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文档简介

1、法拉第电磁感应定律专题复习学案一、理论知识 愣次定律:增反减同。 右手螺旋定则:拇指:感应磁场方向;四指环绕:电流方向。 右手定则:拇指:导体棒运动方向;四指指向:电流方向;穿过手心:磁场方向 左手定则:拇指:安培力方向;四指指向:电流方向;穿过手心:磁场方向B 法拉第电磁感应定律: E=n二nBS (适应于闭合回路的磁感应强度发生变化情况)心tAtE =BLv (适应于导体棒平动切割磁感线情况)va VbE =BLv,v - ,v=rw (适应于导体棒转动切割磁感线情况)2电路公式:'R总、F“ BILC=Q、卩“卞、QiF (恒定电流)牛顿第二定律:F合=ma运动学公式:1 2 2

2、 2v =v0 +at x = v0t + at ,v _v0 = 2ax , 2动能定理:1 2Wn - EK2 - EK1Ek mv2例1 如图甲所示,用一根细线 -b绕成匝数为100匝的圆形线圈,其半径为0.2m,电阻为r=2 Q将线圈竖直放置,导线-b与阻值为F=4Q的电阻连接成闭合回路,电阻两端接电容为C=100卩F的电容器,线圈所在区域内存在按图乙规律变化的磁场,规定垂直线圈平面向外的方向为正方向,不计导线的电阻,求在0-2s内,(1)线圈中的感应电流方向.(2)闭合回路中产生的感应电动势大小.(3)通过电阻R上的电流大小.(4)电阻R上产生的热量.(5)电容器上储存的电荷变式1:

3、如图,电阻不计的平行金属导轨竖直放置,一根导体棒ab在平行直轨道上垂直导轨沿水平向左的方向做匀速直线运动,速度大小为 v,两轨间距离均为 d,两轨间充满匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,内外两条轨道间用导线和电阻为R的电阻连接,导体棒和导线的电阻不计,电容器的电容为C,棒在平直导轨上移动距离为L的过程中,求:导体棒 ab中产生的感应电流方向和回路中产生的感应电动势大小b变式2:如图所示,电阻不计的平行金属导轨竖直放置,当导体棒运动到圆弧导轨上时,棒与外圆轨道接触点b的线速度大小为v,运动中棒的延长线始终过圆心 0,两轨间距离均为d,两轨间充满匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂

4、直纸面向里,两条轨道间用导线和电阻为R的电阻连接,棒在圆弧导轨上运动时 ,求:导体棒ab中产生的感应电流方向和回路中产生的感应电动势大小变式3:若棒与导轨之间的动摩擦因数为-,则棒下滑的最大速度大小?6例2 .(2015年汕头高二期末统考15题)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距为1 m,导轨平面与水平面成0 = 30。角,下端连接阻值为R= 2Q的电阻.磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度为0.5T.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,金属棒沿导轨由静止开始2下滑,g取10m/s .(1) 判断金属棒下滑过程中产生的感

5、应电流方向?(2) 求金属棒下滑速度达到2m/s时的加速度大小?(3) 求金属棒下滑的最大速度大小?变式4 将整个装置和磁场均顺时针转过60° ,其它条件不变,求:金属棒下滑速度达到 2m/s时的加速度大小和金属棒下滑的最大速度大小日«o课后练习1、(多选)如图所示,两倾角为 0、间距为I的光滑金属平行轨道,轨道间接有电阻 R,导轨电阻不计。轨道平面处 于垂直平面向上、磁感应强度为 B的匀强磁场中。有一质量为 m长为I、电阻为r的导体棒,从轨道上某处由静止开 始下滑距离x时达最大速度。则从导体棒开始下滑到达到最大速度的过程中,下列说法中正确的是BIxa.通过导体棒的电量q

6、一-rmg sin vVm =°B. 导体棒最大速度BlQ =mg si nB(xC. 电路中产生的焦耳热m2g(R+r)2sin 0)2B4l4D.导体棒的运动时间2 2B I x 丄m(R+r) mg sin v( R r) B2l22 2B LI? mgRs 岱Q大于离开磁场过程2、(多选)如图所示,倾角为 0的光滑斜面上端放置一矩形导线框abed , ab边的边长为口,ad边的边长 为L2,导线框的质量为m电阻为R斜面上ef线和gh线(ef、gh平行底边)之间有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,ef和gh的距离为L3 (L3> L2)。如果导线框从静止释放,恰能加

7、速进入磁场,匀速离开磁场,导线框的ab边始终平行于底边。则下列说法正确的是A. 导线框进入磁场的过程中速度增大得越来越快B. 导线框进入磁场过程中,感应电流的方向为abedaC. 导线框匀速离开磁场所经历的时间为D. 导线框进入磁场过程中产生的焦耳热 中产生的焦耳热Q3. (14分)如图乙所示,一个电阻r =1Q,匝数为100匝的正方形,线圈的边长为L=0.1m线圈与阻值R=3Q的电阻连接成闭合回路线圈所在正方形区域内存在垂直于线圈平面向外的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图甲所示,不计导线的电阻求t=0至t=0.1s时间内. 闭合回路产生的感应电动势大小?(2)通过电阻F上的电

