《第九章学案45.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章学案45.doc（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学案45 法拉第电磁感应定律 自感现象一、概念规律题组1一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2单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图1所示，则OD过程中()图1A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 V3如图2所示的电路中，A、B是完全相同的灯泡，L是电阻不计的电感线圈，下列说法中正确的是(
2、)图2A当开关S闭合时，A灯先亮，B灯后亮B当开关S闭合时，B灯先亮，A灯后亮C当开关S闭合时，A、B灯同时亮，电路稳定后，B灯更亮，A灯熄灭D当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后亮度都不变二、思想方法题组4如图3甲、乙所示电路中，电阻R和电感线圈L的电阻都很小接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()图3A在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗B在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗图45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
3、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(指向图中纸面向内)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()AUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dBUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到bCUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dDUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b一、对法拉第电磁感应定律的理解及应用1感应电动势En，决定感应电动势大小的因素是穿过这个回路的磁通量的变化率，而不是磁通量的大小，也不是磁通量变化量的大小2下列是几种常见的产生感应电动势的情况，请写出对应的计算公式，其中线圈
4、的匝数为n.(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化；EnS(2)磁感应强度B不变，线圈的面积S均匀变化：EnB3用En所求的一般为平均电动势，且所求的感应电动势为整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势【例1】 (2009广东高考)如图5(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计，求0至t1时间内：图5(1)通过电阻R1的电流大小和方向；(2)通过电阻R1的
5、电量q及电阻R1上产生的热量规范思维二、导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生E感，可分为平动切割和转动切割，在有些情况下要考虑有效切割的问题试计算下列几种情况下的感应电动势，并总结其特点及E感的计算方法1平动切割如图6(a)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，棒以速度v垂直切割磁感线时，感应电动势EBlv.图62转动切割如图6(b)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为l的导体棒绕一端为轴以角速度匀速转动，此时产生的感应电动势EBl2.3有效切割长度：即导体在与v垂直的方向上的投影长试分析图7中的有效切割长度图7甲图中的有效切割长度为：cdsin ；乙图中的有效切割长度为：lMN；丙
6、图中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，lR；沿v2的方向运动时，lR.图8【例2】 如图8所示，磁感应强度B0.2 T的匀强磁场中有一折成30角的金属导轨aOb，导轨平面垂直磁场方向一条直导线MN垂直Ob方向放置在导轨上并接触良好当MN以v4 m/s的速度从导轨O点开始向右沿水平方向匀速运动时，若所有导线单位长度的电阻r0.1 /m，求：(1)经过时间t后，闭合回路的感应电动势的瞬时值；(2)时间t内，闭合回路的感应电动势的平均值；(3)闭合回路中的电流大小和方向规范思维三、通电自感与断电自感的比较通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，RRL，L较大L很大(有铁芯)，RLRA现象
7、在S闭合的瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再逐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A马上熄灭)原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢断开开关S时，流过线圈L的电流减小，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于RLRA，使得流过A灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使A灯的发光功率突然变大能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能特别提示1通电时线圈产生的自感电动势阻
8、碍电流的增加且与电流的方向相反，此时含线圈L的支路相当于断开2断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小但流过灯A的电流方向与原来相反3自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向图9【例3】 (2010北京理综)在如图9所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I，然后断开S.若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变
9、化的图像是()规范思维【基础演练】1(2011广东15)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2(2009山东理综改编题)如图10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()图10A感应电
10、流方向不变BCD段直导线始终不受安培力C感应电动势最大值EmBavD感应电动势平均值Bav图113(江苏省泰州市2010届高三第三次模拟)如图11所示，a、b、c为三个完全相同的灯泡，L为自感线圈(自感系数较大，电阻不计)，E为电源，S为开关闭合开关S，电路稳定后，三个灯泡均能发光则()A断开开关瞬间，c熄灭，稍后a、b同时熄灭B断开开关瞬间，流过a的电流方向改变C闭合开关，a、b、c同时亮D闭合开关，a、b同时先亮，c后亮4如图12所示，图12导体棒AB长2R，绕O点以角速度沿逆时针方向匀速转动，OB为R，且OBA三点在一直线上，有一匀强磁场磁感应强度为B，充满转动平面且与转动平面垂直，那么
11、AB两端的电势差大小为()A.BR2 B2BR2C4BR2 D6BR25(2011北京19)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图13所示的电路检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()图13A电源的内阻较大B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大6如图14所示，图14线圈内有理想边界的磁场，开关闭合，当磁感应强度均匀减小时，有一带电微粒静止于水平放置的平行板电容器中间，
12、若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电荷量为q，线圈面积为S，则下列判断中正确的是()A带电微粒带负电B线圈内磁感应强度的变化率为C当下极板向上移动时，带电微粒将向上运动D当开关断开时带电微粒将做自由落体运动【能力提升】图157金属棒和三根电阻线按图15所示连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R1R2R3123，金属棒电阻不计当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中的感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中的感应电流为9I，当S1、S2闭合，S2断开时，闭合回路中的感应电流是()A0 B3IC7I D12I题号1234567答
13、案图168均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感强度为B的垂直于纸面向里的匀强磁场上方h处，如图16所示线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与磁场的水平边界面平行当cd边刚进入磁场时，(1)求线框中产生的感应电动势大小；(2)求cd两点间的电势差大小；(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件9如图17(a)所示，面积S0.2 m2、匝数n630匝、总电阻r1.0 的线圈处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间t按图(b)所示规律变化，方向垂直线圈平面图(a)中的传感器可看成一个纯电阻R，并标有“3V0.
14、9 W”，滑动变阻器R0上标有“10 1 A”，试回答下列问题：图17(1)设磁场垂直纸面向外为正方向，试判断通过电流表的电流方向；(2)为了保证电路的安全，求电路中允许通过的最大电流；(3)若滑动变阻器触头置于最左端，为了保证电路的安全，图(b)中的t0最小值是多少？学案45法拉第电磁感应定律自感现象【课前双基回扣】1D2ABD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 V0.4 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和磁通量的改变量均无必然联系，仅由线圈匝数和磁通量的变化率决定，而任何时刻磁通量的变化率就是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，D点处切线斜率最小为零，故A、B、D选项正确3C当开关S闭合时，电路中的电流增加，由于线圈的自感作用，将产生一自感电动势阻
