2018版高中物理 第1章 电磁感应章末整合提升学案 鲁科版选修3-2.docx

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第1章 电磁感应 一、产生感应电流的条件判断 1．产生感应电流的条件 (1)电路闭合． (2)磁通量发生变化． 2．穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况： (1)磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化． (2)线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化． (3)磁感应强度B和回路面积S同时发生变化，此时可由ΔΦ＝Φ2－Φ1计算并判断磁通量是否发生变化． (4)线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间夹角发生变化． 例1　某同学在实验室重做法拉第发现电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图1所示的实验装置．当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是(　　) 图1 A．开关的位置接错 B．电流表的正负极接错 C．线圈B的接头3、4接反 D．蓄电池的正负极接反 答案　A 解析　当开关位置接错时，开关的闭合和断开不会使A线圈中的电流发生变化，电流恒定使其产生的磁场不变，从而不会产生感应电流． 针对训练1　如图2所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是(　　) 图2 A．线圈中通以恒定的电流 B．通电时，使变阻器的滑片P匀速移动 C．通电时，使变阻器的滑片P加速移动 D．将开关突然断开的瞬间 答案　A 解析　线圈中通以恒定电流时，铜环a处磁场不变，穿过铜环的磁通量不变，铜环中不产生感应电流；变阻器滑片移动或开关断开时，线圈中电流变化，铜环a处磁场变化，穿过铜环的磁通量变化，产生感应电流，故应选A. 二、感应电动势的计算 1．法拉第电磁感应定律E＝n (1)E＝n是计算感应电动势普遍适用的公式，但对于回路中的磁感应强度B发生变化时求解较方便． (2)E＝n一般计算的是平均感应电动势．但当Δt→0时，比如利用Φ－t图象求E时也可求瞬时值． 2．导体杆切割磁感线产生的电动势E＝Blv (1)公式E＝Blv是E＝n的特殊情况，适用于导体杆切割磁感线运动时产生的电动势． (2)公式E＝Blv一般求的是瞬时值，此时v为瞬时速度．但当v为平均速度时，也可求平均电动势． (3)对于导体杆围绕一个点转动切割磁感线时E＝Bl2ω. 例2　如图3甲所示，一个500 匝的线圈的两端跟R＝99 Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm2，电阻为1 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示，求磁场变化过程中通过电阻R的电流． 图 3 答案　0.1 A 解析　由题图乙知：线圈中磁感应强度B均匀增加，其变化率＝ T/s＝10 T/s. 由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为E＝n＝nS＝500102010－4V＝10 V 由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为I＝＝ A＝0.1 A. 例3　如图4所示，导线全部为裸导线，半径为r，两端开有小口的圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端、电路中固定电阻阻值为R，其余部分电阻均忽略不计．试求MN从圆环左端滑到右端的过程中： 图4 (1)电阻R上的最大电流；(2)电阻R上的平均电流；(3)通过电阻R的电荷量． 答案　(1)　(2)　(3) 解析　(1)MN向右滑动时，切割磁感线的有效长度不断变化，当MN经过圆心时，有效切割长度最长，此时感应电动势和感应电流达到最大值．所以Imax＝＝. (2)由于MN向右滑动中电动势和电流大小不断变化，且不是简单的线性变化，故难以通过E＝Blv求解平均值，可以通过磁通量的平均变化率计算平均感应电动势和平均感应电流．所以， E＝＝，I＝＝. (3)通过电阻R的电荷量等于平均电流与时间的乘积．所以，q＝It＝＝. 例4　金属杆MN和PQ间距为l，MP间接有电阻R，磁场如图5所示，磁感应强度为B.金属棒AB长为2l，由图示位置以A为轴，以角速度ω匀速转过90(顺时针)．求该过程中(其他电阻不计)： 图5 (1)R上的最大电功率； (2)通过R的电荷量． 答案　(1)　(2) 解析　AB转动切割磁感线，且切割长度由l增至2l以后AB离开MN，电路断开． (1)当B端恰转至N时，E最大． Em＝B2l＝2Bωl2，Pm＝＝ (2)AB由初位置转至B端恰在N点的过程中 ΔΦ＝Bl2lsin60＝Bl2 q＝IΔt＝＝. 针对训练2　如图6所示，边长为50cm的正方形导线框，放置在B＝0.40T的匀强磁场中．已知磁场方向与水平方向成37角，线框电阻为0.10Ω，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电荷量． 图6 答案　1.4C 解析　设线框在水平位置时法线n方向向上，穿过线框的磁通量Φ1＝BScos53＝6.010－2Wb 当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角θ＝143，穿过线框的磁通量 Φ1＝BScos143＝－8.010－2Wb 通过导线横截面的电荷量： Q＝Δt＝Δt＝＝1.4C.