高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 1_3 探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小教師用書 滬科版選修3-2
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1.3 探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的意義. 2.知道磁通量的變化率,理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容.(重點(diǎn)) 3.掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的公式并會(huì)應(yīng)用.(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 4.掌握公式E=Blv的推導(dǎo)過(guò)程,并會(huì)應(yīng)用它解題.(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 法拉第電磁感應(yīng)定律 1.探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的意義 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源. (2)實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 快速插入 電流表示數(shù)大 慢慢插入 電流表示數(shù)小 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量變化的快慢有關(guān) 2.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)定律內(nèi)容 閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比. (2)表達(dá)式:E=n. 1.線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.() 2.線圈所處的磁場(chǎng)越強(qiáng),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.() 3.線圈中磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.(√) 1.能否說(shuō)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化大小有關(guān)? 【提示】 不能,磁通量變化大小指ΔΦ,而磁通量變化快慢是,兩者不同. 2.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,閉合電路產(chǎn)生了感應(yīng)電流,這個(gè)電路中的電源是哪一部分? 【提示】 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路相當(dāng)于電源. 法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式E=n. 探討1:公式中磁通量的變化量ΔΦ,磁通量的變化率與線圈的匝數(shù)有關(guān)嗎?感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與線圈的匝數(shù)有關(guān)嗎? 【提示】 磁通量的變化量ΔΦ、磁通量的變化率與匝數(shù)無(wú)關(guān);感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比. 探討2:公式E=n什么情況表示平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?什么情況表示瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)? 【提示】 Δt較長(zhǎng)時(shí)表示平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); Δt趨于零時(shí),表示瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). 1.Φ,ΔΦ、的對(duì)比 物理量 單位 物理意義 計(jì)算公式 磁通量Φ Wb 表示某時(shí)刻或某位置時(shí)穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)的多少 Φ=BS⊥ 磁通量的變化量ΔΦ Wb 表示在某一過(guò)程中穿過(guò)某一面積的磁通量變化的多少 ΔΦ=Φ2-Φ1 磁通量的變化率 Wb/s 表示穿過(guò)某一面積的磁通量變化的快慢 = 2.決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小的因素 (1)電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與電路中磁通量的大小無(wú)關(guān),與磁通量變化的大小無(wú)關(guān),與磁通量變化的快慢有關(guān). (2)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這個(gè)回路的磁通量的變化率成正比.若產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路是一個(gè)n匝線圈,且穿過(guò)每匝線圈的磁通量變化率都相同,則整個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的數(shù)學(xué)表達(dá)式為E=n. 3.對(duì)公式E=n的理解 (1)當(dāng)Δt較長(zhǎng)時(shí),E=n求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);當(dāng)Δt趨于零時(shí),E=n求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (2)若電路的磁通量變化僅由B的變化引起,則E=nS;若電路的磁通量變化僅由S的變化引起,則E=nB. 1.將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述正確的是( ) A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B.穿過(guò)線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C.穿過(guò)線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 【解析】 由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E與n有關(guān),與即磁通量變化的快慢成正比,所以A、B錯(cuò)誤,C正確.由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化,即原磁通量增加,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反;原磁通量減小,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向,故D錯(cuò)誤. 【答案】 C 2.如圖131所示,半徑為r的n匝線圈套在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形abcd之外,勻強(qiáng)磁場(chǎng)局限在正方形區(qū)域內(nèi)且垂直穿過(guò)正方形,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以均勻變化時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000021】 圖131 A.πr2 B.L2 C.nπr2 D.nL2 【解析】 磁場(chǎng)的有效面積S=L2,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E=n=nL2,選項(xiàng)D正確. 【答案】 D 3.(多選)單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過(guò)線圈的磁通量Ф隨時(shí)間t的變化圖像如圖132所示,則( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000022】 圖132 A.在t=0時(shí),線圈中磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大 B.在t=110-2 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 C.在t=210-2 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 D.在0~210-2 s時(shí)間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零 【解析】 由法拉第電磁感應(yīng)定律知E∝,故t=0及t=210-2 s時(shí)刻,=0,E=0,A錯(cuò),C對(duì).t=110-2 s時(shí),最大,E最大,B對(duì).0~210-2 s,ΔΦ≠0,E≠0,D錯(cuò). 