高中物理 第1章 电磁感应 习题课 电磁感应定律的应用学案 鲁科版选修3-2-鲁科版高二选修3-2物理学案VIP免费

第4讲习题课电磁感应定律的应用[目标定位]1.进一步理解公式E＝n与E＝Blv的区别与联系，能够应用两个公式求解感应电动势.2.利用法拉第电磁感应定律解决转动问题和电荷量问题．1．法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比．(2)公式：E＝n，E的大小与Φ、ΔΦ无关(填“有关”或“无关”)2．导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体的运动方向与导体本身垂直，且与磁感线夹角为α时，E＝Blvsin_α.(2)磁感应强度B、导线l、速度v三者两两垂直时，E＝Blv.其中l指切割磁感线的有效长度．3．在磁通量发生变化时，若电路闭合有感应电流，若电路不闭合无感应电流，但有感应电动势(填“有”或“无”)．产生感应电动势的导体相当于电源．一、公式E＝n与E＝Blv的区别与联系E＝nE＝Blv区别一般求平均感应电动势，E与某段时间或某个过程相对应一般求瞬时感应电动势，E与某个时刻或某个位置相对应研究对象为整个回路研究对象为切割磁感线的导体计算由于B、S变化引起的感应电动势较方便计算导体切割磁感线所产生的感应电动势较方便联系两公式是统一的，当Δt―→0时，E为瞬时感应电动势，而公式E＝Blv中的速度如果是平均速度，则求出的感应电动势为平均感应电动势例1如图1所示，空间存在方向竖直向下的磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2m．额定电压为2V的小灯泡接在导轨一端，ab是跨接在导轨上内阻不计的导体棒，开始时ab与NQ的距离为0.2m.图1(1)若导体棒固定不动，要使小灯泡正常发光，磁感应强度随时间的变化率是多大？(2)若磁感应强度保持B＝2T不变，ab匀速向左运动，要使小灯泡正常发光，ab切割磁感线的速度是多大？答案(1)50T/s(2)5m/s解析由于ab电阻不计，所以小灯泡两端的电压即为电动势，E＝UL＝2V.(1)由E＝·S得：＝＝T/s＝50T/s(2)由E＝BLv得：v＝＝m/s＝5m/s二、导体切割磁感线—转动问题分析如图2所示，长为l的金属棒ab在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕b点匀速转动，则ab两端电动势的大小E＝Bl2ω(推导见下面例2)．图2例2如图3所示，一根弯成直角的金属棒abc绕其一端a在纸面内以角速度ω匀速转动，已知ab∶bc＝4∶3，金属棒总长为L，若加一个垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，则棒两端的电势差Uca为()图3A.BL2ωB．BL2ωC.BL2ωD．BL2ω答案B解析由题知ab∶bc＝4∶3，金属棒总长为L，则ab＝L，bc＝L，则ca间的长度l＝＝L，abc棒以a端为轴在纸面内以角速度ω匀速转动，则c、a间的电势差大小Uca＝Eca＝Bl2ω＝B·2ω＝BL2ω，故选B.三、电磁感应中的电荷量问题设感应电动势的平均值为，则在Δt时间内：＝n，＝，又q＝Δt，所以q＝n.其中ΔΦ对应某过程磁通量的变化，R为回路的总电阻，n为电路的匝数．注意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算．例3如图4甲所示，有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场的变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直纸面向里，在t1到t2时间内，通过金属环某横截面的电荷量是多少？图4答案0.01C解析由法拉第电磁感应定律知金属环中产生的感应电动势E＝n，由闭合电路的欧姆定律知金属环中的感应电流为I＝.通过金属环截面的电荷量q＝I·Δt＝＝C＝0.01C.例4如图5所示，闭合导线框abcd的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3s时间拉出，拉动过程中导线ab所受安培力为F1，通过导线横截面的电量为q1；第二次用0.9s时间拉出，拉动过程中导线ab所受安培力为F2，通过导线横截面的电量为q2，则()图5A．F1F2，q1＝q2答案D解析两次拉出过程，穿过线框的磁通量变化相等，ΔΦ1＝ΔΦ2，而通过导线横截面的电量q＝n，故q1＝q2，据E＝n，又Δt1<Δt2，因此电动势E1>E2，闭合回路电流I1>I2再据F＝BIl知：F1>F2，故选项D正确.公式E＝n和E＝Blv的应用1．如图6所示，闭合线圈放在匀强磁场中，线圈平面和磁感线方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化．用下述哪一种方法可使线圈中的感应电流增加一倍()图6A．使线圈的匝数增加一倍B．使线圈的面积增加一倍C．使线...