高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 微型专题2 法拉第电磁感应定律的应用课件 沪科版选修32.ppt

微型专题2法拉第电磁感应定律的应用 第1章电磁感应与现代生活 目标定位 1 知道公式e n与e blv的区别和联系 能够应用两个公式求解感应电动势 2 掌握导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算 3 掌握电磁感应电路中电荷量求解的基本思路和方法 内容索引 知识探究新知探究点点落实 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 1 e n适用于任何情况 但一般用于求平均感应电动势 当 t 0时 e可为瞬时值 2 e blv是法拉第电磁感应定律在导体垂直切割磁感线时的具体表达式 1 当v为平均速度时 e为平均感应电动势 2 当v为瞬时速度时 e为瞬时感应电动势 3 当回路中同时存在两部分导体切割磁感线产生的感应电动势时 总感应电动势在两者方向相同时相加 方向相反时相减 方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向 一 e n和e blv的选用技巧 例1如图1所示 导轨om和on都在纸面内 导体ab可在导轨上无摩擦滑动 ab on 若ab以5m s的速度从o点开始沿导轨匀速向右滑动 导体与导轨都足够长 它们每米长度的电阻都是0 2 磁场的磁感应强度为0 2t 问 答案 解析 图1 1 3s末夹在导轨间的导体长度是多少 此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大 回路中的电流为多少 解析夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势 3s末 夹在导轨间导体的长度为 2 3s内回路中的磁通量变化了多少 此过程中的平均感应电动势为多少 答案 解析 二 电磁感应中的电荷量问题 注意 求解电路中通过的电荷量时 一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算 例2面积s 0 2m2 n 100匝的圆形线圈 处在如图2所示的磁场内 磁场方向垂直于线圈平面 磁感应强度b随时间t变化的规律是b 0 02tt r 3 c 30 f 线圈电阻r 1 求 答案 解析 图2 答案方向由b a0 4c 1 通过r的电流方向和4s内通过导线横截面的电荷量 解析由楞次定律可得线圈中电流的方向为逆时针 通过r的电流方向为b a 答案 解析 答案9 10 6c 2 电容器的电荷量 uc ur ir 0 1 3v 0 3v q cuc 30 10 6 0 3c 9 10 6c 例3如图3所示 足够长的平行光滑金属导轨水平放置 宽度l 0 4m 一端连接r 1 的电阻 导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场 磁感应强度b 1t 导体棒mn放在导轨上 其长度恰好等于导轨间距 与导轨接触良好 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 在平行于导轨的拉力f作用下 导体棒沿导轨向右匀速运动 速度v 5m s 求 图3 1 感应电动势e和感应电流i 答案 解析 解析由法拉第电磁感应定律可得 感应电动势 e blv 1 0 4 5v 2v 答案2v2a 2 若将mn换为电阻r 1 的导体棒 其他条件不变 求导体棒两端的电压u 答案 解析 答案1v 导体棒两端电压u i r 1v 3 mn仍为电阻r 1 的导体棒 某时刻撤去拉力f 导体棒又向右运动了2m 求该过程通过r的电荷量 答案 解析 答案0 4c 如图4所示 一长为l的导体棒在磁感应强度为b的匀强磁场中绕o点以角速度 匀速转动 则导体棒产生的感应电动势e b l2 公式推导见例4 三 转动切割产生感应电动势的计算 图4 例4长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度 匀速转动 如图5所示 磁感应强度为b 求 1 ab棒各点速率的平均值 答案 解析 图5 2 ab两端的电势差 答案 解析 3 经时间 t金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少 此过程中平均感应电动势多大 答案 解析 达标检测 1 e n与e blv的选用技巧 多选 如图6所示 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路 虚线mn右侧有磁感应强度为b的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右匀速进入磁场 直径cd始终与mn垂直 从d点到达边界开始到c点进入磁场为止 下列结论正确的是a 感应电流方向不变b cd段直导线始终不受安培力c 感应电动势最大值em bavd 感应电动势平均值 答案 1 2 3 4 图6 解析 解析在闭合回路进入磁场的过程中 通过闭合回路的磁通量逐渐增大 根据楞次定律可知感应电流的方向始终为逆时针方向 a正确 根据左手定则可判断 cd段受安培力向下 b不正确 当半圆形闭合回路进入磁场一半时 这时有效切割长度最大为a 所以感应电动势最大值em bav c正确 1 2 3 4 2 电磁感应中的电荷量问题 多选 如图7所示是测量通电螺线管内部磁感应强度的一种装置 把一个很小的测量线圈放在待测处 测量线圈平面与螺线管轴线垂直 将线圈与可以测量电荷量的冲击电流计g串联 当将双刀双掷开关k由位置1拨到位置2时 测得通过测量线圈的电荷量为q 已知测量线圈的匝数为n 截面积为s 测量线圈和g串联回路的总电阻为r 下列判断正确的是 答案 解析 图7 a 在此过程中 穿过测量线圈的磁通量的变化量 qrb 在此过程中 穿过测量线圈的磁通量的变化量 c 待测处的磁感应强度的大小为b d 待测处的磁感应强度的大小为b 1 2 3 4 1 2 3 4 3 转动切割产生的动生电动势 如图8所示 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 磁感应强度大小为b 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动时 a b c三点的电势分别为 a b c 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 1 2 3 4 图8 a a c 金属框中无电流b b c 金属框中电流方向沿abcac ubc bl2 金属框中无电流d uac bl2 金属框中电流方向沿acba 答案 解析 解析金属框abc平面与磁场方向平行 转动过程中磁通量始终为零 所以无感应电流产生 选项b d错误 转动过程中bc边和ac边均切割磁感线 产生感应电动势 由右手定则判断 a c b c 选项a错误 1 2 3 4 4 e n与e blv的选用技巧 可绕固定轴oo 转动的正方形线框的边长为l 不计摩擦和空气阻力 线框从水平位置由静止释放 到达竖直位置所用的时间为t 此时ab边的速度为v