【步步高】2020年高考物理大一輪 第九章 第2課時 法拉第電磁感應定律 自感 渦流 新人教版選修3-2(通用)
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1、第2課時 法拉第電磁感應定律 自感 渦流 導學目標 1.能用法拉第電磁感應定律、公式E=Blv計算感應電動勢.2.理解自感、渦流產(chǎn)生,并能分析實際應用. 一、法拉第電磁感應定律 [基礎導引] 1.關于電磁感應,下述說法正確的是 ( ) A.穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大 B.穿過線圈的磁通量為零,感應電動勢一定為零 C.穿過線圈的磁通量變化越大,感應電動勢越大 D.穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越大 2.試計算下列幾種情況下的感應電動勢. (1)平動切割 ①如圖1(a),在磁感應強度為B的勻強磁場中,棒以速度v垂直切割磁感線時,感應電
2、動勢E=________. 圖1 ②如圖(b),在磁感應強度為B的勻強磁場中,棒運動的速度v與磁場的方向成θ角,此時的感應電動勢為E=________. (2)轉(zhuǎn)動切割 如圖(c),在磁感應強度為B的勻強磁場中,長為l的導體棒繞一端為軸以角速度ω勻速 轉(zhuǎn)動,此時產(chǎn)生的感應電動勢E=____________. (3)有效切割長度:即導體在與v垂直的方向上的投影長度.試分析圖2中的有效切割長度. 圖2 甲圖中的有效切割長度為:____________;乙圖中的有效切割長度為:________;丙圖中的有效切割長度:沿v1的方向運動時為________;沿v2的方向運動時為__
3、____. [知識梳理] 1.感應電動勢 (1)感應電動勢:在________________中產(chǎn)生的電動勢.產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于________,導體的電阻相當于____________. (2)感應電流與感應電動勢的關系:遵循________________定律,即I=________. 2.法拉第電磁感應定律 (1)法拉第電磁感應定律 ①內(nèi)容:電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的________________成正比. ②公式:E=____________. (2)導體切割磁感線的情形 ①一般情況:運動速度v和磁感線方向夾角為θ,則E=_______
4、___. ②常用情況:運動速度v和磁感線方向垂直,則E=________. ③導體棒在磁場中轉(zhuǎn)動 導體棒以端點為軸,在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應電動勢E=Bl=____________(平均速度等于中點位置線速度lω). 二、自感與渦流 [基礎導引] 判斷下列說法的正誤 (1)線圈的自感系數(shù)跟線圈內(nèi)電流的變化率成正比. ( ) (2)自感電動勢阻礙電流的變化,但不能阻止電流的變化. ( ) (3)當導體中電流增大時,自感電動勢的方向與原電流方向相反. ( ) (4)線圈中電流變化的越快,穿過線圈的磁通量越大. (
5、) [知識梳理] 1.自感現(xiàn)象 (1)概念:由于導體本身的________變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感,由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫做________________. (2)表達式:E=____________. (3)自感系數(shù)L ①相關因素:與線圈的________、形狀、________以及是否有鐵芯有關. ②單位:亨利(H,1 mH=________ H,1 μH=________ H). 2.渦流 當線圈中的電流發(fā)生變化時,在它附近的任何導體中都會產(chǎn)生____________,這種電流像水中的旋渦所以叫渦流. (1)電磁阻尼:當導體在磁場中運動時,感應電流會使
6、導體受到__________,安培力的方向總是________導體的相對運動. (2)電磁驅(qū)動:如果磁場相對于導體轉(zhuǎn)動,在導體中會產(chǎn)生__________使導體受到安培力的作用,安培力使導體運動起來. (3)電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理體現(xiàn)了____________的推廣應用. 考點一 法拉第電磁感應定律的應用 考點解讀 1.感應電動勢的大小由穿過電路的磁通量的變化率和線圈的匝數(shù)共同決定,而與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系. 2.具體而言:當ΔΦ僅由B引起時,則E=n;當ΔΦ僅由S引起時,則E=n. 3.磁通量的變化率是Φ-t圖象上某點切線的斜率. 典例剖析
