年高中物理第1章电磁感应习题课法拉第电磁感应定律的应用同步备课课件教科版选修3_2.ppt

第一章电磁感应 习题课法拉第电磁感应定律的应用 学习目标1 理解公式E n与E BLv的区别和联系 能够应用这两个公式求解感应电动势 2 掌握电磁感应电路中感应电荷量求解的基本思路和方法 3 会求解导体棒转动切割磁感线产生的感应电动势 内容索引 题型探究 达标检测 1 题型探究 一 E n和E BLv的比较应用 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点开始沿导轨匀速右滑 导体与导轨都足够长 磁场的磁感应强度为0 2T 问 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 图1 答案 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 图1 答案 解析 3s内回路中磁通量的变化量 3s内电路产生的平均感应电动势为 例2如图2甲所示 固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨 间距d 0 5m 右端接一阻值为4 的小灯泡L 在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场 磁感应强度B按如图乙规律变化 CF长为2m 在t 0时 金属棒ab从图示位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置 整个过程中小灯泡亮度始终不变 已知ab金属棒电阻为1 求 1 通过小灯泡的电流 图2 答案 解析 0 1A 金属棒未进入磁场时 电路总电阻R总 RL Rab 5 2 恒力F的大小 图2 答案 解析 0 1N 因灯泡亮度不变 故在t 4s末金属棒刚好进入磁场 且做匀速运动 此时金属棒中的电流I IL 0 1A恒力大小 F F安 BId 0 1N 3 金属棒的质量 图2 答案 解析 0 8kg 因灯泡亮度不变 金属棒在磁场中运动时 产生的感应电动势为E2 E1 0 5V 二 电磁感应中的电荷量问题 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 图3 1 第4s时线圈的磁通量及前4s内磁通量的变化量 答案 解析 8 10 3Wb4 10 3Wb 磁通量 BS0 0 4 200 10 4Wb 8 10 3Wb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 答案 解析 由图像可知前4s内磁感应强度B的变化率 1V 3 前4s内通过R的电荷量 答案 解析 0 8C 求电磁感应中电荷量的一个有用的结论 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 针对训练如图4所示 空间存在垂直于纸面的匀强磁场 在半径为a的圆形区域内部及外部 磁场方向相反 磁感应强度的大小均为B 一半径为b b a 电阻为R的圆形导线环放置在纸面内 其圆心与圆形区域的中心重合 当内 外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中 通过导线环截面的电荷量为 答案 解析 图4 开始时穿过导线环向里的磁通量设为正值 1 B a2 向外的磁通量则为负值 2 B b2 a2 总的磁通量为它们的代数和 取绝对值 B b2 2a2 末态总的磁通量为 0 三 导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算 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 做匀速转动 如图5所示 磁感应强度为B 求 1 ab棒的平均速率 图5 答案 解析 2 ab两端的电势差 图5 答案 解析 ab两端的电势差 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 经时间 t金属棒ab所扫过的扇形面积为 S 则 由法拉第电磁感应定律得 导体转动切割磁感线 当导体棒在垂直于磁场的平面内 其一端固定 以角速度 匀速转动时 产生的感应电动势为E Bl Bl2 如图6所示 若圆盘在磁场中以 绕圆心匀速转动时 如图7所示 相当于无数根 辐条 转动切割 它们之间相当于电源的并联结构 圆盘上的感应电动势仍为E Br Br2 图6 图7 达标检测 2 1 如图8 在磁感应强度为B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动 MN中产生的感应电动势为E1 若磁感应强度增大为2B 其他条件不变 MN中产生的感应电动势变为E2 则E1与E2之比为A 1 1B 2 1C 1 2D 1 4 1 2 图8 根据E BLv 磁感应强度增大为2B 其他条件不变 所以感应电动势变为2倍 答案 解析 2 物理实验中 常用一种叫做 冲击电流计 的仪器测定通过电路的电荷量 如图9所示 探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度 已知线圈的匝数为n 面积为S 线圈与冲击