2019学年教科版高中物理选修3-2课件：第一章 电磁感应习题课

解析答案
针对训练
如图4所示，将一个闭合金属圆环从有界磁场中匀速拉出，第
一次速度为v，通过金属圆环某一截面的电荷量为q1，第二次速度为2v， 通过金属圆环某一截面的电荷量为q2，则( C ) A.q1∶q2＝1∶2 B.q1∶q2＝1∶4
C.q1∶q2＝1∶1
解析
D.q1∶q2＝2∶1
图4
ΔΦ 由 q＝ I ·Δt＝ΔtR·Δt 得
B.CD段直导线始终不受安培力
)
C.感应电动势最大值Em＝Bav 1 D.感应电动势平均值 E ＝4πBav
图6解析答案1来自234
2.如图7所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，
且 O 、B 、 A 三点在一条直线上，有一磁感应强度为 B 的匀强磁场充满转动
平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为 (
线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，线圈处在有一方
向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积S0＝200 cm2，磁感
应强度随时间的变化规律如图乙所示.求：
图3
(1)第4秒时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量. 解析 磁通量Φ＝BS0＝0.4×200×10－4 Wb＝8×10－3 Wb 8×10－3 Wb 4×10－3 Wb
ΔΦ B· S q＝ R ＝ R ，S 为圆环面积，故 q1＝q2.
解析答案
三、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算
例4 长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做
匀速转动，如图5所示，磁感应强度为B.求：
图5
(1)ab棒的平均速度.
解析 va＋vb 0＋ωl 1 ab 棒的平均速度 v ＝ 2 ＝ 2 ＝2ωl
)
图7
解析答案
1
2
3
4
3.可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L，不 计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到 达竖直位置所用的时间为t，此时ab边的速度为v.设线 框始终处在竖直向下，磁感应强度为 B的匀强磁场中， 如图8所示，试求： (1)这个过程中回路中的感应电动势；
匀强磁场，磁感应强度B按如图乙规律变化.CF长为2 m.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 Ω，求：
图2
(1)通过小灯泡的电流； 解析 金属棒未进入磁场时，电路总电阻R总＝RL＋Rab＝5 Ω
ΔΦ ΔB 回路中感应电动势为：E1＝ Δt ＝ Δt S＝0.5 V
电路电阻为 R＝(15＋5 3＋10 3)×0.2 Ω≈8.196 Ω
E 所以 I＝R≈1.06 A.
答案
5 3 m
5 3 V
1.06 A
解析答案
(2)3 s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？
解析 1 3 s 内回路中磁通量的变化量 ΔΦ＝BS－0＝0.2×2×15×5 3 Wb＝
E1 灯泡中的电流强度为：IL＝ ＝0.1 A R总
答案
0.1 A
解析答案
(2)恒力F的大小； 解析 由B－t图像知在t＝4 s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＝0.1 A 恒力大小：F＝F安＝BId＝0.1 N 答案 0.1 N
解析答案
(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：E2＝E1＝0.5 V
因此磁通量的变化量为：ΔΦ＝0.2×200×10－4 Wb＝4×10－3 Wb
答案
解析答案
(2)前4 s内的感应电动势.
解析答案
(3)前4 s内通过R的电荷量.
解析 E 电路中平均电流 I ＝ ， R＋r
q＝ I t
ΔΦ 通过 R 的电荷量 q＝n R＋r
所以q＝0.8 C. 答案 0.8 C
总结提升
答案
1 ωl 2
(2)ab两端的电势差.
解析
答案
1 2 ab 两端的电势差：E＝Bl v ＝2Bl ω
1 2 Bl ω 2
解析答案
(3) 经时间Δt 金属棒 ab 所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应 电动势多大？
经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则： 12 12 ΔS＝2l θ＝2l ωΔt， 1 2 ΔΦ＝BΔS＝2Bl ωΔt. 解析 由法拉第电磁感应定律得： 1 2 Bl ω Δ t ΔΦ 2 1 2 E＝ Δt ＝ Δt ＝2Bl ω.
图1
(1)3 s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？
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.
3 s末，夹在导轨间导体的长度为：
L＝vt· tan 30° ＝5×3×tan 30°m＝5 3 m
此时：E＝BLv＝0.2×5 3×5 V＝5 3 V
第一章 电磁感应
习题课：法拉第电磁感应 定律的应用
学习目标
典例精析
达标检测
ΔΦ 一、E＝n 和 E＝BLv 的比较应用 Δt
典例精析
例1
如图1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5 m/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 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T.问：
答案 1 2 Bl ω Δ t 2 1 2 Bl ω 2
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达标检测
1.(多选)如图6所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有
磁感应强度为B的匀强磁场.方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右
匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁
场为止，下列结论正确的是( A.半圆形CD弧导线不受安培力
E2 金属棒在磁场中的速度：v＝Bd＝0.5 m/s
v 金属棒未进入磁场的加速度为：a＝ t ＝0.125 m/s2 F 故金属棒的质量为：m＝ a ＝0.8 kg
答案
0.8 kg
归纳总结
解析答案
二、电磁感应中的电荷量问题
例3 如图3甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000，线圈面积S＝300 cm2，
15 3 2 15 3 ΔΦ 5 3 s 内电路产生的平均感应电动势为： E＝ Δt ＝ 3 V＝2 3 V. 2 Wb，
答案 15 3 2 Wb 5 2 3 V
解析答案
例2
如图2甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝
0.5 m.右端接一阻值为4 Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的