8、流方向和大小? (3)通过电阻R上产生的热量?N占4、如图所示,间距为 L的两条足够长的光滑平行金属导轨MN PQ与水平面夹角a =30,下端N Q间连接一阻值为R的电阻。导轨上有一个正方形区间abed, cd以下存在磁感应强度大小为B方向垂直导轨平面向下的匀强磁场。长度为L、电阻为r的金属棒与导轨基础良好且垂直导轨放置,金属棒从ab位置由静止释放,当金属棒通过ed时恰好做匀速运动,已知重力加速度为 g,不计金属导轨的电阻,求:(1)判断金属棒进入磁场时产生的感应电流方向及感应电 流大小?( 2)金属棒的质量;(3)金属棒在磁场中运动距离 L时电阻R上产生的焦耳热;5. (2014广州一模)(

9、18分)如图,匀强磁场垂直铜环所在的平面,导体棒a的一端固定在铜环的圆心 0处,另一端紧贴圆环,可绕 O匀速转动通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路,R、R2是定值电阻.带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点,被拉起到水平位置;合上开关K,无初速度释放小球,小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧.已知:磁感应强度为 B; a的角速度大小为 3,长度为I,电阻为r; R!=R2=2r,铜环电阻不计;P、Q两板间距为 d;带电的质量为 m、电量为q;重力加速度为g.求:(1)a匀速转动的方向;(2)P、Q间电场强度E的大小;(3)小球通过N点时对细线拉力T的大小.课堂练

10、习B2例1、解:(1 )由法拉第电磁感应定律,闭合回路产生的感应电动势大小为:E=nn S = 12.56m2AtAt(2) 由愣次定律,通过电阻 Rh的电流方向为:顺时针方向,电流大小为:| =E=3 14AR(3) 在这2s内通过电阻R上产生的热量为:Q = I 2Rt二78.9J(4)电容器上储存的电荷量为:Q =CE =1.256>dOCB小结:1、线圈静止,磁场静止时,求感应电动势用:E二nn B SLt Lt2、解题步骤:I感一一电路图一一电路方程一一解方程 变式1:解:棒在平直导轨上移动距离为 L所用的时间为:t = Lv由法拉第电磁感应定律,闭合回路产生的感应电动势大小为

11、:E = BLv变式2:解:(1)导体棒在圆轨道上运动的角速度为:w二-2d由法拉第电磁感应定律,闭合回路产生的感应电动势大小为:E = Bd v = Bd Va * = Bd dW V = 3 Bdv224例2 (1)由右手定则判断金属棒中的感应电流方向为由a到b(2)金属棒下滑速度达到时产生的感应电动势为感应电流为金属棒受到的安培力为匕沆由牛顿第二定律得:mg sin v - F = ma解得: a=3.75m/s2B|v(3)金属棒下滑的最大速度时其受力平衡:mgsinv-BIjL, h1联立以上两式得R金属棒下滑的最大速度大小为 v =8m/s拓展2:解:金属棒下滑的最大速度时其受力平

12、衡:mgsin : - BI2L "mgcos , 12BLvmR联立以上两式得金属棒下滑的最大速度大小为:v2 =4m/s变式4、解:(1)解:金属棒下滑速度达到2m/s时产生的感应电动势E二BLv感应电流丨=!_R金属棒受到的安培力F安二BIL由牛顿第二定律得:mg - F安=ma得加速度大小:a= 5m/ s2(2)金属棒下滑到最大速度时其受力平衡:mg=BhLEiEi = BLvi联立得,金属棒下滑的最大速度:v =4m/s小结:棒在竖直面切割磁感线时,摩擦力为零。课后练习1CD2BC3.( 14 分)(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为L ME =n2=AB L2从图象

13、可知:(2)代数据得E由楞次定律知该电流由笑(1 分)=2V=2T/s(2 分)由闭合电路的欧姆定律M向N通过R ( 4分)E联立以上几式解得:通过(3)由焦耳定律得在0.1s时间内1 分)R rR的电流大小为I= 0.5 A (2分)R产生的热量Q =|2Rt=0.075J (2 分)4、( 1)感应电流方向为顺时针方向。ma二mg si n二2aL =v2E = BLv I = E联立得R(2)金属棒通过联立可以得到:cd时恰好做匀速运动,则其受力平衡, mg si- BIL联立得金属棒的质量为B2L2 .2L mRgsin)(3)金属棒在磁场中匀速运动距离L所用的时间为:t =- -Lv j2LgsinB2B2L3 . 2Lsin v电阻R上产生的焦耳热为:Q=| RtR5. (18分)解析:(1)依题意,小球从水平位置释放后,能沿圆弧向下摆动,故小球受到电场力的方向水平向右, 板带负电。由右手定则可知,导体棒a顺时针转动。(2分)(2)导体棒a转动切割磁感线,由法拉第电磁感应定律得电动势大小:P板带正电,Q由闭合电路欧姆定律:2Bl2 ( 2分,若缺中间推导式只得1分)At笑(2分)由欧姆定律可知,PQ的电压为:Upq= |

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