【答案】 BC 對(duì)表達(dá)式E=n的三點(diǎn)提醒 (1)用圖像分析問(wèn)題時(shí),首先應(yīng)確定縱橫坐標(biāo)含義,清楚圖像的斜率、截距等的含義. (2)用E=n求解平均電動(dòng)勢(shì)時(shí),用ΔΦ=Φ2-Φ1求磁通量的變化量. (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化時(shí),=S. 導(dǎo) 體 切 割 磁 感 線 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 1.導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí):E=BLv. 2.導(dǎo)線不垂直切割磁感線時(shí),即v與B有一夾角θ,如圖133所示.此時(shí)可將導(dǎo)線的速度v向垂直于磁感線和平行于磁感線兩個(gè)方向分解,則分速度v2=vcos θ不使導(dǎo)線切割磁感線,使導(dǎo)線切割磁感線的分速度v1=vsin θ,從而使導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv1=BLvsin θ. 圖133 1.條形磁鐵插入(或抽出)線圈的速度越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.(√) 2.如圖134甲所示,線圈以恒定速度v從圖示位置向上離開磁場(chǎng)過(guò)程中感應(yīng)電流逐漸變大.() 3.如圖134乙所示,導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Blv.(√) 甲 乙 圖134 導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線時(shí),導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速度越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大嗎? 【提示】 導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與垂直磁感線的分速度大小有關(guān),而速度大,垂直磁感線方向的分速度不一定大,所以導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定越大. 如圖135所示電路中,閉合電路的一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l,以速度v勻速切割磁感線. 圖135 探討1:在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1,線框面積的變化量為多少? 【提示】 線框面積的變化量為ΔS=lvΔt. 探討2:穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為多少? 【提示】 穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為ΔΦ=BΔS=BlvΔt. 探討3:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是多少? 【提示】 據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E==Blv. 1.在E=BLv的公式中三個(gè)物理量B、L、v必須兩兩垂直.若不垂直可分解到垂直的方向上求解.三個(gè)參量中任兩個(gè)平行則E=0. 2.公式中L為導(dǎo)體切割磁感線的有效直長(zhǎng)度.若導(dǎo)線為彎曲的,則應(yīng)取跟B和v垂直的有效直長(zhǎng)度,如圖136所示. 圖136 3.該式適用于導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度相等時(shí),即導(dǎo)體平動(dòng)時(shí).當(dāng)導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),E=BL2ω.如圖137所示.(推導(dǎo)思路:E=BL,而=) 圖137 4.該公式通常用來(lái)求導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì),若v為平均速度,則E為平均電動(dòng)勢(shì). 5.公式E=n與E=Blvsin θ的區(qū)別與聯(lián)系: E=n E=Blvsin θ 研究對(duì)象 某個(gè)回路 回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體 區(qū) 別 研究?jī)?nèi)容 (1)求的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E與某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)(2)當(dāng)Δt→0時(shí),E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)若v為瞬時(shí)速度,公式求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (2)若v為平均速度,公式求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (3)當(dāng)B、l、v三者均不變時(shí),平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等 適用范圍 對(duì)任何電路普遍適用 只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況 聯(lián)系 (1)E=Blvsin θ可由E=n在一定條件下推導(dǎo)出來(lái) (2)整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí),回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零 4.一根導(dǎo)體棒ab在垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中自由下落,并始終保持水平方向且與磁場(chǎng)方向垂直.如圖138所示,則有( ) 圖138 A.Uab=0 B.Ua>Ub,Uab保持不變 C.Ua≥Ub,Uab越來(lái)越大 D.Ua<Ub,Uab越來(lái)越大 【解析】 ab棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí),可由右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閍→b,所以Ub>Ua,由Uab=E=Blv及棒自由下落時(shí)v越來(lái)越大,可知Uab越來(lái)越大,D項(xiàng)正確. 【答案】 D 5.(2015海南高考)如圖139所示,空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε;將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε′,則等于( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000023】 圖139 A. B. C.1 D. 【解析】 由法拉第電磁感應(yīng)定律知直金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)其兩端電動(dòng)勢(shì)ε=BLv,將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且互相垂直的折線,并放于與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的平面內(nèi),并沿折線夾角平分線的方向以相同的速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),ε′=BLv,則==.因此B對(duì),A、C、D錯(cuò). 【答案】 B 6.(2015全國(guó)卷Ⅱ)如圖1310所示,直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向平行于ab邊向上.當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000024】 圖1310 A.Ua>Uc,金屬框中無(wú)電流 B.Ub >Uc,金屬框中電流方向沿a-b-c-a C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無(wú)電流 D.Ubc=Bl2ω,金屬框中電流方向沿a-c-b-a 【解析】 金屬框abc平面與磁場(chǎng)平行,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量始終為零,所以無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤.轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中bc邊和ac邊均切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由右手定則判斷Ua<Uc,Ub<Uc,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式得Ubc=-Bl2ω,選項(xiàng)C正確. 