《2017-2018學年高中物理 模塊專題復習 專題二 感應電動勢兩計算公式的比較應用學案 新人教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2017-2018學年高中物理 模塊專題復習 專題二 感應電動勢兩計算公式的比較應用學案 新人教版選修3-2（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題二 感應電動勢兩計算公式的比較應用 一、法拉第電磁感應定律E＝n的應用 1.計算感應電動勢大小的一般公式E＝n 說明：Φ－t圖象上某點斜率表示磁通量的變化率.若磁通量隨時間均勻變化，則變化率不變，Φ－t圖象為一條直線，產(chǎn)生的感應電動勢不變. 2.兩種特例 (1)線圈面積S不變，磁感應強度B均勻變化時，E＝n·S. (2)磁感應強度B不變，線圈的面積S均勻變化時，E＝nB·. 3.感應電荷量的求解 由電流的定義I＝可得q＝IΔt，式中I為感應電流的平均值.由閉合電路的歐姆定律和法拉第電磁感應定律得I＝＝n.式中R為電磁感應閉合電路的總電阻.聯(lián)立解得q＝n. [復習過關

2、] 1.一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強磁場中，設向里為磁感應強度B的正方向，線圈中的箭頭為電流i的正方向，如圖1(a)所示.已知線圈中感應電流i隨時間變化的圖象如圖(b)所示，則磁感應強度B隨時間變化的圖象可能是下圖中的(　　) 圖1 答案　A 2.(多選)如圖2甲所示，螺線管匝數(shù)n＝1 000匝，橫截面積S＝10 cm2，螺線管導線電阻r＝1 Ω，電阻R＝4 Ω，磁感應強度B隨時間變化的圖象如圖乙所示(以向右為正方向)，下列說法正確的是(　　) 圖2 A.通過電阻R的電流是交變電流 B.感應電流的大小保持不變 C.電阻R兩端的電壓為6 V D.C點的電勢為

3、4.8 V 答案　AB 解析　穿過螺線管的磁場方向不變，但大小變化，導致磁通量變化，則根據(jù)楞次定律可知，0～1 s內，電流從C流到A；在1～2 s內，電流從A流到C，因此電流為交變電流，A正確.根據(jù)法拉第電磁感應定律E＝n＝nS＝1 000×10×10－4×6 V＝6 V，而感應電流大小為I＝＝ A＝1.2 A，故B正確.根據(jù)閉合電路歐姆定律，電阻R兩端的電壓U＝IR＝1.2×4 V＝4.8 V，故C錯誤.當螺線管左端是正極時，C點的電勢為4.8 V，當右端是正極時，則C點的電勢為－4.8 V，故D錯誤. 3.(多選)如圖3所示，不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P

4、固定在框上，H、P的間距很小.質量為0.2 kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形，其有效電阻為0.1 Ω.此時在整個空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應強度隨時間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t) T，圖示磁場方向為正方向.框、擋板和桿不計形變.則(　　) 圖3 A.t＝1 s時，金屬桿中感應電流方向從C到D B.t＝3 s時，金屬桿中感應電流方向從D到C C.t＝1 s時，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 N D.t＝3 s時，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 N 答案　AC 解析　根據(jù)楞次定律可判

5、斷感應電流的方向總是從C到D，故A正確，B錯誤；由法拉第電磁感應定律可知：E＝＝＝sin 30°＝0.2×12× V＝0.1 V，故感應電流為I＝＝1 A，金屬桿受到的安培力FA＝BIL，t＝1 s時，F(xiàn)A＝0.2×1×1 N＝0.2 N，此時金屬桿受力分析如圖甲，由平衡條件可知F1＝FA·cos 60°＝0.1 N，F(xiàn)1為擋板P對金屬桿施加的力，故C正確；t＝3 s時，磁場反向，此時金屬桿受力分析如圖乙，此時擋板H對金屬桿施加的力向右，大小F3＝B′ILcos 60°＝0.2×1×1× N＝0.1 N.故D錯誤. 4.如圖4甲所示，電路的左側是一個電容為C的電容器，電路的右側是一個環(huán)形

6、導體，環(huán)形導體所圍的面積為S.在環(huán)形導體中有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示.則在0～t0時間內電容器(　　) 圖4 A.上極板帶正電，所帶電荷量為 B.上極板帶正電，所帶電荷量為 C.上極板帶負電，所帶電荷量為 D.上極板帶負電，所帶電荷量為 答案　A 解析　在0～t0時間內回路中磁通量增加，由楞次定律知，回路中產(chǎn)生的感應電流方向為逆時針方向，電容器上極板帶正電.由法拉第電磁感應定律知，在0～t0時間內回路中產(chǎn)生的感應電動勢E＝＝，電容器兩極板之間電壓U＝E，電容器所帶電荷量為q＝CU＝，選項A正確. 5.如圖5所示，匝數(shù)N＝100匝、

