粵教物理選修3215電磁感應規(guī)律的應用學案

1、1.5 電磁感應規(guī)律的應用 學案（粵教版選修3-2）1情景分析：如圖1所示，銅棒Oa長為L，磁場的磁感應強度為B，銅棒在垂直于勻強磁場的平面上繞O點以角速度勻速轉動，則棒切割磁感線的等效速度v，產(chǎn)生的感應電動勢EBL2，由右手定則可判定銅棒的O端電勢較高圖12如圖2所示，導體棒ef沿著導軌面向右勻速運動，導軌電阻不計導體棒ef相當于電源，e是正極，f是負極，電源內部電流由負極流向正極；R和Rg構成外電路，外電路中電流由電源正極流向負極圖23電磁感應中的能量：在由導體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象中，導體克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉化為電能，即電能是通過克服安培力做功轉變來的4正在轉

2、動的電風扇葉片，一旦被卡住，電風扇電動機的溫度上升，時間一久，便發(fā)生一種焦糊味，十分危險，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是_答案見解析解析電風扇葉片一旦卡住，這時反電動勢消失，電阻很小的線圈直接連在電源的兩端，電流會很大，所以電風扇電動機的溫度很快上升，十分危險5當穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時，下列說法中正確的是()A線圈中一定有感應電流B線圈中一定有感應電動勢C感應電動勢的大小跟磁通量的變化成正比D感應電動勢的大小跟線圈的電阻有關答案B解析產(chǎn)生感應電流的條件與產(chǎn)生感應電動勢的條件是不同的，只有電路閉合且磁通量發(fā)生變化才能產(chǎn)生感應電流，不管電路是否閉合，只要磁通量變化，就一定有感應電動勢產(chǎn)生感應電動勢只與磁

3、通量的變化快慢和線圈的匝數(shù)有關6如圖3所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置的金屬棒ab以水平速度v拋出，且棒與磁場垂直，設棒在落下的過程中方向不變且不計空氣阻力，則金屬棒在運動的過程中產(chǎn)生的感應電動勢大小變化情況是()圖3A越來越大 B越來越小C保持不變 D無法判斷答案C解析在運用公式EBLv進行感應電動勢的運算時，要注意該公式中B、L、v三者必須互相垂直如果不互相垂直，要進行相應的分解后運用分量代入運算本題中切割速度為金屬棒的水平分速度，水平分速度不變，故感應電動勢大小保持不變，選C.7如圖4所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并

4、良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()圖4A棒的機械能增加量B棒的動能增加量C棒的重力勢能增加量D電阻R上放出的熱量答案A解析棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用由動能定理：WFWGW安Ek得WFW安Ekmgh，即力F做的功與安培力做功的代數(shù)和等于機械能的增量，A項正確【概念規(guī)律練】知識點一法拉第電機模型的分析1如圖5所示，長為L的金屬棒ab，繞b端在垂直于勻強磁場的平面內以角速度勻速轉動，磁感應強度為B，求ab兩端的電勢差圖5答案BL2解析方法一棒上各處速

5、率不等，故不能直接用公式EBLv求解，由vr可知，棒上各點線速度跟半徑成正比，故可用棒的中點的速度作為平均切割速度代入公式計算由L/2，有BLBL2，由右手定則判斷ab，即Uab0，故UabBL2方法二用En來求解設經(jīng)過t時間ab棒掃過的扇形面積為SLtLL2t變化的磁通量為BSBL2t，所以EnnBBL2(n1)由右手定則判斷ab所以a、b兩端的電勢差為BL2.點評當導體棒轉動切割磁感線時，若棒上各處磁感應強度B相同，則可直接應用公式EBL2.2如圖6所示，長為L的導線下懸一小球，在豎直向上的勻強磁場中做圓錐擺運動，圓錐的偏角為，擺球的角速度為，磁感應強度為B，則金屬導線中產(chǎn)生的感應電動勢大