【答案】 C 應(yīng)用E=n時(shí)注意的事項(xiàng) (1)用E=n所求的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為整個(gè)閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì),整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí),其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零. (2)一般來(lái)說(shuō),用E=n求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方便些;而用E=Blvsin θ求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方便些. 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(三) (建議用時(shí):45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.下列幾種說(shuō)法中正確的是( ) A.線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 B.線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 C.線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 D.線圈中磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 【解析】 本題考查對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解,關(guān)鍵是抓住感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通量的變化率成正比.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通量的大小、磁通量變化量的大小以及磁場(chǎng)的強(qiáng)弱均無(wú)關(guān)系,它由磁通量的變化率決定,故選D. 【答案】 D 2.一根直導(dǎo)線長(zhǎng)0.1 m,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),則關(guān)于導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A.一定為0.1 V B.可能為零 C.可能為0.01 V D.最大值為0.1 V 【解析】 當(dāng)B、L、v互相垂直時(shí),導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大:E=Blv=0.10.110 V=0.1 V,考慮到它們的空間位置關(guān)系B、C、D都有可能,A錯(cuò). 【答案】 A 3.如圖1311所示,在半徑為R的虛線圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化關(guān)系為B=B0+kt,在磁場(chǎng)外距圓心O為2R處有一半徑恰為2R的半圓導(dǎo)線環(huán)(圖中實(shí)線),則導(dǎo)線環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000025】 圖1311 A.0 B.kπR2 C. D.2kπR2 【解析】 由E=n==πR2k可知選項(xiàng)C正確. 【答案】 C 4.(多選)如圖1312所示為地磁場(chǎng)磁感線分布的示意圖.我國(guó)處在地球的北半球,飛機(jī)在我國(guó)上空勻速地巡航,機(jī)翼保持水平,飛機(jī)高度不變,由于地磁場(chǎng)的作用,金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差.設(shè)飛行員左側(cè)機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1,右側(cè)機(jī)翼末端處電勢(shì)為φ2.則( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000026】 圖1312 A.若飛機(jī)從西向東飛,φ1比φ2高 B.若飛機(jī)從東向西飛,φ2比φ1高 C.若飛機(jī)從南向北飛,φ1比φ2高 D.若飛機(jī)從北向南飛,φ2比φ1高 【解析】 在北半球,地磁場(chǎng)是斜向下的,存在豎直向下的磁場(chǎng)分量,飛機(jī)在水平飛行過(guò)程中,機(jī)翼就會(huì)切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),應(yīng)用右手定則可以判斷兩邊機(jī)翼的電勢(shì)高低問(wèn)題.伸開右手,讓大拇指與其余四指在同一平面內(nèi),并且垂直,讓磁感線穿過(guò)手心,即手心朝上,大拇指指飛機(jī)的飛行方向,其余四指指的方向就是感應(yīng)電流的方向,由于不是閉合電路,電路中只存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),仍然按照有電流來(lái)判斷,整個(gè)切割磁感線的兩邊機(jī)翼就是電源,在電源內(nèi)部,電流是從低電勢(shì)處流向高電勢(shì)處的,因此不管飛機(jī)向哪個(gè)方向飛行,都是飛行員左邊機(jī)翼末端電勢(shì)高,即A、C選項(xiàng)正確.故選A、C. 【答案】 AC 5.如圖1313所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán),導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P、Q為電容器的兩個(gè)極板,磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變化,t=0時(shí),P、Q兩板電勢(shì)相等,兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑,經(jīng)時(shí)間t,電容器P板( ) 圖1313 A.不帶電 B.所帶電荷量與t成正比 C.帶正電,電荷量是 D.帶負(fù)電,電荷量是 【解析】 磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變化,由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E==S=kS,而S=,經(jīng)時(shí)間t電容器P板所帶電荷量Q=EC=;由楞次定律知電容器P板帶負(fù)電,故D選項(xiàng)正確. 【答案】 D 6.一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁場(chǎng)方向垂直,先保持線框的面積不變,將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍.接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,在1 s時(shí)間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半,先后兩個(gè)過(guò)程中,線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為( ) A. B.1 C.2 D.4 【解析】 E感=n,設(shè)原來(lái)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線框的面積為S,則前半段過(guò)程E感=n=n=n,后半段過(guò)程E感=n=n=n,時(shí)間t相等,因此先后兩個(gè)過(guò)程線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,比值為1,故B項(xiàng)正確. 【答案】 B 7.(2015重慶高考)如圖1314為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa-φb( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000028】 圖1314 A.恒為 B.從0均勻變化到 C.恒為- D.從0均勻變化到- 【解析】 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n=n,由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì),因磁場(chǎng)均勻變化,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,因此a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差恒為φa-φb=-n,選項(xiàng)C正確. 【答案】 C 8.