最新物理精华名师课件 第2讲 法拉第地磁感应定律Word文档格式.docx
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在磁场中有一细金属圆环,线圈平面位于纸面内,如图甲所示。
现令磁感应强度B随时间t变化,先按图乙中所示的Oa图象变化,后来又按图象bc和cd变化,令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小,I1,I2,I3分别表示对应的感应电流,则()
图1
A.E1>
E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B.E1<
C.E1<
E2,I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向
D.E2=E3,I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向
二、导体切割时的感应电动势
1.公式:
E=BLv(公式中要求B⊥L、B⊥v、L⊥v(B、L、v三者两两垂直)
2.理解注意:
①式中的L应该取与B与v均垂直的有效长度.(所谓导体的有效切割长度,指的是切割导体两端点的连线在同时垂直于v和B的方向上的投影的长度)
②E=BLv,当速度v为平均速度,则E为平均电动势;
若v为瞬时速度,则E为瞬时电动势。
3.应用举例:
例2.如图2,电阻r=5Ω的金属棒ab放在水平光滑平行导轨PQMN上(导轨足够长),ab棒与导轨垂直放置,导轨间间距L=30cm,导轨上接有一电阻R=10Ω,整个导轨置于竖直向下的磁感强度B
=0.1T的匀强磁场中,其余电阻均不计。
现使ab棒以速度v=2.0m/s向右作匀速直线运动,试求:
(1)ab棒中的电流方向及ab棒两端的电压Uab;
(2)ab棒所受的安培力大小Fab和方向。
图2
三、针对练习夯实基础
1.半径为R、缺口为60°
的环形导体MN,处在匀强磁场B中,如图3所示。
当环沿着MN连线的垂直平分线方向以速度v0平动时,则MN两端的感应电动势UMN=。
图3
2.如图4所示,接有灯泡L的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中,一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动,其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同。
图中O位置对应于弹簧振子的平衡位置,
P、Q两位置对应于弹簧振子的最大位移处。
若两导轨的电阻不计,则()
A.杆由O到P的过程中,电路中电流变大B.杆由P到Q的过程中,电路中电流一直变大C.杆通过O处时,电路中电流方向将发生改变
D.杆通过O处时,电路中电流最大
图4
3.如图5所示的C为平行板电容器,金属棒ab可沿导轨在磁场中平动,要使电容器上板带正电,下板带负电.则ab应向(“左”或“右”)平动.
图5
4.如图6所示,一质量m=0.1kg的金属棒ab可沿接有电阻R=1Ω的足够长的竖直导体框架无摩擦地滑动,框架间距L=50cm,匀强磁场的磁感应强度B=0.4T,方向如图示,其余电阻均不计。
若棒
ab由静止开始沿框架下落,且与框保持良好接触,那么在下落的前一阶段,棒ab将做运动,当棒ab运动达到稳定状态时的速度v=。
(g=10m/s2)
图6
5.如图7,线圈内有理想边界的匀强磁场,当磁感应强度均匀增加时,有一带电微粒静止于水平放置的平行板电容器中间,若线圈的匝数为n,粒子的质量为m,带电量为q,线圈面积为s,平行板电容器两板间的距离为d,求磁感应强度的变化率。
图7
6.如图8所示,一矩形金属框,可动边AB长为0.10m,电阻为0.20Ω,CD边电阻为0.80Ω,导轨电阻不计,匀强磁场的磁感应强度为0.50T.当AB边以15m/s的速度向右移动时,求:
(1)感应电动势的大小
(2)感应电流的大小
(3)AB边两端的电压
(4)电路上消耗的总功率
图8
能力提升
1.如图9所示,一个粗细均匀、电阻为2r的金属圆环,放置在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B
2
的匀强磁场中,其直径为L,将长也为L、电阻为1r的金属棒PQ放置在金属圆环上,并以速度v0
匀速向右运动,当PQ棒运动到金属环的直径位置时,通过金属棒的感应电流大小为,P、Q
两端电势较高的是,P、Q两端间的电势差为。
图9
电磁感应第一部分基本概念测试
1.如图10所示,竖直放置的长直导线通过恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面内,在下列情况中线圈产生感应电流的是()
A.导线中电流强度变大B.线框向右平动C.线框向下运动D.线框以ab边为轴转动
E.线框以直导线为轴转动
2.如图11所示,当磁铁运动时,流过电阻的电流是由A经R到B,则磁铁可能是()
A.向下运动B.向上运动C.向左平移D.以上都不可能
3.如图12所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时
()
A.P、Q将互相靠拢
B.P、Q将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g
4.如图13所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()
A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.不能判定
图10
图11
图12
图13