7、例1 如圖3(a)所示,一個電阻值為R,匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路.線圈的半徑為r1, 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場,磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖(b)所示.圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0. 導線的電阻不計.求0至t1時間內(nèi): 圖3 (1)通過電阻R1上的電流大小和方向; (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量. 思維突破 1.公式E=n是求解回路某段時間內(nèi)平均電動勢的最佳選擇. 2.用公式E=nS求感應電動勢時,S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積. 3.通過回路截面的電荷量q僅與n、Δ
8、Φ和回路電阻R有關,與時間長短無關.推導如下:q=Δt=Δt=. 圖4 跟蹤訓練1 如圖4所示,導線全部為裸導線,半徑為r的圓內(nèi)有垂 直于圓平面的勻強磁場,磁感應強度為B,一根長度大于2r的導 線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑到右端.電路的 固定電阻為R,其余電阻不計,求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中 電阻R上的電流的平均值和通過電阻R的電荷量. 考點二 導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算 [典例剖析] 圖5 例2 在范圍足夠大,方向豎直向下的勻強磁場中,B=0.2 T,有一水 平放置的光滑框架,寬度為l=0.4 m,如圖5所示,框架上放置一質(zhì)
9、 量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd,框架電阻不計.若桿cd以恒定 加速度a=2 m/s2,由靜止開始做勻變速運動,則: (1)在5 s內(nèi)平均感應電動勢是多少? (2)第5 s末,回路中的電流多大? (3)第5 s末,作用在cd桿上的水平外力多大? 思維突破 公式E=n與E=Blvsin θ的區(qū)別與聯(lián)系 兩個公式 項目 E=n E=Blvsin θ 區(qū)別 (1)求的是Δt時間內(nèi)的平均 感應電動勢,E與某段時間 或某個過程相對應 (1)求的是瞬時感應電動勢,E與某個時刻或某個位置相對應 (2)求的是整個回路的感應 電動勢.整個回路的
10、感應 電動勢為零時,其回路中 某段導體的感應電動勢不 一定為零 (2)求的是回路中一部分導體切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢 (3)由于是整個回路的感應 電動勢,因此電源部分不 容易確定 (3)由于是由一部分導體切割磁感線的運動產(chǎn)生的,該部分就相當于電源 聯(lián)系 公式E=n和E=Blvsin θ是統(tǒng)一的,當Δt→0時,E為瞬時感應電動勢,只是由于高中數(shù)學知識所限,現(xiàn)在還不能這樣求瞬時感應電動勢,而公式E=Blvsin θ中的v若代入,則求出的E為平均感應電動勢 跟蹤訓練2 (2020·課標全國·21)如圖6所示,兩個端面半徑同為R的 圓柱形鐵芯同軸水平放置,相對的端面之間有一
11、縫隙,鐵芯上繞
圖6
導線并與電源連接,在縫隙中形成一勻強磁場.一銅質(zhì)細直棒ab
水平置于縫隙中,且與圓柱軸線等高、垂直.讓銅棒從靜止開始自由
下落,銅棒下落距離為0.2R時銅棒中電動勢大小為E1,下落距離為0.8R時電動勢大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應.關于E1、E2的大小和銅棒離開磁場前兩端的極性,下列判斷正確的是 ( )
A.E1>E2,a端為正 B.E1>E2,b端為正
C.E1 12、考點解讀
通電自感與斷電自感的比較
通電自感
斷電自感
電路
圖
器材
要求
A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較大
L很大(有鐵芯)
現(xiàn)象
在S閉合瞬間,A2燈立即亮起來,A1燈逐漸變亮,最終一樣亮
