20xx粵教版高中物理選修（3-2）第一章《電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用》-文庫吧
2024-11-18 11:07 本頁面
【正文】 流產(chǎn)生的焦耳熱等于其他形式能量的減少量，即 Q＝ ΔE 其他． 一、轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算 例 1 長為 L 的金屬棒 ab 以 a點為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度 ω做勻速轉(zhuǎn)動，如圖 3 所示，磁感應(yīng)強度為 ： 圖 3 (1)ab 棒各點速率的平均值． (2)ab 兩端的電勢差． (3)經(jīng)時間 Δt金屬棒 ab 所掃過面積中磁通量為多少？此過程中平均感應(yīng)電動勢多大？ 解析 (1)ab 棒各點速率的平均值 v ＝ va＋ vb2 ＝ 0＋ ωL2 ＝ 12ωL (2)ab 兩端的電勢差： E＝ BL v ＝ 12BL2ω (3)經(jīng)時間 Δt金屬棒 ab 所掃過的扇形面積為 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 二、電磁感應(yīng)中的電路問題 例 2 (單 選 )用相同導線繞制的邊長為 L或 2L 的四個閉合導線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖 4 所示．在每個線框進入磁場的過程中， M、 N 兩點間的電壓分別為Ua、 Ub、 Uc 和 ( ) 圖 4 A． UaUbUcUd B． UaUbUdUc C． Ua＝ UbUc＝ Ud D． UbUaUdUc 解析 Ua＝ 34BLv， Ub＝ 56BLv， Uc＝ 34B2Lv＝ 32BLv， Ud＝ 46B2Lv＝ 43BLv，故選 B. 答案 B 例 3 如圖 5 所示，有一范圍足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度 B＝ T，磁場方向垂直紙面向里．在磁場中有一半徑 r＝ m 的金屬圓環(huán)，磁場與圓環(huán)面垂直，圓環(huán)上分別接有燈L L2，兩燈的電阻均為 R0＝ 2 MN 與圓環(huán)接觸良好，棒與圓環(huán)的 電阻均忽略不計． 圖 5 (1)若棒以 v0＝ 5 m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬時 MN 中的電動勢和流過燈 L1 的電流； (2)撤去金屬棒 MN，若此時磁場隨時間均勻變化，磁感應(yīng)強度的變化率為 ΔBΔt＝ 4π T/s，求回路中的電動勢和燈 L1 的電功率． 解析 (1)等效電路如圖所示． MN 中的電動勢 E1＝ B2rv0＝ V MN 中的電流 I＝ E1R0/2＝ A 流過燈 L1 的電流 I1＝ I2＝ A (2)等效電路如圖所示 回路中的電動勢 E2＝ ΔBΔtπr2 ＝ V 回路中的電流 I′＝ E22R0＝ A 燈 L1 的電功率 P1＝ I′2R0＝ 10－ 2 W 答案 (1) V A (2) V 10－ 2W 三、電磁感應(yīng)中的能量問題 例 4 如圖 6 所示，足夠長的光滑金屬框豎直放置，框?qū)?L＝ m，框的電阻不計，勻 強磁場的磁感應(yīng)強度 B＝ 1 T．方向與框面垂直，金屬棒 MN 的質(zhì)量為 100 g，有效電阻為 1 Ω，現(xiàn)將 MN 無初速的釋放并與框保持接觸良好地豎直下落，從釋放到達到最大速度的過程中通過棒某一截面的電荷量為 2 C，求此過程回路中產(chǎn)生的電能為多少？ (空氣阻力不計， g＝10 m/s2) 圖 6 解析 金屬棒下落過程做加速度逐漸減小的加速運動，加速度減小到零時速度達到最大，根據(jù)平衡條件得 mg＝ B2L2vmR ① 在下落過程中，金屬棒減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為它的動能和電能 E，由能量守恒定律得 mgh＝ 12mv2m＋ E② 通過金屬棒某一橫截面的電荷量為 q＝ BhLR 由 ①②③ 解得： E＝ mgh－ 12mv2m＝ mgRqBL － m3g2R22B4L4 ＝ 10121 － 1021221 J＝ J 答案 J 1． (轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算 )(單選 )如圖 7 所示，導體棒 AB 的長為 2R，繞 O 點以角速度 ω勻速轉(zhuǎn)動， OB 長為 R，且 O、 B、 A 三點在一條直線上，有一磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場充滿轉(zhuǎn)動平面且與轉(zhuǎn)動平面垂直，那么 AB 兩端的電勢差為 ( ) 圖 7 B． 2BωR2 C． 4BωR2 D． 6BωR2 答案 C 解析 A 點線速度 vA＝ ω3R， B 點線速度 vB＝ ωR， AB 棒切割磁感線的平均速
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