20xx滬科版高中物理選修（3-2）第1章第5節(jié)《習(xí)題課：法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用》word學(xué)案-文庫(kù)吧
2024-11-08 16:41 本頁(yè)面
【正文】 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 ？ 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 30176。＝ 5 3 tan 30176。 m＝ 5 3 m 此時(shí)： E＝ Blv＝ 5 3 5 V＝ 5 3 V 電路電阻為 R＝ (15＋ 5 3＋ 10 3) Ω≈ Ω 所以 I＝ ER＝ A. (2)3 s內(nèi)回路中磁通量的變化量 ΔΦ＝ BS－ 0＝ 12 15 5 3 Wb＝ 15 32 Wb 3 s內(nèi)電路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： E＝ ΔΦΔt＝15 323 V＝52 3 V. 答案 (1)5 3 m 5 3 V A (2)15 32 Wb 52 3 V 二、電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中通過(guò)閉合電路某截面的電荷量 q＝ I Δt， 而 I ＝ER ＝ nΔΦΔtR， 則 q＝ nΔΦR ，所以 q 只和線圈匝數(shù) 、 磁通量的變化量及總電阻有關(guān) ， 與完成該過(guò) 程所用的時(shí)間無(wú)關(guān) ． 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 3 如圖 3 甲所示 ， 一個(gè)圓形線圈的匝數(shù) n＝ 1 000， 線圈面積 S＝ 300 cm2， 線圈的電阻 r＝ 1 Ω， 線圈外接一個(gè)阻值 R＝ 4 Ω的電阻 ， 線圈處在一方向垂直線圈平面向里的圓形磁場(chǎng)中 ， 圓形磁場(chǎng)的面積 S0＝ 200 cm2， 磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示 ． 求 ： (1)第 4 秒時(shí)線圈的磁通量及前 4 s 內(nèi)磁通量的變化量 ； (2)前 4 s 內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和前 4 s 內(nèi)通過(guò) R 的電荷量 ． 圖 3 解析 (1)第 4秒時(shí)線圈的磁通量 Φ＝ BS0＝ 200 10－ 4Wb＝ 8 10－ 3Wb 因此前 4 s內(nèi)磁通量的變化量為 ΔΦ＝ 200 10－ 4 Wb＝ 4 10－ 3 Wb (2)由圖像可知前 4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的變化率 ΔBΔt＝ T/s 前 4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝ nΔBΔtS0＝ 1 000 V＝ 1 V 電路中平均 電流 I ＝ ER＋ r 通過(guò) R的電荷量 q＝ I t＝ n ΔΦR＋ r 所以 q＝ C. 答案 (1)8 10－ 3 Wb 4 10－ 3 Wb (2)1 V C 三、轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 如圖 4 所示 ， 一長(zhǎng)為 l 的導(dǎo)體棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞 O 點(diǎn)以角速度 ω 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ， 則導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝ 12Bωl2公式推導(dǎo)見(jiàn)例 4. 圖 4 例 4 長(zhǎng)為 l的金屬棒 ab以 a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度 ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ，如圖 5 所示 ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ： 圖 5 (1)ab 棒各點(diǎn)速率的平均值 ． (2)ab 兩端的電勢(shì)差 ． (3)經(jīng)時(shí)間 Δt 金屬棒 ab 所掃過(guò)面積中磁通量為多少 ？ 此過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大 ？ 解析 (1)ab棒各點(diǎn)速率平均值， v ＝ va＋ vb2 ＝ 0＋ ωl2 ＝ 12ωl (2)a、 b兩端的電勢(shì)差： E＝ Bl v ＝ 12Bl2ω (3)設(shè)經(jīng)時(shí)間 Δt金屬棒 ab所掃過(guò)的扇形面積為 ΔS，則： ΔS＝ 12l2θ＝ 12l2ωΔt， ΔΦ＝ BΔS＝ 12Bl2ωΔt. 由法拉第電磁感應(yīng)定律得： E＝ ΔΦΔt＝12Bl2ωΔtΔt ＝12Bl2ω. 答案 (1)12ωl (2)12Bl2ω (3)12Bl2ωΔt 12Bl2ω 1． (E＝ nΔΦΔt與 E＝ Blv 的選用技巧 )如圖 6 所示 ， 一導(dǎo)線彎成半徑為 a 的半圓形閉合回路 ． 虛線 MN 右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ． 方向垂直于回路所在的平面 ． 回路以速度 v 向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng) ， 直徑 CD 始終與 MN 垂直 ． 從 D 點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到 C 點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止 ， 下列結(jié)論正確的是 ( ) 圖
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