在開關S斷開時,燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當抽掉鐵芯后,重做實驗,斷開開關S時,會看到燈A馬上熄滅)
原因
由于開關閉合時,流過電感線圈的電流迅速增大,使線圈產(chǎn)生自感電動勢,阻礙了電流的增大,流過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加得慢
斷開開關S時,流過線圈L的電流減小,產(chǎn)生自感電動勢,阻礙了電流的減小,使電流繼續(xù)存在一段時間;在S斷開后,通過L的電流反 13、向通過A燈,且由于RL?RA,使得流過A燈的電流在開關斷開瞬間突然增大,從而使A燈的發(fā)光功率突然變大
能量轉(zhuǎn)
化情況
電能轉(zhuǎn)化為磁場能
磁場能轉(zhuǎn)化為電能
典例剖析
圖7
例3 (2020·江蘇單科·4)如圖7所示的電路中,電源的電動勢為E,
內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計,電阻R的阻值大于燈泡D的阻
值.在t=0時刻閉合開關S,經(jīng)過一段時間后,在t=t1時刻斷
開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中,正
確的是 ( )
思維突破 自感現(xiàn)象中主要有兩種情況:即通 14、電自感與斷電自感.在分析過程中,要注意:(1)通過自感線圈的電流不能發(fā)生突變,即通電過程中,電流是逐漸變大,斷電過程中,電流是逐漸變小,此時線圈可等效為“電源”,該“電源”與其他電路元件形成回路.(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問題的判斷在于對電流大小的分析,若斷電后通過燈泡的電流比原來強,則燈泡先閃亮后再慢慢熄滅.
跟蹤訓練3 如圖8(a)、(b)所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈A的電阻,接通S,使電路達到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則 ( )
圖8
A.在電路(a)中,斷開S,A將漸漸變暗
B.在電路(a)中, 15、斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗
C.在電路(b)中,斷開S,A將漸漸變暗
D.在電路(b)中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變
12.對“Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt”的意
義理解錯誤
圖9
例4 半徑為r、電阻為R的n匝圓形線圈在邊長為l的正方形
abcd外,勻強磁場充滿并垂直穿過該正方形區(qū)域,如圖9
甲所示.當磁場隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示時,則穿過
圓形線圈磁通量的變化率為______,t0時刻線圈產(chǎn)生的感
應電流為______.
誤區(qū)警示 錯解1:認為磁通量的變化率與線圈的匝數(shù)有關,得出=nS=nl2.
錯解2:將線圈的面積代入上式得出= 16、nS=n.
錯解3:認為t0時刻磁感應強度為零,所以感應電動勢和感應電流均為零.
正確解析 磁通量的變化率為=S=l2
根據(jù)法拉第電磁感應定律得線圈中的感應電動勢
E=n=nl2
再根據(jù)閉合電路歐姆定律得感應電流I=n=n.
答案 l2 n
正本清源 (1)錯因:對“Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt”的意義理解不清.,(2)要注意Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的大小之間沒有必然的聯(lián)系,Φ=0,ΔΦ/Δt不一定等于0;還要注意感應電動勢E與線圈匝數(shù)n有關,但Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的大小均與線圈匝數(shù)無關.
13.對雙桿切割磁感線問題中的電動勢和安培力計算錯誤
例5 t=0時,磁場在xOy平面內(nèi)的分布如圖 17、10所示,其磁感應強度的大小均為B0,方向垂直于xOy平面,相鄰磁場區(qū)域的磁場方向相反,每個同向磁場區(qū)域的寬度均為L0,整個磁場以速度v沿x軸正方向勻速運動.若在磁場所在區(qū)間內(nèi)放置一由n匝線圈組成的矩形線框abcd,線框的bc邊平行于x軸.bc=LB、ab=L,LB略大于L0,總電阻為R,線框始終保持靜止.求:
圖10
(1)線框中產(chǎn)生的總電動勢大小和導線中的電流大??;
(2)線框所受安培力的大小和方向.
