20191819習(xí)題課1法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用語(yǔ)文

1、絳習(xí)點(diǎn)1JE=n、t和E-BLv的比較應(yīng)用AE=n NE=BLv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)體垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算結(jié)果At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E=BLv是由E=n管在一定條件下推導(dǎo)出來(lái) 的，該公式可看做法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè) 推論合作探究攻重難習(xí)題課1法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解公式E=n2與£=81丫的區(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.理解電磁感應(yīng)電路中電荷量求解的基本思路和方法.例 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(wú)摩 擦滑動(dòng)

2、，若AB以5 m/s的速度從O點(diǎn)開(kāi)始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠 長(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T.問(wèn)：圖1(1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)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(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？思路點(diǎn)撥：利用E=BLv求導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì).先求第3 s內(nèi)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌磁通量的變化量.再由 E=n：求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).【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(zhǎng)度為：L = vttan 30 = 5 X 3 x tan 30 吊=5m m此時(shí)：E=BLv

3、=0.2X5 出 X5 V = 5 小 V.(2)3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量A=BS 0 = 0.2X 1X 15X 5 3 Wb = 15 Wb223s內(nèi)電路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:AE=15,3=-q - V = 1 3 V.32(1)5.3 m 5 3 V (2)15 Wb 5 3 VE=BLv和E=n/本質(zhì)上是統(tǒng)一的，前者是后者的一種特殊情況.當(dāng)導(dǎo)體做 切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用E=BLv求E比較方便；當(dāng)穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)， 用E=n求E比較方便.針對(duì)訓(xùn)練1.在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， B = 0.2 T,有一水平放置的 光滑框架，寬度為L(zhǎng) = 0.4 m,如圖2所示

4、，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a=2 m/s2,由靜止開(kāi) 始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：977520321圖2(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？第2頁(yè)(3)第5 s末，作用在cd桿上的水平外力多大?【解析】(1)方法一：1 25 s內(nèi)的位移：s= 2atA BLsE = /I =T由得：E=0.4 V方法二：c - s 2at2 i 5 s內(nèi)的平均速度 v = t=-=/at=5 m/s0+ 2X5(也可用v =2m/s= 5 m/s求解)故平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=BLv = 0.4 V.

5、(2)第 5 s末：v' =at=10 m/s此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E' =BLv'則回路中的電流為：E' BLv'0.2X0.4X10I = r = R=1 A = 0.8 A.(3)桿做勻加速運(yùn)動(dòng)，則 FF安 = ma即 F=BIL + ma=0.164 N.【答案】(1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 NI練習(xí)點(diǎn)2電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E ,則在&時(shí)間內(nèi)，E=nff , I =號(hào)又4= I一A 一，、一一 一一，、八，一一，一N,所以q=n-,其中A對(duì)應(yīng)某過(guò)程磁通量的變化，R為回路的總電阻，n R為電路的匝數(shù)

6、.注意：求解電路中通過(guò)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 面積S= 0,2 m2、n= 100匝的圓形線圈，處在如圖3所示的磁場(chǎng)內(nèi)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B=0.02t T, R= 3 Q C = 30 F,線圈電阻 r=1 口求：圖3(1)通過(guò)R的電流方向和4 s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量；(2)電容器的電荷量.【解析】(1)由楞次定律可求得電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，通過(guò) R的電流方向?yàn)?b一a, EABSABSq= I N=At = nAt= n=0.4 C.R+r&(R+r)R+rtA -AB(2)由 E=n五=門(mén)燈=100X 0.2X 0.02 V = 0.

7、4 Vi=r7；=304A = 0.1 AUc=Ur=IR = 0.1X3 V = 0.3 VQ=CUc = 30X 10-6X0.3 C=9X 10-6 C.【答案】(1)方向由b-a 0,4 C (2)9X10 6 C(1)求解電路中通過(guò)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. 一A 一E(2)設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為 E ,則在&時(shí)間內(nèi)：E =n-I ,又qtR一一一，r、， r一一，、八，_，一 ，-=I N,所以q = n-R-.其中A對(duì)應(yīng)某過(guò)程磁通量的變化，R為回路的總電阻，n 為電路中線圈的匝數(shù).針對(duì)訓(xùn)練2.如圖4甲所示，有一面積為S= 100 cm2的金屬

8、環(huán)，電阻為R=0.1 。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12 s時(shí)間內(nèi)，通過(guò)金屬環(huán)的電荷量是多少?【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)E=n邸,由閉合電路的歐姆定律知金屬環(huán)中的感應(yīng)電流為I=E,通過(guò)金屬環(huán)截面的電荷RC = 0.01 C.A 100X 10-4X（0.2-0.1）"R"'01【答案】 0.01 C當(dāng)堂達(dá)標(biāo)周雙基1 .如圖5所示，將一個(gè)閉合金屬圓環(huán)從有界磁場(chǎng)中勻速拉出，第一次速度為 v,通過(guò)金屬圓環(huán)某一截面的電荷量為 q1，第二次速度為2v,通過(guò)金屬圓環(huán)某一 截面的電荷量為q2,則（）圖5A. q1 ： q

9、2=1 ： 2B. q1 ： q2=1 ： 4C. q1 ： q2=1 ： 1D. q1 ： q2 = 2 ： 1一A A B S 一C 由 q= I 仁丁5 四馬 q=y S為圓環(huán)面積，故 q1 = q2.H RRR2 .物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫作“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷 量.如圖6所示，探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)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(kāi)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(guò)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（）

10、【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97752033】A.qfD.qR2SA一n 二 E n N A 2BS , qRC q= I .氏 r &-R N = n r = n r , 所以 B = 2nS3 .如圖7甲所示，平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌間距 d =10 cm,導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直.每根棒在導(dǎo)軌間的部分， 電阻均為R=1.0 Q用長(zhǎng)為l = 20 cm的絕緣絲線(絲線不可伸長(zhǎng))將兩棒系住，整 個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.t=0時(shí)刻，磁場(chǎng)方向豎直向下，絲線剛好處于未被拉伸 的自然狀態(tài).此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖7乙所示.不計(jì)感應(yīng) 電流磁場(chǎng)的影響，整個(gè)過(guò)程中絲線未被拉斷.求：甲乙圖7(1)02.0 s時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小與方向；(2)t= 1.0 s時(shí)刻絲線的拉力大小. 出【解析】(1)由題圖乙可知至=0.1 T/s由法拉第電磁感應(yīng)定律有 E=df