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-展示頁(yè)
2024-12-21 03:36本頁(yè)面
【正文】 ① 若回路面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí)，用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向，用 E＝ nΔ ΦΔ t 確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化； ② 若磁場(chǎng)不變，導(dǎo)體桿切割磁感線，用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，用 E＝ BLv 確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化． (4)涉及受力問(wèn) 題，可由安培力公式 F＝ BIL 和牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出有關(guān)函數(shù)關(guān)系式． (5)畫圖像或判斷圖像．特別注意分析斜率的變化、截距等． 例 3 在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)．規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖 3甲所示，磁場(chǎng)方向向上為正．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間 t按圖乙變化時(shí)，下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是 ( ) 圖 3 解析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有： E＝ nΔ ΦΔ t＝ nSΔ BΔ t，因此在面積、匝數(shù)不變的情況下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁場(chǎng)的變化率成正比， 即與 B－ t圖像中的斜率成正比，由圖像可知： 0～ 2 s，斜率不變，故形成的感應(yīng)電流不變，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?(俯視 )即為正值；2～ 4 s 斜率不變，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?(俯視 )，即為負(fù)值．整個(gè)過(guò)程中的斜率大小不變，所以感應(yīng)電流大小不變，故 A、 B、 D 錯(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng)，它的底邊在 x 軸上且長(zhǎng)為 2L，高為 L，紙面內(nèi)一邊長(zhǎng)為 L的正方形導(dǎo)線框沿 x軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，在 t＝ 0 時(shí)刻恰好位于如圖所示的位置，以順時(shí) 針?lè)较驗(yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，下列選項(xiàng) 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(yùn)動(dòng)距離 x≤ L 時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝ Bvx；當(dāng) L≤ x≤ 32L 時(shí)幾何關(guān)系如圖乙所示，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E＝ Bv(2L－ x)－ Bv(x－ L)＝ Bv(3L－ 2x)，此時(shí)圖線斜率的絕對(duì)值為x≤ L 時(shí)的 2 倍，由右手定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍蓪?duì)稱性可知 A正確． 答案 A 1． (電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 )粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng) 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(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則在移出過(guò)程中線框一邊 a、 b 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是( ) 答案 B 解析 在磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)的電源．四個(gè)選項(xiàng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(diǎn)間電勢(shì)差為路端電壓，為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 34倍，而其他選項(xiàng)則為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 14倍．故選項(xiàng) B正確． 2. (電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題 )如圖 5 所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線間的距離為L(zhǎng)，磁場(chǎng)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(shí)刻 bc 邊與磁場(chǎng)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(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，取沿 abcda方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流 I隨時(shí) 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(chǎng)時(shí)，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(cuò)誤 ；當(dāng)逐漸向右移動(dòng)時(shí)，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(chǎng)區(qū)域時(shí)，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(shí)間軸的上方，所以 B 正確， D錯(cuò)誤． 3. (電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 )如圖 6 所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ 2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)半徑 r＝ m 的金屬圓
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