新高中物理 第一章 5 习题课 电磁感应问题的分析课件 粤教版选修32.ppt

第一章 电磁感应 目标定位 1 知道公式与e blv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 知识探究 1 e n适用于任何情况 但一般用于求平均感应电动势 当 t 0时 e为瞬时值 问题设计 2 e blv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d 0 5m 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2m 在t 0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 rl rab 5 答案0 1a 2 恒力f的大小 解析因灯泡亮度不变 故在t 4s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 i il 0 1a恒力大小 f f安 bid 0 1n答案0 1n 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 e2 e1 0 5v 答案0 8kg 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5m 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 2t 问 1 3s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 3s末 夹在导轨间导体的长度为 2 3s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n 1000匝 线圈面积s 300cm2 线圈的电阻r 1 线圈外接一个阻值r 4 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s0 200cm2 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4s内磁通量的变化量 图4 解析磁通量 bs0 0 4 200 10 4wb 8 10 3wb因此磁通量的变化为 0 2 200 10 4wb 4 10 3wb答案8 10 3wb4 10 3wb 2 前4s内的平均感应电动势 答案1v 3 4s内通过r的电荷量 所以q 0 8c 答案0 8c 自我检测 1 2 3 4 如图5所示 水平的导轨间距l1 0 5m ab杆到导轨左端的距离l2 0 8m 由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻r 0 2 垂直导轨的方向有竖直向下的匀强磁场 磁感应强度b0 1t 重物的质量m 0 04kg 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 2t s的变化率均匀地增大 试求当t为多少秒时 m刚好离开地面 取g 10m s2 图5 1 2 3 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 t 5s 答案5s 2 e blv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l 0 4m 轨道左侧连接一定值电阻r 0 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m 0 1kg 电阻r 0 2 回路中其余电阻不计 整个电路处在磁感应强度b 0 5t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a 2m s2由静止开始做匀加速直线运动 求 1 2 3 4 图6 1 2 3 4 1 5s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5s末速度为v 所以v at 10m s 根据法拉第电磁感应定律 e blv 解得e 2v答案2v 1 2 3 4 2 5s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d c答案2ad c 1 2 3 4 3 5s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f f安 ma其中 f安 bil 0 4nf f安 ma 解得f 0 6n答案0 6n 3 电磁感应中的电量问题 双选 如图7所示是测量通电螺线管内部磁感应强度的一种装置 把一个很小的测量线圈放在待测处 测量线圈平面与螺线管轴线垂直 将线圈与可以测量电荷量的冲击电流计g串联 当将双刀双掷开关k由位置1拨到位置2时 测得通过测量线圈的电荷量为q 已知测量线圈的匝数为n 截面积为s 测量线圈和g串联回路的总电阻为r 下列判断正确的是 1 2 3 4 图7 1 2 3 4 1 2 3 4 答案bd 1 2 3 4 4 电磁感应中的电荷量问题 如图8甲所示 横截面积为s 0 20m2 匝数为n 100匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中 该匀强磁场的磁感应强