高中物理 1.5 电磁感应规律的应用学案 粤教版选修3-2

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1、1.5电磁感应规律的应用学案（粤教版选修3-2）1．情景分析：如图1所示，铜棒Oa长为L，磁场的磁感应强度为B，铜棒在垂直于匀强磁场的平面上绕O点以角速度ω匀速转动，则棒切割磁感线的等效速度v＝，产生的感应电动势E＝BL2ω，由右手定则可判定铜棒的O端电势较高．图12．如图2所示，导体棒ef沿着导轨面向右匀速运动，导轨电阻不计．导体棒ef相当于电源，e是正极，f是负极，电源内部电流由负极流向正极；R和Rg构成外电路，外电路中电流由电源正极流向负极．图23．电磁感应中的能量：在由导体切割磁感线产生的电磁感应现象中，导体克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即电能是通过克服安培力

2、做功转变来的．4．正在转动的电风扇叶片，一旦被卡住，电风扇电动机的温度上升，时间一久，便发生一种焦糊味，十分危险，产生这种现象的原因是________________________________________________________________________．答案　见解析解析　电风扇叶片一旦卡住，这时反电动势消失，电阻很小的线圈直接连在电源的两端，电流会很大，所以电风扇电动机的温度很快上升，十分危险．5．当穿过线圈的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．线圈中一定有感应电流B．线圈中一定有感应电动势C．感应电动势的大小跟磁

3、通量的变化成正比D．感应电动势的大小跟线圈的电阻有关答案　B解析　产生感应电流的条件与产生感应电动势的条件是不同的，只有电路闭合且磁通量发生变化才能产生感应电流，不管电路是否闭合，只要磁通量变化，就一定有感应电动势产生．感应电动势只与磁通量的变化快慢和线圈的匝数有关．6．如图3所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v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(　　)图3A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判断答案　C解析　在运用公式E＝BLv进行感应电动势的运算时，要注意该公式中B、

4、L、v三者必须互相垂直．如果不互相垂直，要进行相应的分解后运用分量代入运算．本题中切割速度为金属棒的水平分速度，水平分速度不变，故感应电动势大小保持不变，选C.7．如图4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做的功与安培力做的功的代数和等于(　　)图4A．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R上放出的热量答案　A解析　棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用．由动能定理：W

5、F＋WG＋W安＝ΔEk得WF＋W安＝ΔEk＋mgh，即力F做的功与安培力做功的代数和等于机械能的增量，A项正确．【概念规律练】知识点一　法拉第电机模型的分析1．如图5所示，长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，求ab两端的电势差．图5答案　BL2ω解析　方法一　棒上各处速率不等，故不能直接用公式E＝BLv求解，由v＝ωr可知，棒上各点线速度跟半径成正比，故可用棒的中点的速度作为平均切割速度代入公式计算．由＝ωL/2，有BL＝BL2ω，由右手定则判断φa>φb，即Uab>0，故Uab＝BL2ω方法二　用E＝n来求解．设经过Δt时间ab棒扫过的扇

6、形面积为ΔS＝LωΔtL＝L2ωΔt变化的磁通量为ΔΦ＝BΔS＝BL2ωΔt，所以E＝n＝nB＝BL2ω(n＝1)由右手定则判断φa>φb所以a、b两端的电势差为BL2ω.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相同，则可直接应用公式E＝BL2ω.2．如图6所示，长为L的导线下悬一小球，在竖直向上的匀强磁场中做圆锥摆运动，圆锥的偏角为θ，摆球的角速度为ω，磁感应强度为B，则金属导线中产生的感应电动势大小为________．图6答案　BL2ωsin2θ解析　导线的有效长度为L′＝Lsinθ电动势E＝BL′2ω＝BL2ωsin2θ点评　导体在磁场中转动，导线本身与磁场并不垂直，应

7、考虑切割磁感线的有效长度．知识点二　电磁感应中的电路问题3．如图7所示，长为L＝0.2m、电阻为r＝0.3Ω、质量为m＝0.1kg的金属棒CD垂直放在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也为L，棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R＝0.5Ω的电阻，量程为0～3.0A的电流表串联在一条导轨上，量程为0～1.0V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定的外力F使金属棒右