浙江省2018-2019版高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 第3課時 法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案 新人教版選修3-2.doc
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第3課時 法拉第電磁感應(yīng)定律 [研究選考把握考情] 知識內(nèi)容 法拉第電磁感應(yīng)定律 考試要求 加試d 教學(xué)要求 1.了解感應(yīng)電動勢,知道產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源 2.知道感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化快慢有關(guān) 3.理解磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量,能區(qū)別磁通量、磁通量變化量、磁通量變化率 4.理解法拉第電磁感應(yīng)定律,掌握表達(dá)式 5.知道導(dǎo)體垂直切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的表達(dá)式,并能進(jìn)行簡單的計算。 6.會用法拉第電磁感應(yīng)定律解決簡單的實際問題 7.了解反電動勢的概念,知道電動機(jī)由于機(jī)械故障停轉(zhuǎn)時燒毀的原因 說明 1.導(dǎo)體切割磁感線時感應(yīng)電動勢的計算,只限于l、B、v三者垂直的情形 2.不要求計算涉及反電動勢的問題 知識點一 電磁感應(yīng)定律 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1.感應(yīng)電動勢 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢,叫感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那一部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,導(dǎo)體本身的電阻相當(dāng)于電源內(nèi)阻。當(dāng)電路斷開時,無感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動勢。 2.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容:閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。 (2)表達(dá)式:E=(單匝線圈),E=n(n匝線圈)。 [要 點 精 講] 要點1 法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 (1)感應(yīng)電動勢E=n,E只與成正比,與Φ、ΔΦ的大小無關(guān)。 (2)下列是兩種常見的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的情況,其中線圈的匝數(shù)為n。 ①線圈面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化: E=nS(為B-t圖象的斜率) ②磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,線圈面積S均勻變化: E=nB。 (3)用E=n所求的一般為平均感應(yīng)電動勢,且所求的感應(yīng)電動勢為整個回路的感應(yīng)電動勢。 【例1】 有一種高速磁懸浮列車的設(shè)計方案是在每節(jié)車廂底部安裝磁鐵(磁場方向向下),并在兩條鐵軌之間沿途平放一系列線圈,下列說法正確的是( ) A.當(dāng)列車運動時,通過線圈的磁通量會發(fā)生變化 B.列車的速度越快,通過線圈的磁通量變化越快 C.列車運行時,線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.線圈中的感應(yīng)電動勢的大小與列車速度無關(guān) 解析 列車運動時安裝在每節(jié)車廂底部的磁鐵產(chǎn)生的磁場使通過線圈的磁通量發(fā)生變化,列車速度越快,通過線圈的磁通量變化越快,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,由于通過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電動勢的大小與通過線圈的磁通量的變化率成正比,與列車的速度有關(guān),由以上分析可知,選項A、B、C正確,D錯誤。 答案 ABC 名師點睛 磁通量的變化率ΔΦ/Δt決定感應(yīng)電動勢的大小,磁通量Φ最大,感應(yīng)電動勢不一定最大;磁通量為零,感應(yīng)電動勢不一定為零。 【跟蹤訓(xùn)練1】 關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小,下列說法中正確的是( ) A.穿過線圈的磁通量Φ越大,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大 B.穿過線圈的磁通量的變化量ΔΦ越大,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大 C.穿過線圈的磁通量的變化率越大,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大 D.穿過線圈的磁通量Φ等于0,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定為0 解析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比,與磁通量Φ及磁通量的變化量ΔΦ沒有必然聯(lián)系。當(dāng)磁通量Φ很大時,感應(yīng)電動勢可能很小,甚至為0。當(dāng)磁通量Φ等于0時,其變化率可能很大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會很大。所以只有選項C正確。 