誤區(qū)警示 沒有考慮線框的ab、cd兩條邊在方向相反的磁場中均產(chǎn)生電動勢,只按一條邊切割磁感線計算電動勢,得出E=nB0Lv的錯誤結(jié)果.
求線框所受安培力時,一是不注意總安培力為 18、n匝線圈受力之和;二是沒有考慮線框的ab、cd兩條邊均受到安培力,得出F=BIL=的錯誤結(jié)論.
正確解析 (1)線框相對于磁場向左做切割磁感線的勻速運動,切割磁感線的速度大小為v,任意時刻線框中總的感應電動勢大小E=2nB0Lv,導線中的電流大小I=.
(2)線框所受安培力的大小F=2nB0LI=
由左手定則判斷,線框所受安培力的方向始終沿x軸正方向.
答案 (1)2nB0Lv (2) 方向沿x軸正方向
正本清源 對于雙桿切割磁感線或閉合導線框在磁場中運動的情況,有可能線框的兩條邊均產(chǎn)生電動勢,要看兩電動勢是同向還是反向;同樣求導線框所受安培力的時候,也要注意兩條邊是否均受安培力, 19、還要注意匝數(shù)n的問題.
圖11
跟蹤訓練4 (2020·上海單科·19)如圖11,一有界區(qū)域內(nèi),存在著磁
感應強度大小均為B,方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上
的勻強磁場,磁場寬度均為L,邊長為L的正方形線框abcd的bc
邊緊靠磁場邊緣置于桌面上,使線框從靜止開始沿x軸正方向勻
加速通過磁場區(qū)域,若以逆時針方向為電流的正方向,能反映線框中感應電流變化規(guī)律
的是 ( )
A組 公式E=nΔΦ/Δt的應用
1.(2020·江蘇單科·2)一矩形線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場方向垂直.先保持線框的面積不變,將磁感應強度 20、在1 s時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍.接著保持增大后的磁感應強度不變,在1 s時間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來的一半.先后兩個過程中,線框中感應電動勢的比值為 ( )
A. B.1 C.2 D.4
2.圖中a~d所示分別為穿過某一閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象,關于回路中產(chǎn)生的感應電動勢下列論述正確的是 ( )
A.圖a中回路產(chǎn)生的感應電動勢恒定不變
B.圖b中回路產(chǎn)生的感應電 21、動勢一直在變大
C.圖c中回路在0~t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢小于在t1~t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢
D.圖d中回路產(chǎn)生的感應電動勢先變小再變大
B組 公式E=Blv的應用
圖12
3.(2020·山東理綜·21)如圖12所示,空間存在兩個磁場,磁感
應強度大小均為B,方向相反且垂直紙面,MN、PQ為其
邊界,OO′為其對稱軸.一導線折成邊長為l的正方形閉
合回路abcd,回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運動,當運
動到關于OO′對稱的位置時 ( )
A.穿過回路的磁通量為零
B.回路中感應電動勢大小為2Blv0
C.回路 22、中感應電流的方向為順時針方向
D.回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同
C組 自感現(xiàn)象
圖13
4.(2020·北京理綜·19)在如圖13所示的電路中,兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R.閉合開關S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時流過兩個燈泡的電流均為I.然后,斷開S.若t′時刻再閉合S,則在t′前后的一小段時間內(nèi),正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是
( )
課時規(guī)范訓練
(限時:60分鐘)
一、選擇題
圖1
1.如圖1所示 為新一代炊具——電磁爐,無煙、無明火、無污
染 23、、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐
的優(yōu)勢所在.電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場,當磁
場的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時,即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流,
使鍋體本身自行高速發(fā)熱,然后再加熱鍋內(nèi)食物.下列相
關說法中正確的是 ( )
A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的
B.恒定磁場越強,電磁爐的加熱效果越好
C.鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的
D.提高磁場變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果
2.(2020·海南單科·7)自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的,很多物理學家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻.下列說法正確 24、的是 ( )
A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應,揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系
B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系
C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系
D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應,定量給出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關系
3.(2020·廣東理綜·15)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,關于線圈中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流,下列表述正確的是 ( )
A.感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關
B.穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大
C.穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越大
D. 25、感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同
圖2
4.如圖2所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長為L,匝數(shù)為N,
線圈內(nèi)接有電阻值為R的電阻,過ab中點和cd中點的連線OO′恰
好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上,磁場的磁感應強度
為B.當線圈轉(zhuǎn)過90°時,通過電阻R的電荷量為 ( )