5.在研究电磁感应现象的实验中.采用了如图14所示的装置,当滑动变阻器R的滑片P不动时,甲、乙两个相同的电流表指针的位置如图所示,当滑片P较快地向左滑动时,两表指针的偏转方向是()
A.甲、乙两表指针都向左偏B.甲、乙两表指针都向右偏C.甲表指针向左偏,乙表指针向右偏D.甲表指针向右偏,乙表指针向左偏
图14
6.半径为R的圆形导体线圈,两端MN接一个平行板电容器,如图15所示,线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中,要使电容器所带电量Q增大,可采取的措施是()A.改变线圈所在的平面与磁场方向夹角
B.电容器两个极板再靠近些C.增大磁感应强度的变化率D.增大线圈的半径R
图15
7.在电磁感应现象中,通过线圈的磁通量与感应电动势关系正确的是()A.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C.穿过线圈的磁通量变化越大,感应电动势越大D.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
8.如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略.下列说法中正确的是()
A.合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮C.断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
9.如图16所示,甲中有两条不平行轨道而乙中的两条轨道是平行的,其余物理条件都相同.金属棒
MN都正在轨道上向右匀速平动,在棒运动的过程中,将观察到()
A.L1,L2小电珠都发光,只是亮度不同
B.Ll,L2都不发光
C.L2发光,Ll不发光
D.Ll发光,L2不发光
图16
10.如图·
7所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一.磁场垂直穿过粗金属环所在区域.当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为E,则a、
b两点间的电势差为:
A.1E
B.1E
3
图17
C.2E
D.E
11.如图所示,让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2,下述说法中正确的是()
×
×
12
A.线圈进入匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且进入时的速度越大,感应电流越大
B.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时,线圈中有感应电流,而且感应电流是恒定的C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时,线圈中有感应电流,而且感应电流越来越大D.线圈穿出匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且感应电流越来越大
12.制做精密电阻时,为了消除在使用中由于电流的变化引起的自感现象,用电阻丝绕制电阻时采用如图9-19所示的双线绕法,其道理是().
A.电路电流变化时,两根线中产生的自感电动势相互抵消。
B.电路电流变化时,两根线中产生的自感电流相互抵消C.电路电流变化时,两根线圈中的磁通量相互抵消D.以上说法都不正确
13.德国《世界报》曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹.若一枚原始脉冲波功率10kMW,频率5kMHz的电磁炸弹在不到100m的高空爆炸,它将使方圆400~500m2地面内电场强度达到每米数千伏,使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是()
A.电磁脉冲引起的电磁感应现象。
B.电磁脉冲产生的动能C.电磁脉冲产生的高温D.电磁脉冲产生的强光
14.如图1所示,无轨电车在行驶的过程中,由于车身颠簸,有可能使车顶上的车弓(电弓)瞬间脱离电网线,这时可以观察到有电火花闪现.请说说电火花产生的原因.
15.1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言:
存在只有一个磁极的粒子,即“磁单极子”,1982年,美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验,他设想,如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图18所示的超导线圈,那么,从上向下看,超导线圈上将出现()A.先是逆时针方向的感应电动势,后是顺时针方向的感应电流B.先是顺时针方向的感应电动势,后是逆时针方向的感应电流C.顺时针方向持续流动的感应电流
D.逆时针方向持续流动的感应电流。
图18
参考答案
第3讲法拉第电磁感应定律例1.BD
例2.
(1)Uab=0.04V
(2)水平向左;
Fab
=1.2⨯10-4N
三、针对练习
1.BRv0
2.D
3.右
4.加速度减小的加速运动25m/s
5.⊗B=mgd
⊗tqs
6.
(1)E=BLv=0.5⨯0.1⨯15=0.75V
1.BLv0;
P;
1BLv
(2)I=E=0.75A
R
(3)UAB=0.6V
(4)P=0.5625W
r20
1.ABD
2.BC
3.AD
4.A
5.D
6.BCD
7.D
8.AD
9.A
10.C
11.A
12.A
13.A
14.自感
15.D