高中物理 第1章 法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律的綜合應(yīng)用學(xué)案 教科版選修3-2-預(yù)覽頁
【正文】 率大小不變，所以感應(yīng)電流大小不變，故 A、 B、 D 錯誤， C正確． 答案 C 例 4 如圖 4 所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強磁場，它的底邊在 x 軸上且長為 2L，高為 L，紙面內(nèi)一邊長為 L的正方形導(dǎo)線框沿 x軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域，在 t＝ 0 時刻恰好位于如圖所示的位置，以順時 針方向為導(dǎo)線框中電流的正方向，下列選項 中，能夠正確表示導(dǎo)線框的電流 — 位移 (I－ x)關(guān)系的是 ( ) 圖 4 解析 如圖甲所示，線框運動距離 x≤ L 時的感應(yīng)電動勢 E＝ Bvx；當(dāng) L≤ x≤ 32L 時幾何關(guān)系如圖乙所示，此時感應(yīng)電動勢為 E＝ Bv(2L－ x)－ Bv(x－ L)＝ Bv(3L－ 2x)，此時圖線斜率的絕對值為x≤ L 時的 2 倍，由右手定則可知感應(yīng)電流的方向為順時針方向，由對稱性可知 A正確． 答案 A 1． (電磁感應(yīng)中的電路問題 )粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場 方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊 a、 b 兩點間的電勢差絕對值最大的是( ) 答案 B 解析 在磁場中的線框與速度垂直的邊等效為切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電源．四個選項中的感應(yīng)電動勢大小均相等，回路電阻也相等，因此電路中的電流相等， B 中 a、 b 兩點間電勢差為路端電壓，為感應(yīng)電動勢的 34倍，而其他選項則為感應(yīng)電動勢的 14倍．故選項 B正確． 2. (電磁感應(yīng)中的圖像問題 )如圖 5 所示，兩條平行虛線之間存在勻強磁場，虛線間的距離為L，磁場方向垂直紙面向里， abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈， ad 與 bc 間的距離也為 L， t＝ 0 時刻 bc 邊與磁場區(qū)域邊界重合．現(xiàn)令線圈以恒定的速度 v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域，取沿 abcda方向為感應(yīng)電流的正方向，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流 I隨時 間 t 變化的圖線可能是 ( ) 圖 5 答案 B 解析 由于 bc進(jìn)入磁場時，根據(jù)右手定則判斷出其感應(yīng)電流的方向是沿 adcba 方向，其方向與電流的正方向相反，故是負(fù)的，所以 A、 C 錯誤 ；當(dāng)逐漸向右移動時，切割磁感線的條數(shù)在增加，故感應(yīng)電流在增大；當(dāng) bc 邊穿出磁場區(qū)域時，線圈中的感應(yīng)電流方向沿 abcda方向，是正方向，故其圖線在時間軸的上方，所以 B 正確， D錯誤． 3. (電磁感應(yīng)中的電路問題 )如圖 6 所示，在磁感應(yīng)強度 B＝ 2 T的勻強磁場中，有一個半徑 r＝ m 的金屬圓環(huán)．圓環(huán)所在的平面與磁感線垂直， OA 是一個金屬棒，它沿著順時針方向以 20 rad/s 的角速度繞圓心 O 勻速轉(zhuǎn)動． A 端始終與圓環(huán)相接觸， OA棒的電阻 R＝ Ω ，圖中定值電阻 R1＝ 100 Ω ， R2＝ Ω ，電容器的電容 C＝ 100 ，則： 圖 6 (1)電容器所帶的電荷量是多少？ (2)電路中消耗的電功率是多少？ 答案 (1)10 － 10 C (2)5 W 解析 (1)等效電路如圖所示 導(dǎo)體棒 OA 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E＝ BL v ＝ Brω ( 12v)＝ 歐姆定律有 UAB＝ E′R2＋R4 RR＋ R＝ 12R 金屬棒上電流的大小為 I＝ ER外 ＋ R＝ 2Bav12R＋ R＝ 4Bav3R ，電流方向從 N 到 M 金屬棒兩端的電壓為電源的路端電壓 UMN＝ IR 外 ＝ 23Bav. (2)圓環(huán)消耗的熱功率為外電路的總功率 P 外 ＝ I2R 外 ＝ Bav29R 圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為電路的總功率 P 總 ＝ IE＝ Bav23R .
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