2018版高中物理 第1章 電磁感應(yīng)章末整合提升學(xué)案 魯科版選修3-2.docx
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第1章 電磁感應(yīng) 一、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷 1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 (1)電路閉合. (2)磁通量發(fā)生變化. 2.穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化,大致有以下幾種情況: (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,線圈面積S發(fā)生變化. (2)線圈面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化. (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)發(fā)生變化,此時(shí)可由ΔΦ=Φ2-Φ1計(jì)算并判斷磁通量是否發(fā)生變化. (4)線圈面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變,但二者之間夾角發(fā)生變化. 例1 某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室重做法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn),他將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置.當(dāng)他接通、斷開開關(guān)時(shí),電流表的指針都沒有偏轉(zhuǎn),其原因是( ) 圖1 A.開關(guān)的位置接錯(cuò) B.電流表的正負(fù)極接錯(cuò) C.線圈B的接頭3、4接反 D.蓄電池的正負(fù)極接反 答案 A 解析 當(dāng)開關(guān)位置接錯(cuò)時(shí),開關(guān)的閉合和斷開不會(huì)使A線圈中的電流發(fā)生變化,電流恒定使其產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變,從而不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流. 針對(duì)訓(xùn)練1 如圖2所示,繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)組成一閉合回路,在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)a,下列各種情況銅環(huán)a中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( ) 圖2 A.線圈中通以恒定的電流 B.通電時(shí),使變阻器的滑片P勻速移動(dòng) C.通電時(shí),使變阻器的滑片P加速移動(dòng) D.將開關(guān)突然斷開的瞬間 答案 A 解析 線圈中通以恒定電流時(shí),銅環(huán)a處磁場(chǎng)不變,穿過(guò)銅環(huán)的磁通量不變,銅環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流;變阻器滑片移動(dòng)或開關(guān)斷開時(shí),線圈中電流變化,銅環(huán)a處磁場(chǎng)變化,穿過(guò)銅環(huán)的磁通量變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,故應(yīng)選A. 二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1.法拉第電磁感應(yīng)定律E=n (1)E=n是計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)普遍適用的公式,但對(duì)于回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化時(shí)求解較方便. (2)E=n一般計(jì)算的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).但當(dāng)Δt→0時(shí),比如利用Φ-t圖象求E時(shí)也可求瞬時(shí)值. 2.導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Blv (1)公式E=Blv是E=n的特殊情況,適用于導(dǎo)體桿切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì). (2)公式E=Blv一般求的是瞬時(shí)值,此時(shí)v為瞬時(shí)速度.但當(dāng)v為平均速度時(shí),也可求平均電動(dòng)勢(shì). (3)對(duì)于導(dǎo)體桿圍繞一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)E=Bl2ω. 例2 如圖3甲所示,一個(gè)500 匝的線圈的兩端跟R=99 Ω的電阻相連接,置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈的橫截面積是20 cm2,電阻為1 Ω,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,求磁場(chǎng)變化過(guò)程中通過(guò)電阻R的電流. 圖 3 答案 0.1 A 解析 由題圖乙知:線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻增加,其變化率= T/s=10 T/s. 由法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=n=nS=500102010-4V=10 V 由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流大小為I== A=0.1 A. 例3 如圖4所示,導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線,半徑為r,兩端開有小口的圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左端勻速滑到右端、電路中固定電阻阻值為R,其余部分電阻均忽略不計(jì).試求MN從圓環(huán)左端滑到右端的過(guò)程中: 圖4 (1)電阻R上的最大電流;(2)電阻R上的平均電流;(3)通過(guò)電阻R的電荷量. 答案 (1) (2) (3) 解析 (1)MN向右滑動(dòng)時(shí),切割磁感線的有效長(zhǎng)度不斷變化,當(dāng)MN經(jīng)過(guò)圓心時(shí),有效切割長(zhǎng)度最長(zhǎng),此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流達(dá)到最大值.所以Imax==. (2)由于MN向右滑動(dòng)中電動(dòng)勢(shì)和電流大小不斷變化,且不是簡(jiǎn)單的線性變化,故難以通過(guò)E=Blv求解平均值,可以通過(guò)磁通量的平均變化率計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電流.所以, E==,I==. (3)通過(guò)電阻R的電荷量等于平均電流與時(shí)間的乘積.所以,q=It==. 例4 金屬桿MN和PQ間距為l,MP間接有電阻R,磁場(chǎng)如圖5所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬棒AB長(zhǎng)為2l,由圖示位置以A為軸,以角速度ω勻速轉(zhuǎn)過(guò)90(順時(shí)針).求該過(guò)程中(其他電阻不計(jì)): 圖5 (1)R上的最大電功率; (2)通過(guò)R的電荷量. 答案 (1) (2) 解析 AB轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,且切割長(zhǎng)度由l增至2l以后AB離開MN,電路斷開. (1)當(dāng)B端恰轉(zhuǎn)至N時(shí),E最大. Em=B2l=2Bωl2,Pm== (2)AB由初位置轉(zhuǎn)至B端恰在N點(diǎn)的過(guò)程中 ΔΦ=Bl2lsin60=Bl2 q=IΔt==. 針對(duì)訓(xùn)練2 如圖6所示,邊長(zhǎng)為50cm的正方形導(dǎo)線框,放置在B=0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.已知磁場(chǎng)方向與水平方向成37角,線框電阻為0.10Ω,求線框繞其一邊從水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向的過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線橫截面積的電荷量. 圖6 答案 1.4C 解析 設(shè)線框在水平位置時(shí)法線n方向向上,穿過(guò)線框的磁通量Φ1=BScos53=6.010-2Wb 當(dāng)線框轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí),線框平面的法線方向水平向右,與磁感線夾角θ=143,穿過(guò)線框的磁通量 Φ1=BScos143=-8.010-2Wb 通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量: Q=Δt=Δt==1.4C.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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