《高中物理 第1章 第3节 法拉第电磁感应定律课时作业 教科版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第1章 第3节 法拉第电磁感应定律课时作业 教科版选修3-2（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 3 3 节节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1由电磁感应产生的电动势，叫感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电 源，导体的电阻相当于电源的内阻 2电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比，表达式E(单匝线圈)，En(多匝线圈)当导体切割磁感线产生感应电动势时 t t EBLv(B、L、v两两垂直)，EBLvsin_(vL但v与B夹角为) 3关于感应电动势，下列说法中正确的是( ) A电源电动势就是感应电动势 B产生感应电动势的那部分导体相当于电源 C在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势 D电路中有电流就一定有感应电动势 答案 B 解析 电源电动
2、势的来源很多，不一定是由于电磁感应产生的，所以选项 A 错误；在 电磁感应现象中，如果没有感应电流，也可以有感应电动势，C 错误；电路中的电流可能 是由化学电池或其它电池作为电源提供的，所以有电流不一定有感应电动势 4穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少 2 Wb，则( ) A线圈中感应电动势每秒钟增加 2 V B线圈中感应电动势每秒钟减少 2 V C线圈中无感应电动势 D线圈中感应电动势保持不变 答案 D图 1 5穿过某线圈的磁通量随时间的变化如图 1 所示，在线圈内产生感应电动势最大值的 时间是( )A02 s B2 s4 s C4 s6 s D6 s10 s 答案 C解析 t
3、图象中，图象斜率越大，越大，感应电动势就越大 t【概念规律练概念规律练】知识点一知识点一 公式公式E En n的理解的理解 t t 1一个 200 匝、面积为 20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成 30 角，若磁感应强度在 0.05 s 内由 0.1 T 增加到 0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变 化量是_Wb；磁通量的平均变化率是_Wb/s；线圈中感应电动势的大小是_V. 答案 4104 8103 1.6 解析 磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式 BSsin 来计算， 所以 BSsin (0.50.1)201040.5 Wb 4104 Wb 磁通量的变化
4、率为 Wb/s8103 Wb/s， t4 104 0.05 感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律得En2008103 V1.6 V t点评 要理解好公式En，首先要区分好磁通量，磁通量的变化量 ，磁 t通量的变化率，现列表如下： t 物理量单位物理意义计算公式磁通 量Wb表示某时刻或某位置时穿 过某一面积的磁感线条数 的多少BS磁通量 的变化 量 Wb表示在某一过程中穿过某 一面积的磁通量变化的多 少21磁通量 的变化率 tWb/s表示穿过某一面积的磁通 量变化的快慢Error! t特别提醒 对、而言，穿过一匝线圈和穿过n匝是一样的，而感应电 t 动势则不一样，感应电动势与匝数成正比磁通量
5、和磁通量的变化率的大小没有直接关系，很大时，可能很小，也可能 t很大；0 时，可能不为零 t 2下列说法正确的是( ) A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大 答案 D解析 线圈中产生的感应电动势En，即E与成正比，与或 的大小 t t无直接关系磁通量变化得越快，即越大，产生的感应电动势越大，故只有 D 正确 t 点评 正确理解决定感应电动势大小的因素是磁通量的变化率，这是分析本题的关 键 知识点二知识点二 公式公式
6、E EBLvBLvsinsin 的理解的理解 3如图 2 所示，在磁感应强度为 1 T 的匀强磁场中，一根跟磁场垂直长 20 cm 的导线 以 2 m/s 的速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成 30 角，则导线中的感应电动势为 _图 2 答案 0.2 V 解析 EBlvsin 30(10.22sin 30) V0.2 V 点评 (1)当导体平动垂直切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如图所示)EBLv.(2)当导体平动但不垂直切割磁感线时即v与B有一夹角，如右图所示，此时可将 导体的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，则分速度v2vcos 不使 导体切割磁感线，使导体切割磁感线
7、的是分速度v1vsin ，从而使导体产生的感应电 动势为：EBLv1BLvsin . 特别提醒 不要死记公式，要理解含意vsin 是导体切割磁感线的速度 4在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为l的金属棒OA在垂直于磁场方向的平面内 绕O点以角速度匀速转动，如图 3 所示，求：金属棒OA上产生的感应电动势图 3答案 Bl21 2 解析 由vr，可知各点处速度与该点到O点的距离r成正比，速度都与棒垂直，我们可以求出棒OA上各点的平均速度 ，即与棒中点的速度相同(只有成正比例的vl 2量，中点值才等于平均值)可得EBlvBlBl2.l 21 2 点评 当导体棒转动切割磁感线时，若棒上各处磁感应强度B相