答案 C 要點2 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 (1)與Φ、ΔΦ沒有直接關(guān)系,Φ很大時,可能很小,也可能很大;Φ=0時,可能最大。 (2)與線圈匝數(shù)無關(guān),但感應(yīng)電動勢與匝數(shù)有關(guān)。 (3)=S中的S是指磁場區(qū)域的有效面積。 【例2】 單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸垂直于磁場,若線圈所圍面積里的磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖1所示,則( ) 圖1 A.線圈中0時刻的感應(yīng)電動勢最大 B.線圈中t1時刻的感應(yīng)電動勢最大 C.線圈中0至t1時間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4 V D.線圈中t1至t2時間內(nèi)感應(yīng)電動勢逐漸減小 解析 單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢取決于磁通量的變化率,而磁通量的變化率在Φ-t圖象中實際上是圖線上各點切線的斜率,0時刻斜率最大,t1時刻斜率最小,因此0時刻的感應(yīng)電動勢最大,而t1時刻的感應(yīng)電動勢為0。從0到t1時刻,所用時間為0.005 s,磁通量改變了210-3 Wb,則磁通量的變化率為0.4 Wb/s,因此感應(yīng)電動勢為0.4 V。從t1至t2時間內(nèi),圖線的斜率逐漸增大,所以感應(yīng)電動勢也逐漸增大。故正確選項為A、C。 答案 AC 名師點睛 在Φ-t圖象中,某時刻的感應(yīng)電動勢的大小,取決于該時刻圖線上該點切線的斜率的絕對值,斜率的絕對值越大,感應(yīng)電動勢越大;某段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢可直接應(yīng)用E=n計算。 【跟蹤訓(xùn)練2】 如圖2所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直,且一半處在磁場中,在Δt時間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為( ) 圖2 A. B. C. D. 解析 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=n=nS=n=,選項B正確。 答案 B 知識點二 導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 [基 礎(chǔ) 梳 理] 導(dǎo)體垂直于磁場運動,B、l、v兩兩垂直時,如圖3所示,感應(yīng)電動勢E=Blv。 圖3 [要 點 精 講] (1)在公式E=Blv中,l是指導(dǎo)體棒的有效切割長度,即導(dǎo)體棒在垂直于速度v方向上的投影長度,如圖4所示的幾種情況中,感應(yīng)電動勢都是E=Blv。 圖4 (2)公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場間的相對速度,當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運動時,也有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。 (3)該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論,通常用來求導(dǎo)線運動速度為v時的瞬時感應(yīng)電動勢,隨著v的變化,E也相應(yīng)變化;若v為平均速度,則E也為平均感應(yīng)電動勢。 【例3】 如圖5所示,PQRS為一正方形導(dǎo)線框,它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于線框平面,邊界MN與線框的邊成45角,E、F分別為PS和PQ的中點。關(guān)于線框中的感應(yīng)電流,正確的說法是( ) 圖5 A.當(dāng)E點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大 B.當(dāng)P點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大 C.當(dāng)F點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大 D.當(dāng)Q點經(jīng)過邊界MN時,線框中感應(yīng)電流最大 解析 當(dāng)P點開始進(jìn)磁場時,R點也開始進(jìn)磁場,這是因為PR連線與MN平行,這時切割磁感線的有效長度為最大,等于RS。所以,回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,電流也最大,選項B正確。 答案 B 【例4】 如圖6所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場,直徑CD始終與MN垂直。從D點到達(dá)邊界開始到C點進(jìn)入磁場為止,下列結(jié)論正確的是( ) 圖6 A.感應(yīng)電流方向始終沿順時針方向不變 B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力 C.感應(yīng)電動勢最大值Em=Bav D.感應(yīng)電動勢平均值=πBav 解析 由楞次定律可判定感應(yīng)電流始終沿逆時針方向,故A錯誤;由左手定則知CD段直導(dǎo)線始終受安培力,故B錯誤;當(dāng)有一半進(jìn)入磁場時,切割磁感線的有效長度最大,最大感應(yīng)電動勢為Em=Bav,C正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢的平均值===πBav,D正確。 答案 CD 知識點三 反電動勢 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1.電動機(jī)轉(zhuǎn)動時,線圈中會產(chǎn)生反電動勢,它的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動,線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動就必須向電動機(jī)提供電能,電能轉(zhuǎn)化為其他形式能。 