q1q2，據(jù)en，又t1e2，閉合回路電流i1i2再據(jù)fbil知：f1f2，故選項d正確.公式en和eblv的應(yīng)用1如圖6所示，閉合線圈放在勻強磁場中，線圈平面和磁感線方向成30角，磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化用下述哪一種方法可使線圈中的感應(yīng)電流增加一倍()圖6a使線圈的匝數(shù)增加一倍b使線圈的面積增加一倍c使線圈的半徑增加一倍d改變線圈平面的取向，使之與磁場方向垂直答案cd解析磁感應(yīng)強度的變化率是一定的，由ens(s為垂直于b方向上的投影面積)；匝數(shù)增加一倍，e增加一倍，電阻r也增加一倍，i不變；面積增加一倍，e增加一倍，但r增加倍，電流增加倍；半徑r增加一倍，面積變?yōu)樵瓉淼?倍，e變?yōu)樵瓉淼?倍，電阻r變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流i增加一倍；使線圈與磁場方向垂直，e增加一倍，r不變，電流增加一倍2如圖7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)強度為b的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑cd始終與mn垂直從d點到達邊界開始到c點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是()圖7a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)電動勢最大值embavd感應(yīng)電動勢平均值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，導(dǎo)線受到安培力的作用，選項a、b錯誤；感應(yīng)電動勢最大值即切割磁感線有效長度最大時的電動勢，故embav，c正確；，ba2，t，由上式得bav，d正確導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生的電動勢3如圖8所示，導(dǎo)體ab的長為2r，繞o點以角速度勻速轉(zhuǎn)動，ob為r，且oba三點在一條直線上，有一磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場充滿轉(zhuǎn)動平面且與轉(zhuǎn)動平面垂直，那么a、b兩端的電勢差為()圖8a.br2b2br2c4br2d6br2答案c解析a點線速度va3r，b點線速度vbr，ab棒切割磁感線的平均速度2r，由eblv得a、b兩端的電勢差為4br2，c項正確電磁感應(yīng)中電荷量的計算4物理實驗中，常用一種叫“沖擊電流計”的儀器測定通過電路的電荷如圖9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(yīng)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