6、小為_圖6答案BL2sin2 解析導線的有效長度為LLsin 電動勢EBL2BL2sin2 點評導體在磁場中轉動，導線本身與磁場并不垂直，應考慮切割磁感線的有效長度知識點二電磁感應中的電路問題3如圖7所示，長為L0.2 m、電阻為r0.3 、質量為m0.1 kg的金屬棒CD垂直放在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導軌上，兩導軌間距也為L，棒與導軌接觸良好，導軌電阻不計，導軌左端接有R0.5 的電阻，量程為03.0 A的電流表串聯(lián)在一條導軌上，量程為01.0 V的電壓表接在電阻R的兩端，垂直導軌平面的勻強磁場向下穿過平面現(xiàn)以向右恒定的外力F使金屬棒右移，當金屬棒以v2 m/s的速度在導軌平面上勻速

7、滑動時，觀察到電路中的一個電表正好滿偏，而另一電表未滿偏問：圖7 (1)此時滿偏的電表是什么表？說明理由(2)拉動金屬棒的外力F有多大(3)導軌處的磁感應強度多大？答案(1)見解析(2)1.6 N(3)4 T解析(1)假設電流表滿偏，則I3 A，R兩端電壓UIR30.5 V1.5 V，將大于電壓表的量程，不符合題意，故滿偏電表應該是電壓表(2)由能量關系，電路中的電能應是外力做功轉化來的，所以有FvI2(Rr)，I，兩式聯(lián)立得，F(xiàn)1.6 N.(3)磁場是恒定的，且不發(fā)生變化，由于CD運動而產(chǎn)生感應電動勢，因此是動生電動勢根據(jù)法拉第電磁感應定律有EBLv，根據(jù)閉合電路歐姆定律得EUIr以及I，聯(lián)

8、立三式得B4 T.點評注意區(qū)分電源和外電路，熟練運用閉合電路的有關規(guī)律4勻強磁場的磁感應強度B0.2 T，磁場寬度l3 m，一正方形金屬框邊長adl1 m，每邊的電阻r0.2 ，金屬框以v10 m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖8所示求：圖8(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內感應電流的It圖線；(要求寫出作圖依據(jù))(2)畫出ab兩端電壓的Ut圖線(要求寫出作圖依據(jù))答案見解析解析線框的運動過程分為三個階段：第階段cd相當于電源，ab為等效外電路；第階段cd和ab相當于開路時兩并聯(lián)的電源；第階段ab相當于電源，cd相當于外電路，如下圖所示(1)在第一階段，

9、有I12.5 A感應電流方向沿逆時針方向，持續(xù)時間為t1 s0.1 sab兩端的電壓為U1I1r2.50.2 V0.5 V(2)在第二階段，有I20，U2EBlv2 Vt20.2 s(3)在第三階段，有I32.5 A感應電流方向為順時針方向U3I33r1.5 V，t30.1 s規(guī)定逆時針方向為電流正方向，故It圖象和ab兩端Ut圖象分別如下圖所示點評第二階段cd與ab全部進入磁場后，回路中磁通量不變化，無感應電流，但ab、cd都切割磁感線，有感應電動勢，相當于開路時兩個并聯(lián)的電路【方法技巧練】用能量觀點巧解電磁感應問題5如圖9所示，將勻強磁場中的線圈(正方形，邊長為L)以不同的速度v1和v2勻

10、速拉出磁場，線圈電阻為R，那么兩次拉出過程中，外力做功之比W1W2_.外力做功功率之比P1P2_.圖9答案v1v2vv解析線圈勻速拉出磁場，故其動能未變化線圈中由于電磁感應產(chǎn)生電流，即有電能產(chǎn)生，且電能全部轉化為內能，故外力做多少功就有多少內能產(chǎn)生WQI2Rt2Rtv故W1W2v1v2同理，由Pv2可得P1P2vv方法總結兩次均勻速把線框拉出磁場都有F安F外，但兩次的外力不同6光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖10所示，拋物線的方程為yx2，其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是ya的直線(圖中的虛線所示)，一個質量為m的小金屬塊從拋物線yb(ba)處以速度v沿拋物線下滑，假設拋物線足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()圖10Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv2答案D解析金屬塊在進入磁場或離開磁場的過程中，穿過金