2.若電動機(jī)工作時由于機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動,這時就沒有了反電動勢,線圈中電流會很大,可能會把電動機(jī)燒毀,這時應(yīng)立即切斷電源,進(jìn)行檢查。 [即 學(xué) 即 練] 關(guān)于反電動勢,下列說法中正確的是( ) A.只要線圈在磁場中運動就能產(chǎn)生反電動勢 B.只要穿過線圈的磁通量變化,就產(chǎn)生反電動勢 C.電動機(jī)在轉(zhuǎn)動時線圈內(nèi)產(chǎn)生反電動勢 D.反電動勢就是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢 解析 反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢,其作用是削弱電源的電動勢。產(chǎn)生反電動勢的前提是必須有電源存在,故C正確。 答案 C 1.關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小,下列說法正確的是( ) A.穿過閉合電路的磁通量最大時,其感應(yīng)電動勢一定最大 B.穿過閉合電路的磁通量為零時,其感應(yīng)電動勢一定為零 C.穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r,其感應(yīng)電動勢一定為零 D.穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r,其感應(yīng)電動勢一定不為零 解析 磁通量的大小與感應(yīng)電動勢的大小不存在內(nèi)在的聯(lián)系,選項A、B錯誤;當(dāng)磁通量由不為零變?yōu)榱銜r,閉合電路的磁通量一定改變,一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生,有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動勢,選項C錯誤,D正確。 答案 D 2.如圖7所示,閉合開關(guān)S,兩次將條形磁鐵插入閉合線圈,第一次用時0.2 s,第二次用時0.4 s,并且兩次條形磁鐵的起始和終止位置相同,則( ) 圖7 A.第一次線圈中的磁通量變化較快 B.第一次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大 C.第二次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大 D.若斷開S,電流表G均不偏轉(zhuǎn),故兩次線圈兩端均無感應(yīng)電動勢 解析 兩次線圈的磁通量變化相同,第一次時間短,則第一次線圈中磁通量變化較快,選項A正確;感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比,磁通量的變化率大,感應(yīng)電動勢大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流也大,選項B正確,選項C錯誤;斷開開關(guān),電流表不偏轉(zhuǎn),可知感應(yīng)電流為零,但感應(yīng)電動勢不為零,選項D錯誤。 答案 AB 3.為了利用海洋資源,海洋工作者有時根據(jù)水流切割地磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢來測量海水的流速。假設(shè)海洋某處的地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直分量為0.510-4 T,水平分量為0.310-4 T。水流是南北流向,將兩個電極一東一西豎直插入此處海水中。若兩電極相距10 m,與兩電極相連的靈敏電壓表讀數(shù)為0.3 mV,則海水的流速大小為( ) A.6 m/s B.60 cm/s C.1 m/s D.10 cm/s 解析 海水南北流動,將切割豎直分量的磁場,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,U=B豎直lv,解得速度v=0.6 m/s=60 cm/s。 答案 B 4.在圖8中,EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌,其電阻不計,R為電阻,C為電容器,AB為可在EF和GH上滑動的導(dǎo)體橫桿。有勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面。若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流,則當(dāng)橫桿AB( ) 圖8 A.勻速滑動時,I1=0,I2=0 B.勻速滑動時,I1≠0,I2≠0 C.加速滑動時,I1=0,I2=0 D.加速滑動時,I1≠0,I2≠0 解析 導(dǎo)體橫桿水平運動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,對整個電路,可把導(dǎo)體橫桿AB看做電源,等效電路如下圖所示。當(dāng)導(dǎo)體橫桿勻速滑動時,電動勢E不變,故I1≠0,I2=0。當(dāng)導(dǎo)體橫桿加速運動時,電動勢E不斷變大,電容器不斷充電,故I1≠0,I2≠0。 答案 D 5.如圖9所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向下,在磁場中有一邊長為l的正方形導(dǎo)線框,ab邊質(zhì)量為m,其余邊質(zhì)量不計,cd邊有固定的水平軸,導(dǎo)線框可以繞其轉(zhuǎn)動;現(xiàn)將導(dǎo)線框拉至水平位置由靜止釋放,不計摩擦和空氣阻力,金屬框經(jīng)過時間t運動到豎直位置,此時ab邊的速度為v,求: 圖9 (1)此過程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢的大?。? (2)線框運動到豎直位置時線框中感應(yīng)電動勢的大小。 