2018版高中物理第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.pdf
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1、第 4 讲 习题课 电磁感应定律的应用第 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En与EBlv的区别与联系,能够应用两个公式求解 t 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:En,E的大小与、无关(填“有关”或“无关”) t 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,且与磁感线夹角为时,EBlvsin_. (2)磁感应强度B、导线l、速度v三者两两垂直时,EBlv. 其中l指切割磁感线的有效长度 3在磁通量发生变化时
2、,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En与EBlv的区别与联系 t En t EBlv 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 t0 时,E为瞬时感应电动势,而公式EBlv 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
3、下的磁场,MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其 间距L0.2m 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B2T 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)5 m/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,EUL2V. (1)由ES得: T/s50 T/s B t B t E S 2 0.2 0.2 (2)由EBLv得:vm/s5
4、m/s E BL 2 2 0.2 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绕b点匀速转动, 则ab两端电动势的大小EBl2(推导见下面例 2) 1 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在纸面内以角速度匀速转动, 已知abbc43,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 3 A.BL2 BBL2 16 98 25 98 C.BL2 DBL2 9 49 9 98 答案 B 解析 由题知abbc43, 金属棒总长为L, 则abL,bcL,
5、则ca间的长度l 4 7 3 7 ab2bc2 L,abc棒以a端为轴在纸面内以角速度匀速转动,则c、a间的电势差大小UcaEca 5 7 1 2 Bl2B 2 BL2,故选 B. 1 2( 5 7L) 25 98 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 t时间内: n, ,又q t,所以qn.EE t I E R I R 其中 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S100cm2的金属环,电阻为R0.1,环中磁场的变化 规律如图乙所示,且磁场方
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