第五节 法拉第电磁感应定律的应用
宁阳四中高二物理导学案
第五节 法拉第电磁感应定律的应用 (一)
班级_______姓名_________ 制作:吴志强 审核:高二物理组 2015.1.8
例1. 如图所示,小灯泡的规格为“2V 4W ”,接在光滑水平导轨上,轨距0.1m ,电阻不计,金属棒ab 垂直搁置在导轨上,电阻l Ω, 整个装置处于磁感应强度B=lT的匀强磁场中,为使小灯泡正常发光,求:
(1)棒的滑行速度多大; (2)拉动棒ab 的外力功率多大; (3)整个电路的热功率; (4)1s 内通过灯泡的电荷量.
变式训练1
电阻为R 的圆形线圈中间存在垂直穿过一正方形区域的磁场,如图甲所示,正方形的边长为L. 当磁场随时间的变化规律如图乙所示时,则穿过圆形线圈磁通量的变化率为_______,t 0时刻线圈产生的感应电流大小为_______.方向沿_______。
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变式训练2
在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2. 螺线管导线电阻r=1.0Ω,R 1=4.0Ω, R 2=5. 0Ω,C=30 F. 在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化.
(1)求螺线管中产生的感应电动势;
(2)闭合S ,电路中的电流稳定后,求电阻R 1的电功率; (3)S断开后,求流经R 2的电荷量.
例2. 如图所示,在匀强磁场中,MN 和PQ 是两条平行的金属导轨,而ab 与cd 为串联有电压表和电流表的两根金属棒,当两棒以相同速度向右运动时,正确的是( ) A. 电压表有读数,电流表有读数 B. 电压表无读数,电流表无读数 C. 电压表有读数,电流表无读数 D. 电压表无读数,电流表有读数
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变式训练3
如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属ab 棒以水平初速度υ抛出,且棒与磁场垂直,设棒在落下的过程中方向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动的过程中产生的感应电动势大小变化情况是
A.越来越大 B.越来越小 C. 保持不变 D. 无法判断
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1.A 、B 两个闭合电路,穿过A 电路的磁通量由0增加到3×103Wb ,穿过B 电路的磁通量由5×103Wb 增加到6×103Wb. 则两个电路中产生的感应电动势E A 和E B 的关系是( )
A.EA >E B B.EA =EB C. E A <E B 置匀速地拉出有界磁场,第一次拉出时速度为
D.无法确定
2. 如图所示,匀强磁场方向垂直于线圈平面,先后两次将线圈从同一位
υ0=υ,第二次拉出时的速度为υ2=2υ这两次拉
出线圈的过程中,下列说法错误的是( )
A. 线圈中感应电流之比是1:2 B. 线圈中产生的热量之比是2:1
C. 沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1:2 D. 流过任一横截面感应电荷量之比为1:1
3.在匀强磁场中,ab 、cd 两根导体棒沿两根导轨分别以速度υ1、υ2滑动,如图所示,下列情况中,能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是( )
A. υ1=υ2,方向都向右 B. υ1=υ2,方向都向左 C. υ1>υ2, υ1向右,υ2向左 D. υ1>υ2,υ1向左,υ2向右
4.
如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度
3
大小均为B ,方向相反且垂直纸面,PQ 为其边界,OO ′为其对称轴. 一导线折成边长为l 的正方形闭合回路abcd ,回路在纸面内以恒定速度υ0向右运动,当运动到关于00′对称的位置时( )
A. 穿过回路的磁通量为零 B. 回路中感应电动势大小为2Bl υ0 C. 回路中感应电流的方向为顺时针方向 D. 回路中ab 边与cd 边所受安培力方向相同
5.如图所示,水平放置的导体框架,宽L=0.50 m ,接有电阻R=0.20 Ω,匀强磁场垂直框架平面向里,磁感应强度B=0.40 T.一导体棒ab 垂直框边跨放在框架上,并能无摩擦地在框架上滑动,框架和导体ab 的电阻均不计. 当ab 以v=4.0 m/s的速度向右匀速滑动时,求: (1)ab 棒中产生的感应电动势大小;
(2)维持导体棒ab 做匀速运动的外力F 的大小;
6.如图所示,在磁感应强度的大小为B=0.5T的匀强磁场中,长为0.5m 的导体斜搭在金属框架上,导体与框架的夹角为37°, 以10m/s的速度向右滑动,电容器的电容C=20μF, 则电容器上所带电荷量为多少?