解析 (1)Φ1=BS=Bl2,轉(zhuǎn)到豎直位置時Φ2=0 ΔΦ=|Φ2-Φ1|=Bl2 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,有E1==。 (2)轉(zhuǎn)到豎直位置時,bc、ad兩邊不切割磁感線,ab邊垂直切割磁感線,其大小為E2=Blv,此時求得的便是感應(yīng)電動勢。 答案 (1) (2)Blv 一、選擇題(在每小題給出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。) 1.穿過某閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象分別如圖1中的①~④所示,下列說法正確的是( ) 圖1 A.圖①有感應(yīng)電動勢,且大小恒定不變 B.圖②產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大 C.圖③在0~t1內(nèi)的感應(yīng)電動勢是t1~t2內(nèi)的2倍 D.圖④產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變大再變小 解析 感應(yīng)電動勢E=n,而對應(yīng)Φ-t圖象中圖線斜率的絕對值,根據(jù)圖線斜率的變化情況可得①中無感應(yīng)電動勢,②中感應(yīng)電動勢恒定不變,③中感應(yīng)電動勢在0~t1內(nèi)的大小是在t1~t2內(nèi)大小的2倍,④中感應(yīng)電動勢先變小再變大,選項C正確。 答案 C 2.如圖2所示,A、B兩閉合線圈用同樣導(dǎo)線繞成,A有10匝,B有20匝,兩圓線圈半徑之比為2∶1,均勻磁場只分布在B線圈內(nèi),當(dāng)磁場隨時間均勻減弱時( ) 圖2 A.A中無感應(yīng)電流 B.A、B中均有恒定的感應(yīng)電流 C.A、B中感應(yīng)電動勢之比為1∶1 D.A、B中感應(yīng)電流之比為1∶1 解析 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=n,A、B中感應(yīng)電動勢之比為1∶2,又因為R=ρ=ρ,故RA∶RB=1∶1,所以IA∶IB=1∶2,故選項A、C、D錯誤,B正確。 答案 B 3.穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒均勻地增加2 Wb,則( ) A.線圈中的感應(yīng)電動勢每秒增加2 V B.線圈中的感應(yīng)電動勢每秒減小2 V C.線圈中的感應(yīng)電動勢始終為2 V D.線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律得E==2 V,所以線圈中感應(yīng)電動勢始終為2 V,選項C正確。 答案 C 4.如圖3所示,垂直矩形金屬框的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)體棒ab垂直線框兩長邊擱在框上,ab長為l。在Δt時間內(nèi),ab向右以速度v勻速滑過距離d,則( ) 圖3 A.因右邊面積減少ld,左邊面積增大ld,則ΔΦ=B2ld,E= B.因右邊面積減少ld,左邊面積增大ld,兩邊抵消,ΔΦ=0,E=0 C.ΔΦ=Bld,所以E= D.導(dǎo)體棒ab切割磁感線,E=Blv 解析 左右兩邊可看成兩個并聯(lián)的回路,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,每個回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=,由于兩個是并聯(lián)電路,總感應(yīng)電動勢也為E=,C項正確;根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的公式E=Blv,D項正確。 答案 CD 5.鴿子體內(nèi)的電阻大約為103 Ω,當(dāng)它在地球磁場中展翅飛行時,會切割磁感線,在兩翅之間產(chǎn)生動生電動勢。若某處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為0.510-4 T,鴿子以20 m/s的速度水平滑翔,則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動生電動勢約為( ) A.30 mV B.3 mV C.0.3 mV D.0.03 mV 解析 鴿子兩翅展開可達(dá)30 cm,所以E=BLv=310-4 V=0.3 mV,選項C正確。 答案 C 6.如圖4所示,平行金屬導(dǎo)軌的間距為d,一端跨接一阻值為R的電阻,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向里,一根足夠長的直金屬棒與導(dǎo)軌成60角放置,且接觸良好,則當(dāng)金屬棒以垂直于棒的恒定速度v沿金屬導(dǎo)軌滑行時,其他電阻不計,電阻R中的電流為( ) 圖4 A. B. C. D. 解析 因磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向、棒的運動方向及棒本身三者相互垂直,故E=Blv,其中l(wèi)=,I==,選項A正確。 答案 A 7.(2017浙江省嘉興市桐鄉(xiāng)市高二期中)如圖5所示,均勻的金屬長方形線框從勻強(qiáng)磁場中以速度v勻速拉出,它的兩邊固定有帶金屬滑輪的導(dǎo)電機(jī)構(gòu),金屬框向右運動時能總是與兩邊良好接觸,一理想電壓表跨接在PQ兩導(dǎo)電機(jī)構(gòu)上,當(dāng)金屬框向右勻速拉出的過程中,已知金屬框的長為a,寬為b,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電壓表的讀數(shù)為( ) 圖5 A.恒定不變,為Bbv B.恒定不變,為Bav C.變大 D.變小 解析 由題意,當(dāng)金屬框向右勻速拉出的過程中,左邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,相當(dāng)于電源,其余部分是外電路。由公式E=BLv知,左邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于Bbv,保持不變,線框中感應(yīng)電流也不變,而PQ右側(cè)的電阻增大,由歐姆定律U=IR知,PQ間的電壓增大,則電壓表的讀數(shù)變大。