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(已修改)
2024-12-14 16:41 本頁(yè)面
【正文】 學(xué)案 5 習(xí)題課 ： 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] E＝ nΔΦΔt 與 E＝ BLv的區(qū)別和聯(lián)系 ， 能夠應(yīng)用兩個(gè)公式求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) . .荷量求解的基本思路和方法 ． 1． E＝ nΔΦΔt 和 E＝ BLv的區(qū)別和聯(lián)系 (1)研究對(duì)象不同 ： E＝ nΔΦΔt 研究整個(gè)閉合回路 ， 求得的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ： E＝ BLv研究的是 閉合回路上的一部分 ， 即做 切割磁感線 運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線 ， 求得的是部分導(dǎo)體上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ． (2)適用范圍不同 ： E＝ nΔΦΔt 適用于各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象 ， E＝ BLv只適用于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況 ． (3)實(shí)際應(yīng)用不同 ： E＝ nΔΦΔt 應(yīng)用于 磁感應(yīng)強(qiáng)度 變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便 ： E＝ BLv應(yīng)用于導(dǎo)線切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便 ． (4)E 的意義不同 E＝ nΔΦΔt 一般求得的是 平均 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ， E＝ BLv求得的是 瞬時(shí) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ． ① 求解某一過程 (或某一段時(shí)間內(nèi) )的電動(dòng)勢(shì)或平均電流以及通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量等問題時(shí) ， 應(yīng)選用 E＝ nΔΦΔt . ② 求解某一時(shí)刻 (或某一位置 )的電動(dòng)勢(shì) 、 瞬時(shí)電流 、 功率及某段時(shí)間內(nèi)的電功 、 電熱等問題時(shí) ， 應(yīng)選用 E＝ BLv. 2． I＝ qt是電流在時(shí)間 t 內(nèi)的 平均 值 ， 變形公式 q＝ It 可以求時(shí)間 t 內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量 ． 3． 線速度 v與角速度 ω的關(guān)系 ： v＝ ωr. 一、 E＝ nΔΦΔt 和 E＝ BLv的選用技巧 1． E＝ nΔΦΔt 適用于任何情況 ， 但一般用于求 平均 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ， 當(dāng) Δt→ 0 時(shí) ， E 可為 瞬時(shí)值 ． 2． E＝ BLv是法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的具體表達(dá)式 ． (1)當(dāng) v為平均速度時(shí) ， E 為 平均 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ． (2)當(dāng) v為瞬時(shí)速度時(shí) ， E 為 瞬時(shí) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ． 3． 當(dāng)回路中同時(shí)存在兩部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí) ， 總動(dòng)電勢(shì)在兩者方向相同時(shí) 相加 ， 方向相反時(shí) 相減 ． (方向相同或相反是指感應(yīng)電流在回路中的方向 )． 例 1 如圖 1 甲所示 ， 固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌 ， 間距 d＝ m． 右端接一阻值為 4 Ω的小燈泡 L， 在 CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B按如圖乙所示規(guī)律變化 ． CF 長(zhǎng)為 2 m． 在 t＝ 0 時(shí) ， 金屬棒從圖中位置由靜止在恒力 F作用下向右運(yùn)動(dòng)到 EF 位置 ， 整個(gè)過程中 ， 小燈泡亮度始終不變 ． 已知 ab 金屬棒接在導(dǎo)軌間部分的電阻為 1 Ω， 求 ： 圖 1 (1)通過小燈泡的電流 ； (2)恒力 F 的大小 ； (3)金屬棒的質(zhì)量 ． 答案 (1) A (2) N (3) kg 解析 (1)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，電路總電阻 R 總 ＝ RL＋ Rab＝ 5 Ω 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： E1＝ ΔΦΔt＝ ΔBΔtS＝ V 燈泡中的電流強(qiáng)度為： IL＝ E1R總＝ A (2)因燈泡亮度不變，故在 t＝ 4 s 末金屬棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，且做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)金屬棒中的電流強(qiáng)度： I＝ IL＝ A 恒力大小 ： F＝ FA＝ BId＝ N (3)因燈泡亮度不變，金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： E2＝ E1＝ V 金屬棒在磁場(chǎng)中的速度： v＝ E2Bd＝ m/s 金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)的加速度為： a＝ vt＝ m/s2 故金屬棒的質(zhì)量為： m＝ Fa＝ kg 例 2 如圖 2 所示 ， 導(dǎo)軌 OM 和 ON都在紙面內(nèi) ， 導(dǎo)體 AB可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng) ， 若AB 以 5 m/s 的速度從 O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑 ， 導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng) ， 它們每米長(zhǎng)度的電阻都是 Ω， 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T． 問 ： 圖 2 (1)3 s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)度是多少 ？ 此時(shí)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大 ？回路中的電流為多少 ？ (2)3
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