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宁阳四中高二物理导学案
第四节 法拉第电磁感应定律的应用 (二)
班级_______姓名_________ 制作:吴志强 审核:高二物理组 2015.1.9
1如图13-45所示,在一均匀磁场中有一U 形导线框abcd ,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R 为一电阻,ef 为垂直于ab 的一根导体杆,它可在ab 、cd 上无摩擦地滑动. 杆ef 及线框中导线的电阻都可不计. 开始时,给ef 一个向右的初速度,则( )
A.ef 将减速向右运动,但不是匀减速 B.ef 将匀减速向右运动,最后停止 C.ef 将匀速向右运动 D.ef 将往返运动
2一矩形线圈位于一随时间t 变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图13-50所示. 以I 表示线圈中的感应电流,以图中的线圈上所示方向的电流为正,则图13-51的I -t 图正确的是( )
3. 某实验小组用如图13-38所示的实验装置来验证楞次定律. 当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是( )
A.a →G →b B.先a →G →b ,后b →G →a C.b →G →a D.先b →G →a, 后a →G →b
4.如图所示,水平放置的U 形导电框架上接有电阻R ,导线ab 能在框架上无摩擦地滑动,竖直向上的匀强磁场竖直穿过框架平面,当ab 匀速向右移动时,以下判断错误的是:
A.导线ab 除受拉力作用外,还受到磁场力的作用
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B.ab 移动速度越大,所需拉力也越大
C.ab 移动速度一定,若将电阻增大些,则拉动ab 的力可小些 D.只要使ab 运动并达到某一速度后,撤去外力,ab 也能在框架上维持匀速直线运动
5.如图所示,闭合矩形线圈abcd 从静止开始竖直下落,穿过一个匀强磁场区域,此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc 边的长度,不计空气阻力则:
A.从线圈dc 边进入磁场到ab 边刚穿出磁场的整个 过程中,线圈中始终有感应电流
B.从线圈dC 边进入磁场到ab 边刚穿出磁场的整个 过程中,有一个阶段线圈的加速度等于重力加速度
C .dC 边刚进入磁场时线圈内感应电流的方向与dc 边刚穿出磁场时感应电流的方向相同
D.dc 边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小与dc 边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
6.如图所示,PQRS 为一正方形导线框,它以恒定速度向右进入以MN 为边界的匀强磁场,磁场方向垂直线框平面,MN 直线与水平成450角.E 、F 分别为PS 和PQ 的中点,关于线框中的感应电流,正确的说法是: A.当E 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大 B.当P 点经过边界MN
C.当F 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大 D.当Q 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大
× × × × × ×
× × ×
N
7.如图,一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v ,在水平U 型框架上匀速滑动,匀强磁场的磁感应强度为B ,回路电阻为R 0半圆形硬导体AB 的电阻为r ,其余电阻不计, 则半圆形导体AB 切割磁感线产生感应电动势的大小及AB 之间的电势差分别为:
BLvR 0
A. BLv ; B. 2BLv ; BLv
R 0+r
2BLvR 0
C. BLv ; 2BLv D. 2BLv ;
R 0+r
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8. 如图所示,两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L . M 、P 两点间接有阻值R 的电阻. 一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为
B 的匀强磁场中,磁场方向的垂直斜面向下. 导轨和金属杆的电阻可忽略. 让(1)请画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab 杆的速度大小为v 时,求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab 杆可以达到的速度最大值.
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ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.