(多選)如圖1315所示,空間存在兩個(gè)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向相反且垂直紙面,MN、PQ為其邊界,OO′為其對(duì)稱軸,一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉合回路abcd,回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO′對(duì)稱的位置時(shí)( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000028】 圖1315 A.穿過(guò)回路的磁通量為零 B.回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Blv0 C.回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较? D.回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同 【解析】 線框關(guān)于OO′對(duì)稱時(shí),左右兩側(cè)磁通量大小相等,磁場(chǎng)方向相反,合磁通量為0,故A項(xiàng)正確;根據(jù)右手定則,cd的電動(dòng)勢(shì)方向由c到d,ab的電動(dòng)勢(shì)方向由a到b,且大小均為Blv0,故閉合回路的電動(dòng)勢(shì)為2Blv0,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?,故B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則,ab和cd邊所受安培力方向均向左,方向相同,故D項(xiàng)正確. 【答案】 ABD [能力提升] 9.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),則在移出過(guò)程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是( ) 【解析】 在四個(gè)圖中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等.線框中感應(yīng)電流大小也相等,設(shè)電流為I,線框每邊電阻為r.則在A、C、D三項(xiàng)中ab邊均是電源的負(fù)載,故Uab=Ir.而在B項(xiàng)中ab是電源,Uab為路端電壓,外電阻為3r,即Uab=3Ir.因此答案應(yīng)選B. 【答案】 B 10.(多選)如圖1316是法拉第研制成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖.將銅盤放在磁場(chǎng)中,且磁場(chǎng)在銅盤范圍之內(nèi).讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤,圖中a、b導(dǎo)線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤,就可以使閉合電路獲得電流.若圖中銅盤半徑為L(zhǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路總電阻為R,從上往下看逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤的角速度為ω.則下列說(shuō)法正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000029】 圖1316 A.回路中電流大小恒定 B.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 C.回路中有大小和方向做周期性變化的電流 D.若將勻強(qiáng)磁場(chǎng)改為非勻強(qiáng)磁場(chǎng),轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤,燈泡中不會(huì)有電流流過(guò) 【解析】 銅盤在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線.相當(dāng)于長(zhǎng)度為L(zhǎng)的無(wú)數(shù)條導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),其大小為E=BL2ω,根據(jù)歐姆定律,回路中感應(yīng)電流大小恒定,故選項(xiàng)A正確;根據(jù)右手定則可判斷銅盤中心為電源正極,銅盤邊緣為電源負(fù)極,所以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,故選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;因題圖中a、b導(dǎo)線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi),即處在同一豎直平面內(nèi),當(dāng)將勻強(qiáng)磁場(chǎng)改為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí).銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)回路中同樣產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】 AB 11.如圖1317甲所示,一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n=1 000,線圈面積S=300 cm2,線圈的電阻r=1 Ω,線圈外接一個(gè)阻值R=4 Ω的電阻,線圈內(nèi)有一方向垂直線圈平面向里的圓形磁場(chǎng),圓形磁場(chǎng)的面積S0=200 cm2,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示.求: 甲 乙 圖1317 (1)第4秒時(shí)線圈的磁通量及前4 s內(nèi)磁通量的變化量; (2)前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); (3)4 s內(nèi)通過(guò)R的電荷量. 【解析】 (1)磁通量Φ=BS0=0.420010-4Wb=810-3Wb 磁通量的變化量為:ΔΦ=0.220010-4Wb=410-3Wb (2)由圖像可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率 =0.05 T/s 前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=nS0=1 0000.020.05 V=1 V (3)電路中平均電流=,q=t 通過(guò)R的電荷量q=n 所以q=0.8 C. 【答案】 (1)810-3Wb 410-3Wb (2)1 V (3)0.8 C 12.如圖1318甲所示,固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌,間距d=0.5 m.右端接一阻值為4 Ω的小燈泡L,在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙規(guī)律變化.CF長(zhǎng)為2 m.在t=0時(shí),金屬棒ab從圖中位置由靜止在恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)到EF位置,整個(gè)過(guò)程中,小燈泡亮度始終不變.已知ab金屬棒電阻為1 Ω,求: 【導(dǎo)學(xué)號(hào):72000030】 甲 乙 圖1318 (1)通過(guò)小燈泡的電流; (2)恒力F的大??; (3)金屬棒的質(zhì)量. 【解析】 (1)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),電路總電阻R總=RL+Rab=5 Ω 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E1==S=0.5 V 燈泡中的電流為:IL==0.1 A (2)因燈泡亮度不變,故在t=4 s末金屬棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng),且做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)金屬棒中的電流: I=IL=0.1 A 恒力大?。篎=FA=BId=0.1 N (3)因燈泡亮度不變,金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E2=E1=0.5 V 金屬棒在磁場(chǎng)中的速度:v==0.5 m/s 金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)的加速度為:a==0.125 m/s2 故金屬棒的質(zhì)量為:m==0.8 kg 【答案】 (1)0.1 A (2)0.1 N (3)0.8 kg- 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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- 高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 1_3 探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小教師用書 滬科版選修3-2 電磁感應(yīng) 現(xiàn)代 生活 _3 探究 感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì) 大小 教師 滬科版 選修
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