A. B.
C. D.
5.(2020·浙江理綜·19)半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置,在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導線,分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接,兩板間 26、距為d,如圖3甲所示.有一變化的磁場垂直于紙面,規(guī)定向內(nèi)為正,變化規(guī)律如圖乙所示.在t=0時刻平板之間中心有一重力不計、電荷量為q的靜止微粒.則以下說法正確的是
( )
圖3
A.第2秒內(nèi)上極板為正極
B.第3秒內(nèi)上極板為負極
C.第2秒末微?;氐搅嗽瓉砦恢?
D.第2秒末兩極板之間的電場強度大小為0.2πr2/d
圖4
6.如圖4所示,矩形金屬框置于勻強磁場中,ef為一導體棒,
可在ab與cd間滑動并接觸良好.設磁感應強度為B,ac長為
L,在Δt時間內(nèi)向左勻速滑過距離Δd,由法拉第電磁感應定
律E=n可知,下列說法正確的是 ( )
27、
A.當ef向左滑動時,左側(cè)面積減少LΔd,右側(cè)面積增加LΔd,因此E=
B.當ef向左滑動時,左側(cè)面積減少LΔd,右側(cè)面積增加LΔd,互相抵消,因此E=0
C.在公式E=n中,在切割磁感線情況下,ΔΦ=BΔS,ΔS應是導體棒切割磁感線掃過的面積,因此E=BLΔd/Δt
D.在切割磁感線的情況下,只能用E=BLv計算,不能用E=n計算
7.如圖5是用電流傳感器(相當于電流表,其電阻可以忽略
不計)研究自感現(xiàn)象的實驗電路,圖中兩個電阻的阻值均
為R,L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈,其直流電阻
圖5
值也為R.下圖是某同學畫出的在t0時刻開關S切換前后,
通過傳感器的電流隨時間 28、變化的圖象.關于這些圖象,下列說法中正確的是 ( )
A.圖甲是開關S由斷開變?yōu)殚]合,通過傳感器1的電流隨時間變化的情況
B.圖乙是開關S由斷開變?yōu)殚]合,通過傳感器1的電流隨時間變化的情況
C.圖丙是開關S由閉合變?yōu)閿嚅_,通過傳感器2的電流隨時間變化的情況
D.圖丁是開關S由閉合變?yōu)閿嚅_,通過傳感器2的電流隨時間變化的情況
圖6
8.如圖6所示,等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻
強磁場,它的底邊在x軸上且長為2L,高為L.紙面內(nèi)一
邊長為L的正方形導線框沿x軸正方向做勻速直線運動穿
過勻強磁場區(qū)域,在t=0時刻恰好位于圖中所示的位置.以順時針方向為導線框中電流 29、
的正方向,下面四幅圖中能夠正確表示電流—位移(I-x)關系的是 ( )
圖7
9.如圖7所示,兩條平行虛線之間存在勻強磁場,磁場方向垂直紙
面向里,虛線間的距離為l.金屬圓環(huán)的直徑也是l.圓環(huán)從左邊界
進入磁場,以垂直于磁場邊界的恒定速度v穿過磁場區(qū)域.則下
列說法正確的是 ( )
A.感應電流的大小先增大后減小再增大再減小
B.感應電流的方向先逆時針后順時針
C.金屬圓環(huán)受到的安培力先向左后向右
D.進入磁場時感應電動勢平均值=πBlv
圖8
10.一空間有垂直紙面向里的勻強磁場B, 30、兩條電阻不計的平行光滑導
軌豎直放置在磁場內(nèi),如圖8所示,磁感應強度B=0.5 T,導體棒
ab、cd長度均為0.2 m,電阻均為0.1 Ω,重力均為0.1 N,現(xiàn)用力