根據(jù)閉合電路歐姆定律知,PQ間的電壓必定小于Bbv,C項正確,A、B、D錯誤。 答案 C 8.(2016雅禮中學(xué))一根彎成直角的導(dǎo)線放在B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場中,如圖6所示,ab=30 cm,bc=40 cm,當(dāng)導(dǎo)線以5 m/s的速度做切割磁感線運動時可能產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢的值為( ) 圖6 A.1.4 V B.1.0 V C.0.8 V D.0.6 V 解析 由題可得ac=50 cm,當(dāng)切割磁感線的有效長度L=ac=50 cm時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,最大值Em=BLv=1.0 V,選項B正確。 答案 B 9.如圖7所示,在空間中存在兩個相鄰的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場,其寬度均為L?,F(xiàn)將寬度也為L的矩形閉合線圈,從圖示位置垂直于磁場方向勻速拉過磁場區(qū)域,則在該過程中,能正確反映線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受的安培力隨時間變化的圖象是( ) 解析 由楞次定律可知,當(dāng)矩形導(dǎo)線框進(jìn)入磁場和出磁場時,安培力總是阻礙物體的運動,方向始終向左,所以外力F始終水平向右,因安培力的大小不同,故選項D是正確的,選項C是錯誤的;當(dāng)矩形導(dǎo)線框進(jìn)入磁場時,由法拉第電磁感應(yīng)定律判斷,感應(yīng)電流的大小在中間時是最大的,所以選項A、B是錯誤的。 答案 D 10.用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。如圖8所示,在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強(qiáng)磁場,磁場垂直圓環(huán)所在平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的變化率=k(k<0)。則( ) 圖8 A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 B.圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢 C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為|| D.圖中a、b兩點間的電勢差Uab=|kπr2| 解析 根據(jù)楞次定律可知,磁通量減少,圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,A選項錯誤;圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢,B選項正確;圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為||,則圓環(huán)中的電流大小為||,C選項錯誤;Uab等于kπr2的絕對值,D選項正確。 答案 BD 二、非選擇題 11.如圖9所示,線框用裸導(dǎo)線組成,cd、ef兩邊豎直放置且相互平行,導(dǎo)體棒ab水平放置并可沿cd、ef無摩擦滑動,而導(dǎo)體棒ab所在處的勻強(qiáng)磁場B2=2 T,已知ab長l=0.1 m,整個電路總電阻R=5 Ω。螺線管匝數(shù)n=4,螺線管橫截面積S=0.1 m2。在螺線管內(nèi)有圖示方向的磁場B1,若=10 T/s恒定不變時,導(dǎo)體棒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),求:(g=10 m/s2) 圖9 (1)通過導(dǎo)體棒ab的電流大?。? (2)導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m。 解析 (1)螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E=n=nS=4 V,I==0.8 A (2)導(dǎo)體棒ab所受的安培力F=B2Il=0.16 N 導(dǎo)體棒靜止時有F=mg 解得m=0.016 kg 答案 (1)0.8 A (2)0.016 kg 12.(2018湖州市高二檢測)如圖10所示,單匝矩形線圈在0.01 s內(nèi)由原始位置Ⅰ轉(zhuǎn)落至水平位置Ⅱ。已知ad=510-2 m,ab=2010-2 m,豎直向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,R1=R3=1 Ω,R2=R4=3 Ω。線圈的電阻忽略不計。求: 圖10 (1)平均感應(yīng)電動勢; (2)轉(zhuǎn)落過程中,通過各電阻的平均電流。 解析 (1)設(shè)線圈在位置Ⅰ時,穿過它的磁通量為Φ1,線圈在位置Ⅱ時,穿過它的磁通量為Φ2,則 Φ1=BSsin 30=110-2 Wb Φ2=BS=210-2 Wb 所以ΔΦ=Φ2-Φ1=110-2 Wb 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得平均感應(yīng)電動勢E==1 V (2)將具有感應(yīng)電動勢的線圈等效為電源,其外電路的總電阻R==2 Ω 根據(jù)閉合電路歐姆定律得平均總電流I==0.5 A 通過各電阻的平均電流I′==0.25 A 答案 (1)1 V (2)0.25 A- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 浙江省2018-2019版高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 第3課時 法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案 新人教版選修3-2 浙江省 2018 2019 高中物理 第四 課時 法拉第 定律 新人 選修
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