7、截面積S＝0.2 m2、電阻r＝0.5 Ω的圓形線圈MN處于垂直紙面向里的勻強磁場內，磁感應強度隨時間按B＝0.6＋0.02t (T)的規(guī)律變化.處于磁場外的電阻R1＝3.5 Ω，R2＝6 Ω，閉合S后，求：線圈中的感應電動勢E和感應電流I. 圖5 答案　0.4 V　0.04 A 解析　線圈中磁感應強度的變化率＝0.02 T/s 根據(jù)法拉第電磁感應定律，線圈中感應電動勢大小為 E＝N＝N·S＝0.4 V 由閉合電路歐姆定律得，感應電流 I＝＝ A＝0.04 A. 6.如圖6所示，邊長為50 cm的正方形導線框，放置在B＝0.4 T的勻強磁場中.已知磁場方向與水平方向成37°

8、角，線框電阻為0.1 Ω，求線框繞其一邊從水平方向轉至豎直方向的過程中通過線框橫截面的電荷量.(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6) 圖6 答案　1.4 C 解析　設線框在水平位置時法線(題干圖中)n方向向上，穿過線框的磁通量Φ1＝BScos 53°＝6.0×10－2 Wb 當線框轉至豎直位置時，線框平面的法線方向水平向右，與磁感線夾角θ＝143°，穿過線框的磁通量Φ1＝BScos 143°＝－8.0×10－2 Wb 通過線框橫截面的電荷量： Q＝IΔt＝Δt＝＝1.4 C. 二、導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算 1.一般情況：運動速度v和磁感線方向夾角為θ，

9、則E＝BLvsin θ. 2.常用情況：運動速度v和磁感線方向垂直，則E＝BLv. 3.導體轉動切割產(chǎn)生的電動勢 導體棒以端點為軸，在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉動產(chǎn)生感應電動勢E＝BL＝BL2ω(平均速度等于中點位置的線速度＝Lω). [復習過關] 7.如圖7所示，abcd為水平放置的平行“?”形光滑金屬導軌，間距為l，導軌間有垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小為B，導軌電阻不計，已知金屬桿MN傾斜放置，與導軌成θ角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導軌接觸良好).則(　　) 圖7 A.電路中感應電動勢的大小為 B

10、.電路中感應電流的大小為 C.金屬桿所受安培力的大小為 D.金屬桿的熱功率為 答案　B 解析　電路中感應電動勢的大小E＝Blv；公式中的l為切割的有效長度，故電動勢E＝Blv；故A錯誤； 感應電流I＝＝；故B正確； 安培力的大小F＝BIL＝；故C錯誤； 熱功率P＝I2RMN＝；故D錯誤. 8.(多選)如圖8所示，在一磁感應強度B＝0.5 T的勻強磁場中，垂直于磁場方向水平放著兩根相距為h＝0.1 m的平行金屬導軌MN和PQ，導軌電阻忽略不計，在兩根導軌的端點N、Q之間連接一阻值R＝0.3 Ω的電阻，導軌上跨放著一根長為L＝0.2 m，每米阻值r＝2.0 Ω的金屬棒ab，金屬棒與

11、導軌正交放置，交點為c、d，當金屬棒在水平拉力作用下以速度v＝4.0 m/s向左做勻速運動時，則下列說法正確的是(　　) 圖8 A.金屬棒a、b兩端點間的電勢差為0.2 V B.水平拉金屬棒的力的大小為0.02 N C.金屬棒a、b兩端點間的電勢差為0.32 V D.回路中的發(fā)熱功率為0.06 W 答案　BC 解析　當金屬棒ab在水平拉力作用下向左做勻速運動時，切割磁感線的有效長度為cd部分，cd部分產(chǎn)生的感 應電動勢E＝Bhv＝0.5×0.1×4.0 V＝0.2 V，由閉合電路歐姆定律，可得回路中產(chǎn)生的感應電流I＝＝ A＝0.4 A，金屬棒ab受到的安培力F安＝BIh＝0

12、.5×0.4×0.1 N＝0.02 N，要使金屬棒勻速運動，應有F＝F安＝0.02 N，B正確；該回路為純電阻電路，回路中的熱功率為P熱＝I2(R＋hr)＝0.08 W，D錯誤；金屬棒ab兩點間的電勢差Uab＝Eab－Ircd＝BLv－Ihr＝0.32 V，A錯誤，C正確. 9.如圖9所示，導體AB的長為2R，繞O點以角速度ω勻速轉動，OB為R，且OBA三點在一條直線上，有一磁感應強度為B的勻強磁場充滿轉動平面且與轉動平面垂直，那么A、B兩端的電勢差為(　　) 圖9 A.BωR2 B.2BωR2 C.4BωR2 D.6BωR2 答案　C 解析　A點線速度vA＝ω·3R，B點線速度vB＝ω·R，AB棒切割磁感線的平均速度v＝＝2ωR由E＝Blv得A、B兩端的電勢差為4BωR2，C項正確. 7