《2019-2020學(xué)年高中物理 全冊(cè)模塊要點(diǎn)回眸 第5點(diǎn) 導(dǎo)體棒切割磁感線問(wèn)題剖析學(xué)案 粵教版選修3-2》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 全冊(cè)模塊要點(diǎn)回眸 第5點(diǎn) 導(dǎo)體棒切割磁感線問(wèn)題剖析學(xué)案 粵教版選修3-2(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第5點(diǎn) 導(dǎo)體棒切割磁感線問(wèn)題剖析
導(dǎo)體切割磁感線是電磁感應(yīng)中的一類(lèi)重要問(wèn)題,其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式E=BLv雖然可由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n推出,但其應(yīng)用卻更廣泛.首先是因?yàn)?,在?shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中,電磁感應(yīng)主要是由導(dǎo)體與磁體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的;其次在實(shí)際應(yīng)用中,我們關(guān)注感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值多于關(guān)注其平均值,而利用E=BLv可以更方便地求瞬時(shí)值.
公式E=BLv的適用條件是B、L、v兩兩垂直,在實(shí)際問(wèn)題的處理中,要處理好以下幾種情況:
1.導(dǎo)體是否做切割磁感線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題
(1)導(dǎo)體速度與導(dǎo)體共線,此時(shí)無(wú)論磁場(chǎng)方向怎么樣都不切割.
(2)導(dǎo)體速度與導(dǎo)體不共線,它們決定的平面我們可稱之為導(dǎo)體
2、運(yùn)動(dòng)平面.
①當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)平面與磁感線不平行時(shí),切割.如圖1(a).
②當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)平面與磁感線平行時(shí),不切割.如圖(b).
圖1
2.平動(dòng)切割
(1)如圖2(a),在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,棒以速度v垂直切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv.
圖2
(2)如圖(b),在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,棒運(yùn)動(dòng)的速度v與磁場(chǎng)的方向成θ角,此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLvsinθ.
3.轉(zhuǎn)動(dòng)切割
如圖3,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒繞其一端以角速度ω垂直于磁場(chǎng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BωL2.
圖3
4.有效切割長(zhǎng)度
即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投
3、影長(zhǎng)度.
圖4
圖4甲中的有效切割長(zhǎng)度為:L=sinθ;乙圖中的有效切割長(zhǎng)度為:L=;丙圖中的有效切割長(zhǎng)度:沿v1的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),L=R,沿v2的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),L=R.
對(duì)點(diǎn)例題 如圖5所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線下懸掛一小球,在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓錐擺運(yùn)動(dòng),金屬導(dǎo)線與豎直方向的夾角為θ,擺球的角速度為ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則金屬導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為_(kāi)_______.
圖5
解題指導(dǎo) 金屬導(dǎo)線的有效切割長(zhǎng)度為L(zhǎng)′=Lsinθ
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BL′2ω=BL2ωsin2θ.
答案 BL2ωsin2θ
1.如圖6,一個(gè)半徑為L(zhǎng)的半圓形硬導(dǎo)體AB以速度v在水平U形框
4、架上勻速滑動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,左端電阻的阻值為R0,半圓形硬導(dǎo)體AB的電阻為r,其余電阻不計(jì),則半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及AB兩端的電壓分別為( )
圖6
A.BLv B.2BLv BLvC.2BLv D.BLv 2BLv
答案 C
解析 半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E=B·2Lv=2BLv,AB相當(dāng)于電源,其兩端的電壓是外電壓,則有U=E=,故選C.
2.如圖7所示是法拉第做成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖.將銅盤(pán)放在磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤(pán),圖中a、b導(dǎo)線與銅盤(pán)的中軸線處在同一平面內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤(pán),就可以使閉合電路獲得電
5、流.若圖中銅盤(pán)半徑為l,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路總電阻為R,從上往下看沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(pán)的角速度為ω,則下列說(shuō)法正確的是( )
圖7
A.回路中有大小和方向做周期性變化的電流
B.回路中電流大小恒定,且等于
C.回路中電流方向不變,且從b導(dǎo)線流進(jìn)燈泡,再?gòu)腶導(dǎo)線流向旋轉(zhuǎn)的銅盤(pán)
D.回路中電流方向不變,且從a導(dǎo)線流進(jìn)燈泡,再?gòu)腷導(dǎo)線流向旋轉(zhuǎn)的銅盤(pán)
答案 C
解析 把銅盤(pán)看成若干條由中心指向邊緣的銅棒組合而成,當(dāng)銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),每根銅棒都在切割磁感線,相當(dāng)于電源.由右手定則知,中心為電源正極,銅盤(pán)邊緣為負(fù)極,若干個(gè)相同的電源并聯(lián)對(duì)外供電,電流方向由b經(jīng)燈泡再?gòu)腶流向銅盤(pán),方向不變,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤.回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bl=Bωl2,所以電流I==,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.
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