向上拉動導體棒ab,使之勻速上升(導體棒ab、cd與導軌接觸良
好),此時cd靜止不動,則ab上升時,下列說法正確的是 ( )
A.a(chǎn)b受到的拉力大小為2 N
B.a(chǎn)b向上運動的速度為2 m/s
C.在2 s內(nèi),拉力做功,有0.4 J的機械能轉(zhuǎn)化為電能
D.在2 s內(nèi),拉力做功為0.6 J
二、非選擇題
圖9
11.如圖9所示,電阻不計的平行金屬導軌MN和OP放置在水
平面內(nèi),MO間接有阻值為R= 31、3 Ω的電阻.導軌相距d
=1 m,其間有豎直向下的勻強磁場,磁感應強度B=0.5
T.質(zhì)量為m=0.1 kg,電阻為r=1 Ω的導體棒CD垂直于
導軌放置,并接觸良好.用平行于MN的恒力F=1 N向右拉動CD.CD受到的摩擦阻力Ff恒為0.5 N.則:
(1)CD運動的最大速度是多少?
(2)當CD達到最大速度后,電阻R消耗的電功率是多少?
(3)當CD的速度為最大速度的一半時,CD的加速度是多少?
12.(2020·浙江理綜·23)如圖10甲所示,在水平面上固定有長為L=2 m、寬為d=1 m的金屬“U”型導軌,在“U”型導軌右側(cè)l=0.5 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向 32、里的勻強磁場,且磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示.在t=0時刻,質(zhì)量為m=0.1 kg的導體棒以v0=1 m/s的初速度從導軌的左端開始向右運動,導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1,導軌與導體棒單位長度的電阻均為λ=0.1 Ω/m,不計導體棒與導軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響(取g=10 m/s2 ).
甲 乙
圖10
(1)通過計算分析4 s內(nèi)導體棒的運動情況;
(2)計算4 s內(nèi)回路中電流的大小,并判斷電流方向;
(3)計算4 s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱.
復習講義
基礎再現(xiàn)
一、
基礎導引 1.D 2.(1)①Blv?、贐lvsin θ
( 33、2)Bl2ω (3)sin θ MN R R
知識梳理 1.(1)電磁感應現(xiàn)象 電源 電源內(nèi)阻 (2)閉合電路歐姆
2.(1)①磁通量的變化率?、趎
(2)①Blvsin θ?、贐lv?、跙l2ω
二、
基礎導引 (1)× (2)√ (3)√ (4)×
知識梳理 1.(1)電流 自感電動勢
(2)L (3)①大小 匝數(shù)?、?0-3 10-6 2.感應電流 (1)安培力 阻礙 (2)感應電流 (3)楞次定律
課堂探究
例1 (1) 方向由b到a
(2)
跟蹤訓練1
例2 (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N
跟蹤訓練2 D
例3 B
跟蹤訓練3 AD
跟蹤訓練4 AC
分組訓練
1.B
2.D
3.ABD
4.B
課時規(guī)范訓練
1.CD
2.ACD
3.C
4.B
5.A
6.C
7.BC
8.A
9.AB
10.BC
11.(1)8 m/s (2)3 W (3)2.5 m/s2
12.(1)前1 s導體棒做勻減速直線運動,1~4 s內(nèi)一直保持靜止 (2)0.2 A,順時針方向 (3)0.04 J
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