新高中物理 第一章 5 习题课 电磁感应问题的分析课件 粤教选修32.ppt
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1、第一章电磁感应目标定位1.知道公式 与EBLv的区别和联系,能够应用两个公式求解感应电动势.2.掌握电磁感应问题中感应电荷量求解的基本思路和方法学案5习题课:电磁感应问题的分析知识探究自我检测32021/8/8 星期日知识探究1.En 适用于任何情况,但一般用于求平均感应电动势,当t0时,E为瞬时值.问题设计2.EBLv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式.(1)当v为平均速度时,E为平均感应电动势.(2)当v为瞬时速度时,E为瞬时感应电动势.(3)当回路中同时存在两部分导体切割磁感线产生的感应电动势时,总感应电动势在两者方向相同时相加,方向相反时相减(方向相同或相反是指感应电流
2、在回路中的方向).例1如图1甲所示,固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨,间距d0.5 m.右端接一阻值为4 的小灯泡L,在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B按如图乙规律变化.CF长为2 m.在t0时,金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置,整个过程中,小灯泡亮度始终不变.已知ab金属棒电阻为1,求:(1)通过小灯泡的电流;图1解析金属棒未进入磁场时,电路总电阻R总RLRab5 答案0.1 A(2)恒力F的大小;解析因灯泡亮度不变,故在t4 s末金属棒刚好进入磁场,且做匀速运动,此时金属棒中的电流强度:IIL0.1 A恒力大小:FF安BId0.1 N答案0.1
3、 N(3)金属棒的质量.解析因灯泡亮度不变,金属棒在磁场中运动时,产生的感应电动势为:E2E10.5 V答案0.8 kg例2如图2所示,导轨OM和ON都在纸面内,导体AB可在导轨上无摩擦滑动,若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑,导体与导轨都足够长,它们每米长度的电阻都是0.2,磁场的磁感应强度为0.2 T.问:(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少?此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大?回路中的电流为多少?图2解析夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势.3 s末,夹在导轨间导体的长度为:(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少?此过程中的平均感应电动势
4、为多少?二、电磁感应中的电荷量问题注意: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3所示,将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间成“8”字型,并使上、下两圆半径相等.如果环的电阻为R,则此过程中流过环的电荷量为()图2答案B例4如图4甲所示,一个圆形线圈的匝数n1 000匝,线圈面积S300 cm2,线圈的电阻r1,线圈外接一个阻值R4 的电阻,线圈内有一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场,圆形磁场的面积S0200 cm2,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.求:(1)第4秒时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量;图4解析磁通
5、量BS00.4200104 Wb8103 Wb因此磁通量的变化为:0.2200104Wb4103 Wb答案8103 Wb4103 Wb(2)前4 s内的平均感应电动势;答案 1 V(3)4 s内通过R的电荷量.所以q0.8 C.答案0.8 C自我检测1 1 2 2 3 3 4 4 如图5所示,水平的导轨间距L10.5 m,ab杆到导轨左端的距离L20.8 m,由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻R0.2,垂直导轨的方向有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B01 T,重物的质量M0.04 kg,用细绳通过定滑轮与ab杆的中点相连,各处的摩擦均可忽略不计.现使磁感应强度以 0.2 T/s的变化率均匀地增
6、大,试求当t为多少秒时,M刚好离开地面(取g10 m/s2)?图51 1 2 2 3 3 4 4解析根据法拉第电磁感应定律,感应电动势重物刚好离开地面时F安Mg 联立上述四个方程解得:t5 s.答案5 s2.(EBLv的理解与应用)如图6所示,在水平面内固定着足够长且光滑的平行金属轨道,轨道间距L0.4 m,轨道左侧连接一定值电阻R0.8.将一金属直导线ab垂直放置在轨道上形成闭合回路,导线ab的质量m0.1 kg、电阻r0.2,回路中其余电阻不计.整个电路处在磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中,B的方向与轨道平面垂直.导线ab在水平向右的拉力F作用下,沿力的方向以加速度a2 m/s2由静止开
7、始做匀加速直线运动,求:1 1 2 2 3 3 4 4图61 1 2 2 3 3 4 4(1)5 s末的感应电动势大小;解析由于导体棒ab做匀加速直线运动,设它在第5 s末速度为v,所以vat10 m/s,根据法拉第电磁感应定律:EBLv,解得E2 V答案2 V1 1 2 2 3 3 4 4(2)5 s末通过R电流的大小和方向;解析根据闭合电路欧姆定律:根据闭合电路欧姆定律:方向dc答案2 Adc1 1 2 2 3 3 4 4(3)5 s末,作用在ab金属杆上的水平拉力F的大小.解析因为金属直导线ab做匀加速直线运动,故FF安ma其中:F安BIL0.4 NFF安ma,解得F0.6 N答案0.6
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