20xx滬科版高中物理選修3-2第1章第6節(jié)電磁感應(yīng)的案例分析word學(xué)案-在線瀏覽
2025-01-22 06:58本頁(yè)面
【正文】 電壓的 U－ t圖線 ． (要求寫出作圖依據(jù) ) 解析 如圖 a 所示，線框的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段：第 Ⅰ 階段 cd 相當(dāng)于電源；第 Ⅱ 階段 cd和 ab相當(dāng)于開(kāi)路時(shí)兩并聯(lián)的電源；第 Ⅲ 階段 ab相當(dāng)于電源，分別如圖 b、 c、 d 所示 ． 在第 Ⅰ 階段，有 I1＝ Er＋ 3r＝ Bl′ v4r ＝ A. 感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?，持續(xù) 時(shí)間為 t1＝ l′v ＝ 110 s＝ s. ab兩端的電壓為 U1＝ I13 r＝ V， t3＝ s 規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?，?i－ t圖像和 ab兩端 U－ t圖像分 別如圖甲、乙所示 ． 答案 見(jiàn)解析 1． (電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 )由粗細(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 本題在磁場(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，為電動(dòng)勢(shì)的 34倍，而其他選項(xiàng)則為電動(dòng)勢(shì)的 14倍 ． 故 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， 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(zhǎng)， 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 a— b— c— d— a方向?yàn)楦袘?yīng)電流正方向 ， 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的方向，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)電流方向變?yōu)閍bcda，是正方向，故其圖像在時(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的金屬圓環(huán) ． 圓環(huán)所在的平面與磁感線垂直 ， OA是一個(gè)金屬棒 ， 它沿著順時(shí)針?lè)较蛞?20 rad/s 的角速度繞圓心 O勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ． A 端始終與圓環(huán)良好接觸 ， 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 和連接導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì) ， 則 ： 圖 6 (1)電容器的帶電荷量是多少 ？ 哪個(gè)極板帶正電 ？ (2)電路中消耗的電功率是多少 ？ 答案 (1) 10－ 10 C 上極板帶正電 (2)5 W 解析 (1)等效電路如圖所示 金屬棒 OA產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： E＝ Bl v ＝ Brωr2＝ 5 V. I＝ ER＋ R2＝ 1 A. 則 Q＝ CUC＝ CIR2＝ 10－ 10 C. 根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流的方向由 O→ A，但金屬棒切割磁感線相當(dāng)于電源，在電源內(nèi)部電流從電勢(shì)低處流向電勢(shì)高處，故 A點(diǎn)電勢(shì)高于 O 點(diǎn)電勢(shì)，所以電容器上極板與 A點(diǎn)相接為正極，帶正電，同理電容器下極板與 O點(diǎn)相接為負(fù)極，帶負(fù)電 ． (2)電路中消耗的電功率 P 消 ＝ I2(R＋ R2)＝ 5 W，或 P 消 ＝ IE＝ 5 W. 題組一 電磁感應(yīng)中的
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