9.磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一根弯成450的金属线POQ ,其所在平面与磁场垂直,如图,长直导线MN 与金属线紧密接触,起始时Ob=L0米,且MN⊥OQ,所有导线单位长度电阻均为r ,当MN 以速度v ,平行于OQ 向右匀速滑动时,求:
(1)闭合电路aOb 中感应电流的大小和方向 (2)驱使MN 作匀速运动的外力随时间变化的规律 (3)导线上产生的热功率随时间变化的规律
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宁阳四中高二物理导学案
第四节 法拉第电磁感应定律 (三)
班级_______姓名_________ 制作:吴志强 审核:高二物理组 2015.1.10
1.下列说法中正确的有:( )
A、只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生
B、穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生 C、线框不闭合时,若穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中没有感应电流和感应电动势
D、线框不闭合时,若穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中没有感应电流,但有感应电动势
A、阻碍引起感应电流的磁通量; B、与引起感应电流的磁场反向;
C、阻碍引起感应电流的磁通量的变化; D、与引起感应电流的磁场方向相同。
3、伟大的物理学家法拉第是电磁学的奠基人,在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献,下列陈述中不符合历史事实的是( ) A.法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B.法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C.法拉第首先发现了电流的磁效应现象
D.法拉第首先发现电磁感应现象并给出了电磁感应定律
4.如图,固定在水平面上的U 形金属框上,静止放置一金属杆ab ,整个装置处于竖直向上的磁场中. 当磁感应强度B 均匀减小时,杆ab 总保持静止,则在这一过程中( )
A. 杆中的感应电流方向是从b 到a B. 杆中的感应电流大小均匀增大 C. 金属杆所受安培力水平向左 D. 金属杆受到的摩擦力逐渐减小
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2、根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是:( )
5.如图所示,圆环a 和b 的半径之比r a :r b =2:1,且粗细相同,由同样材料的导线构成,连接两环的导线电阻不计,匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化,那么,当只有a 环置于磁场中与只有b 环置于磁场中两种情况下,A 、B 两点的电势差之比为
A.1:1 B.2:1 C.3:1 D.4:1
6. 如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R ,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F 作用下加速上升的一段时间内,力F 做的功与安培力做功的代数和等于( )
A. 棒的机械能增加量 B. 棒的动能增加量 C. 棒的重力势能增加量 D. 电阻上R 放出的热量
7、在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图1所示,当磁场的磁感应强度B 随时间如图2变化时,图3中正确表示线圈中感应电动势E 变化的是 ( )
2E E -E -2E
2E E
-E -2E 2E E -E -2E 2E
E
-E -2E 图2
/s
A. B. C. D.
8.如图17所示,匀强磁场B=0.1T,金属棒AB 长0.4m ,与框架宽度相同,电阻为R=1/3Ω,当金属棒以5m /s 的速度匀速向左运动时,求: (1)流过金属棒的感应电流多大?
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(2)若图中电容器C 为0.3μF ,则充电量多少?
9、如图所示,匀强磁场的磁感强度为0.5T ,方向垂直纸面向里,当金属棒ab 沿光滑导轨水平向左匀速运动时,电阻R 上消耗的功率为2w ,已知电阻R=0.5,导轨间的距离,导轨电阻不计,金属棒的电阻r=0.1, 求:(1)金属棒ab 中电流的方向。
(2)金属棒匀速滑动的速度
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10、如图所示,两根平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B 的
匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面,两导轨间距为L ,左端连一电阻R ,右端连一电容器C ,其余电阻不计。长为2L 的导体棒ab 与从图中实线位置开始,以a 为圆心沿顺时针方向的角速度ω匀速转动,转90°的过程中,通过电阻R 的电荷量为多少?
11. 如图所示,固定在匀强磁场中的水平导轨ab 与cd 的间距为
l 1=0.5m ,金属棒ad 与导轨左端bc 的距离为l 2=0.8m.整个闭合回路的电阻为
R=0.2Ω,匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路.ad 杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m=0.04kg的物体,不计一切摩擦,现使磁感应强度从零开始以∆B =0.2T/s的变化率均匀地增大,经过多长时间物体刚好能离开地面?(g ∆t
取10m/s2)
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