8、同，则可直接应用公式EBl2.1 2 【方法技巧练方法技巧练】电动势公式En和EBLvsin 的选用技巧 t 5如图 4 所示，两根相距为l的平行直导轨abdc，bd间连有一固定电阻R，导轨电 阻可忽略不计MN为放在ab和dc上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处 于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内) 现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则 U_.图 4答案 Blv 2 解析 此回路的感应电动势有两种求法 (1)因B、l、v两两垂直可直接选用EBlv 得EvBl(2)可由法拉第电磁感应定律E求解 t 因
9、在 t时间内，杆扫过的面积 Slvt 所以回路磁通量的变化 BSBlvt由E得EBlv t题目中的导体棒相当于电源，其电动势EBlv，其内阻等于R，则U.Blv 2 方法总结 求解导体做切割磁感线运动产生大小不变的感应电动势的问题时，两个公 式都可使用 6如图 5 所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为 10 匝，半径 rA2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动 势之比为EAEB_，线圈中的感应电流之比为IAIB_.图 5 答案 11 12 解析 A、B两环中磁通量的变化率相同，线圈匝数相同，由En可得EAEB11；又因为R，故RARB21，
10、所以IAIB12. tl S 方法总结 当导体和磁场间无相对运动时，磁通量的变化完全是由磁场的变化引起的，感应电动势的计算只能采用公式En. t 7如图 6 所示，用一阻值为R的均匀细导线围成的金属环半径为a，匀强磁场的磁感应强度为B，垂直穿过金属环所在平面电阻为 的导体杆AB，沿环表面以速度v向右滑至R 2 环中央时，杆的端电压为( )图 6ABav B.Bav1 2C.Bav D.Bav2 34 3 答案 C解析 当电阻为 的导体杆AB沿环表面以速度v向右滑至环中央时，这个回路的总电R 2动势为：E2Bav.并联的两个半圆环的等效电阻为 ，杆的端电压为UABEBav.R 4R外 R外r2
11、3方法总结 当磁场和导体间有相对运动，且感应电动势大小在变化，求瞬时感应电动 势时，应采用公式EBLvsin . 8如图 7 所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l 的正方形导线框，ab边质量为m，其余边质量不计，cd边有固定的水平轴，导线框可以绕 其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，金属框经过时间t 运动到竖直位置，此时ab边的速度为v，求：图 7 (1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小； (2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小答案 (1) (2)BlvBl2 t 解析 (1)1BSBl2，转到竖直位置20 21Bl2根据法
12、拉第电磁感应定律，有E tBl2 t平均感应电动势的大小为EBl2 t (2)转到竖直位置时，bc、ad两边不切割磁感线，ab边垂直切割磁感线，EBlv，此 时求的是瞬时感应电动势 方法总结 求解某一过程(或某一段时间)中的感应电动势而平均速度又不能求得时，应选用公式En.如问题(1)，但求某一瞬时感应电动势时应采用EBLvsin . t1闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则( ) A环中产生的感应电动势均匀变化 B环中产生的感应电流均匀变化 C环中产生的感应电动势保持不变 D环上某一小段导体所受的安培力保持不变 答案 C解析 磁场均匀变化，也就是说k，根据感
13、应电动势的定义式，B tEkS，其中k是一个常量，所以圆环中产生的感应电动势的数值是一个常 tSB t 量 2单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量 随时间变化的规律如图 8 所示，则OD过程中( )图 8 A线圈中O时刻感应电动势最大 B线圈中D时刻感应电动势为零 C线圈中D时刻感应电动势最大 D线圈中O至D时间内平均感应电动势为 0.4 V答案 ABD解析 由法拉第电磁感应定律知线圈中O至D时间内的平均感应电动势E tV0.4 V由感应电动势的物理意义知，感应电动势的大小与磁通量的大小2 103 0.01/2和磁通量的改变量 均无必然联系，仅由磁通量的变化
14、率决定，而任何时刻磁 t通量的变化率就是t图象上该时刻切线的斜率，不难看出O点处切线斜率最大， t D点处切线斜率最小为零，故 A、B、D 选项正确 3如图 9 所示，闭合开关 S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用 0.2 s，第二次用 0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则( )图 9 A第一次磁通量变化较快 B第一次 G 的最大偏角较大 C第二次 G 的最大偏角较大 D若断开 S，G 均不偏转，故均无感应电动势 答案 AB 解析 将磁铁插到闭合线圈的同一位置磁通量的变化量相同，而用的时间不同，所 以磁通量的变化率不同，第一次时间短变化快，感应电动势大，故 A、B 正确；若断开 S，
15、无感应电流，但有感应电动势，故 D 错误 4一闭合线圈放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直若想使线圈 中的感应电流增强一倍，下述方法可行的是( ) A使线圈匝数增加一倍 B使线圈面积增加一倍 C使线圈匝数减少一半 D使磁感应强度的变化率增大一倍 答案 D解析 根据EnnS求电动势，考虑到当n、S发生变化时导体的电阻也发生 tB t 了变化若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，故 A 错；若匝数减少一半， 感应电流也不变，故 C 错；若面积增加一倍，长度变为原来的倍，因此电阻为原来的2 倍，电流为原来的倍，故 B 错，D 正确22 5在图 10 中，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻不计，R为电阻，C为电容器，A
