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《人教版高中物理选修3-2第2讲：导体切割磁感线运动（教师版）——劲松郭伟.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第2讲：导体切割磁感线运动（教师版）____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1、熟练右手定则的应用。2、掌握导体切割磁感线运动的处理方法。1．右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从手心垂直进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四
2、指所指的方向就是感应电流的方向。(2)适用范围：适用于判断闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。2．导体在匀强磁场中平动(1)一般情况：运动速度v和磁感线方向夹角为θ，则E＝Blvsin_θ。(2)常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E＝Blv。3．导体棒在匀强磁场中转动导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的平面内以角速度ω匀速转动产生感应电动势E＝Bωl2(导体棒的长度为l)。题目类型:导体平动切割磁感线例1.半径为a的圆形区域内有匀强磁场,磁感应强度为B=0.2T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心放置,磁场与环面垂直,其中a=
3、0.4m,b=0.6m,金属圆环上分别接有灯L1、L212,两灯的电阻均为R0=2Ω,一金属棒MN与金属圆环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计。(1)若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO'的瞬间(如图所示)MN中的电动势和流过灯L1的电流。(2)撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O'以OO'为轴向上翻转90°,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为∆B∆t=4πTs ,求L1的功率。解析：(1)棒通过圆环直径时切割磁感线的有效长度l=2a,棒中产生的感应电动势为E=Blv=B·2av0=0.2×0.8×5V=0.8V。当不计棒
4、和圆环的电阻时,直径OO'两端的电压U=E=0.8V,通过灯L1的电流为I1=UR0=0.4A。(2)右半圆环上翻90°后,穿过回路的磁场有效面积为原来的一半,S'=12πa2,磁场变化时回路中产生的感应电动势为E,=∆∅∆t=S,∆B∆t=12πa2x4π=0.32V由于L1、L2两灯相同,圆环电阻不计,所以每个灯的电压均为U'=12E',L1的功率为P1=U,2R0=1.28×10-2W。答案 (1)0.8V 0.4A (2)1.28×10-2W例2.如图所示,金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN,从O点拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动
5、,若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,它们的电阻率相同,则在MN运动过程中闭合电路的 ( )A.感应电动势保持不变 B.感应电流逐渐增大C.感应电流将保持不变 D.感应电流逐渐减小解析：拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动,t时刻,导体棒切割磁感线的有效长度L=vttanα,产生的感应电动势E=BLv=Bv2ttanα,感应电动势逐渐增大,选项A错误;粗细相同的均匀导体,它们的电阻率相同,单位长度电阻相同,设为R,回路总电阻R总=R(vttanα+vt/cosα+vt)=R(tanα+1/cosα+1)vt产生的感应电流I=E/R总=
6、是一恒量答案：C12例3.如图所示，在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一个质量为m、半径为r、电阻为R的均匀圆形导线圈，线圈平面跟磁场垂直（位于纸面内），线圈与磁场边缘（图中虚线）相切，切点为A，现在A点对线圈施加一个方向与磁场垂直，位于线圈平面内的，并跟磁场边界垂直的拉力F，将线圈以速度υ匀速拉出磁场．以切点为坐标原点，以F的方向为正方向建立x轴，设拉出过程中某时刻线圈上的A点的坐标为x．（1）写出此时F的大小与x的关系式；（2）在F-x图中定性画出F-x关系图线，写出最大值F0的表达式．解析：由于线圈沿F方向作切割磁感线运动，线圈上
7、要产生顺时针方向的感应电流，从而要受到与F方向反向的安培力Ff作用，由图可知，此时线圈切割磁感线的有效长度l=2线圈上感应电动势，感应电流i=线圈所受安培力大小为Ff=Bil，方向沿x负方向因线圈被匀速拉出，所以F=Ff解上各式得F=x-x2（2）当x=r时，拉力F最大，最大值为F0=图线如图所示．答案：见解析。例4.如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、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v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时( )A．穿过
8、回路的磁通量为零B．回路中感应电动势大
