20xx粵教版高中物理選修3-2第一章電磁感應規(guī)律的應用-資料下載頁
2024-12-08 11:07本頁面
【導讀】學案6電磁感應規(guī)律的應用。[學習目標定位]..磁感應現(xiàn)象中電路問題的分析方法和解題基本思路.，并會應用。1．感應電流的方向可用楞次定律或右手定則判斷，其中后者僅適用于導體切割磁感線的情。2．感應電動勢的大小可以用公式E＝nΔΦΔt或E＝BLv進行計算，其中前者一般用來計算平。均電動勢，后者一般計算瞬時電動勢．。3．閉合電路中電源電動勢E、內(nèi)電壓U內(nèi)、外電壓U外三者之間的關系為E＝U. 4．做功的過程就是能量轉化的過程，做了多少功，就有多少能量被轉化，功是能量轉化的。幾種常見的功能關系。合外力所做的功等于物體動能的變化．。除了重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做的功等于機械能的變化．。5．電流通過導體時產(chǎn)生的熱量。法拉第圓盤可看作是由無數(shù)根長度等于半徑的紫銅輻條組成，當圓盤轉動時，輻條切割磁感。1．參考課本法拉第圓盤發(fā)電機的構造圖，簡單說明法拉第圓盤發(fā)電機產(chǎn)生電流的原因．
【正文】 ． 題組三 電磁感應中的電路問題 9． (單選 )如圖 9 所示，用粗細相同的銅絲做成邊長分別為 L 和 2L的兩只閉合正方形線框 a和 b，以相同的速度從磁感應強度為 B的勻強磁場區(qū)域中勻速地拉到磁場外，不考慮線框的重力，若閉合線框的電流分別為 Ia、 Ib，則 Ia∶ Ib 為 ( ) 圖 9 A． 1∶ 4 B． 1∶ 2 C． 1∶ 1 D．不能確定 答案 C 解析 產(chǎn)生的電動勢為 E＝ Blv，由閉合電路歐姆定律得 I＝ BlvR ，又 Lb＝ 2La，由電阻定律知 Rb＝ 2Ra，故 Ia∶ Ib＝ 1∶ 1. 10． (單選 )如圖 10 所示，兩個相同導線制成的開口圓環(huán)，大環(huán)半徑為小環(huán)半徑的 2 倍，現(xiàn)用電阻不計的導線將兩環(huán)連接在一起，若將大環(huán)放入一均勻變化的磁場中，小環(huán)處在磁場外，a、 b 兩點間電壓為 U1，若將小環(huán)放入這個磁場中，大環(huán)在磁場外， a、 b 兩點間電壓為 U2，則 ( ) 圖 10 ＝ 1 ＝ 2 ＝ 4 ＝ 14 答案 B 解析 根據(jù)題意設小環(huán)的電阻為 R，則大環(huán)的電阻為 2R，小環(huán)的面積為 S，則大環(huán)的面積為 4S，且 ΔBΔt＝ k，當大環(huán)放入一均勻變化的磁場中時，大環(huán)相當于電源，小環(huán)相當于外電路，所以 E1＝ 4kS， U1＝ E1R＋ 2RR＝ 43kS；當小環(huán)放入磁場中時，同理可得 U2＝ E2R＋ 2R2R＝23kS，故U1U2＝ B 正確． 11． (單選 )如圖 11 所示，豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán)，半徑為 a，總電阻為 R，磁感應強度為B 的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，環(huán)的最高點 A用鉸鏈連接長度為 2a、電阻為 R2的導體棒 AB， AB 由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當擺到豎直位置時， B 點的線速度為 v，則這時 AB 兩端的電壓大小為 ( ) 圖 11 D． Bav 答案 A 解析 擺到豎直位置時， AB 切割磁感線的瞬時感應電動勢 E′＝ B2a(12v)＝ 歐姆定律有 UAB＝ E′R2＋R4R4＝ 13Bav，故選 A. 12．如圖 12 所示，半徑為 R 且左端開口的圓形導軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應強度為 B，方向垂直于紙面向里．一根長度略大于導軌直徑的導體棒 MN 以恒定速率 v在圓導軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為 r，其余電阻不計．導體棒與圓形導軌接觸 良好．求： 圖 12 (1)在滑動過程中通過電阻 r 的電流的平均值； (2)MN 從左端到右端的整個過程中，通過 r 的電荷量； (3)當 MN 通過圓形導軌中心時，通過 r 的電流是多少？ 答案 (1)πBRv2r (2)πBR2r (3)2BRvr 解析 (1)計算平均電流，應該用法拉第電磁感應定律先求出平均感應電動勢．整個過程磁通量的變化為 ΔΦ＝ BS＝ BπR2，所用的時間 Δt＝ 2Rv ， 代入公式 E ＝ ΔΦΔt＝ πBRv2 ，平均電流為 I ＝Er ＝πBRv2r . (2)電荷量的計算應該用平均電流， q＝ I Δt＝ BπR2r . (3)當 MN通過圓形導軌中心時，切割磁感線的有效長度最大， l＝ 2R，根據(jù)導體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢公式 E＝ Blv，得 E＝ B2Rv，此時通過 r 的電流為 I＝ Er＝ 2BRvr . 2R 的均勻電阻絲焊接成一半徑為 a 的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應強度為 B 的勻強磁場中，如圖 13 所示，一長度為 2a、電阻等于 R、粗細均勻的金屬棒 MN 放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當金屬棒以恒定速度 v 向右移動經(jīng)過環(huán)心 O時， 求： 圖 13 (1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓 UMN； (2)圓環(huán)消耗的熱功率和在圓環(huán)及金屬棒上消耗的總熱功率． 答案 (1)4Bav3R N→M 23Bav (2) 9R 3R 解析 (1)金屬棒 MN 切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為 E＝ Blv＝ 2Bav. 外電路的總電阻為 R 外＝ RRR＋ 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＝ 9R 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＝ 3R .
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