沪科版选修32 2.5习题课：电磁感应的案例分析 课件（30张）.ppt

电磁感应的案例分析 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 达标检测 1 知识探究 一 e n和e blv的选用技巧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 总动电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 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 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 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 答案 解析 1 06a 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 l vt tan30 5 3 tan30 m 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 图1 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 一定要用平均电动势和平均电流计算 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 图2 答案 解析 1 通过r的电流方向和4s内通过导线横截面的电荷量 方向由b a0 4c 由楞次定律可求得电流的方向为逆时针 通过r的电流方向为b a 答案 解析 2 电容器的电荷量 9 10 6c uc ur ir 0 1 3v 0 3v q cuc 30 10 6 0 3c 9 10 6c 例3如图3甲所示 一个圆形线圈的匝数n 1000 线圈面积s 300cm2 线圈的电阻r 1 线圈外接一个阻值r 4 的电阻 线圈处在一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中 圆形磁场的面积s0 200cm2 磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示 求 1 第4s时线圈的磁通量及前4s内磁通量的变化量 图3 答案 解析 8 10 3wb4 10 3wb 第4s时线圈的磁通量 bs0 0 4 200 10 4wb 8 10 3wb因此前4s内磁通量的变化量为 0 2 200 10 4wb 4 10 3wb 2 前4s内的感应电动势和前4s内通过r的电荷量 图3 答案 解析 1v0 8c 由图像可知前4s内磁感应强度b的变化率 所以q 0 8c 三 转动切割产生感应电动势的计算如图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 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 图5 答案 解析 2 ab两端的电势差 图5 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 图5 答案 解析 设经时间 t金属棒ab所扫过的扇形面积为 s 则 达标检测 2 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 bav 2 3 图6 4 答案 解析 1 2 3 4 在闭合电路进入磁场的过程中 通过闭合电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 感应电动势平均值 d正确 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 图7 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 3 转动切割产生感应电动势的计算 如图8所示 导体棒ab的长度为2r 绕o点以角速度 匀速转动 ob长为r 且o b a三点在一条直线上 有一磁感应强度为b0的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直 那么a b两端的电势差为b0 r2b 2b0 r2c 4b0 r2d 6b0 r2 答案 解析 图8 1 2 3 4 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 设线框始终处在竖直向