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《感生電動勢和動生電動勢》高二物理教案
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1.知道感生電動勢和動生電動勢
2.理解感生電動勢和動生電動勢的產(chǎn)生機(jī)理
[自主學(xué)習(xí)]
1. 英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,變化的磁場會在空間激發(fā)一種電場,這種電場叫
做 電場;有這種電場產(chǎn)生的電動勢叫做 ,該電場的方向可以由右手定則來判定。
2.由于導(dǎo)體運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為 。
[典型例題]
例1 如圖1所示,在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,有兩根水平放置且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD,在導(dǎo)軌的AC端連接一阻值為R的電阻,一根質(zhì)量為m的金屬棒ab,垂直導(dǎo)軌放置,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計。金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為 ,若用恒力F沿水平向右拉導(dǎo)體棒運動,求金屬棒的最大速度。
例2 如圖2所示,線圈內(nèi)有理想的磁場邊界,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加時,有一帶電量為q,質(zhì)量為m的粒子靜止于水平放置的平行板電容器中間,則此粒子帶 ,若線圈的匝數(shù)為n,線圈面積為S,平行板電容器的板間距離為d,則磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為 。
[針對訓(xùn)練]
1.通電直導(dǎo)線與閉合線框彼此絕緣,它們處在同一平面內(nèi),導(dǎo)線位置與線框?qū)ΨQ軸重合,為了使線框中產(chǎn)生如圖3所示的感應(yīng)電流,可采取的措施是:
(A)減小直導(dǎo)線中的電流
(B)線框以直導(dǎo)線為軸逆時針轉(zhuǎn)動(從上往下看)
(C)線框向右平動 (D)線框向左平動
2.一導(dǎo)體棒長l=40cm,在磁感強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運動,運動的速度v=5.0m/s,導(dǎo)體棒與磁場垂直,若速度方向與磁感線方向夾角=30,則導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動勢的大小為 V,此導(dǎo)體棒在做切割磁感線運動時,若速度大小不變,可能產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為 V
3.一個N匝圓線圈,放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,線圈平面跟磁感強(qiáng)度方向成30角,磁感強(qiáng)度隨時間均勻變化,線圈導(dǎo)線規(guī)格不變,下列方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是:
(A)將線圈匝數(shù)增加一倍 (B)將線圈面積增加一倍
(C)將線圈半徑增加一倍 (D)適當(dāng)改變線圈的取向
4.如圖4所示,四邊完全相同的正方形線圈置于一有界勻強(qiáng)磁場中,磁場垂直線圈平面,磁場邊界與對應(yīng)的線圈邊平行,今在線圈平面內(nèi)分別以大小相等,方向與正方形各邊垂直的速度,沿四個不同的方向把線圈拉出場區(qū),則能使a、b兩點電勢差的值最大的是:
(A)向上拉 (B)向下拉
(C)向左拉(D)向右拉
5.如圖5所示,導(dǎo)線MN可無摩擦地沿豎直的長直導(dǎo)軌滑動,導(dǎo)線位于水平方向的勻強(qiáng)磁場中,回路電阻R,將MN由靜止開始釋放后的一小段時間內(nèi),MN運動的加速度可能是:
(A).保持不變(B)逐漸減小(C)逐漸增大(D)無法確定
6.在水平面上有一固定的U形金屬框架,框架上置一金屬桿ab,如圖所示(紙面即水平面),在垂直紙面方向有一勻強(qiáng)磁場,則:
(A)若磁場方向垂直紙面向外并增長時,桿ab將向右移動
(B)若磁場方向垂直紙面向外并減少時,桿ab將向左移動
(C)若磁場方向垂直紙面向里并增長時,桿ab將向右移動
(D)若磁場方向垂直紙面向里并減少時,桿ab將向右移
7.如圖7所示,圓形線圈開口處接有一個平行板電容器,圓形線圈垂直放在隨時間均勻變化的勻強(qiáng)磁場中,要使電容器所帶電量增加一倍,正確的做法是:
(A)使電容器兩極板間距離變?yōu)樵瓉淼囊话?/p>
(B)使線圈半徑增加一倍
(C)使磁感強(qiáng)度的變化率增加一倍
(D)改變線圈平面與磁場方向的夾角
[能力訓(xùn)練]
1.有一銅塊,重量為G,密度為D,電阻率為,把它拉制成截面半徑為r的長導(dǎo)線,再用它做成一半徑為R的圓形回路(Rr).現(xiàn)加一個方向垂直回路平面的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度B的大小變化均勻,則
(A)感應(yīng)電流大小與導(dǎo)線粗細(xì)成正比
(B)感應(yīng)電流大小與回路半徑R成正比
(C)感應(yīng)電流大小與回路半徑R的平方成正比
(D)感應(yīng)電流大小和R、r都無關(guān)
2.在圖8中,閉合矩形線框abcd,電阻為R,位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,ad邊位于磁場邊緣,線框平面與磁場垂直,ab、ad邊長分別用L1、L2表示,若把線圈沿v方向勻速拉出磁場所用時間為△t,則通過線框?qū)Ь截面的電量是:
(A) (B) (C) (D)BL1L2
3.如圖9所示,矩形線框abcd的ad和bc的中點M、N之間連接一電壓表,整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中,磁場的方向與線框平面垂直,當(dāng)線框向右勻速平動時,以下說法正確的是( )
(A)穿過線框的磁通量不變化,MN間無電勢差
(B)MN這段導(dǎo)體做切割磁感線運動,MN間有電勢差
(C)MN間有電勢差,所以電壓表有讀數(shù)
(D)因為無電流通過電壓表,所以電壓表無讀數(shù)
4.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向如圖10所示的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿PQ在寬為L的平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動,PQ中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1;若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B,其它條件不變,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變?yōu)镋2,則E1與E 2之比及通過電阻R的感應(yīng)電流方向為:
(A)2:1,ba (B)1:2,ba
(C)2:1,ab (D)1:2,ab
5.如圖11所示,一個有彈性的金屬圓環(huán)被一根橡皮繩吊于通電直導(dǎo)線的下方,當(dāng)通電直導(dǎo)線中電流I增大時,圓環(huán)的面積S和橡皮繩的長度L將
(A)S減小,L變長 (B)S減小,L變短
(C)S增大,L變長 (D)S增大,L變短
6.A、B兩個閉合電路,穿過A電路的磁通量由O增加到3103Wb,穿過B電路的磁通量由5103Wb增加到6103Wb。則兩個電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EA和EB的關(guān)系是:
(A)EAEB (B)EA=EB (C) EA
7.如圖12所示。在有明顯邊界PQ的勻強(qiáng)磁場外有一個與磁場垂直的正方形閉合線框。一個平行線框的力將此線框勻速地拉進(jìn)磁場。設(shè)第一次速度為v,第二次速度為2 v,則兩次拉力大小之比為F1:F2=____,拉力做的功之比為W1:W2=____,拉力功率之比為P1:P2=____,流過導(dǎo)線橫截面的電量之比為
Q1:Q2=____
8.如圖13所示,水平桌面上固定一個無電阻的光滑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌左端有一個R=0.08歐的電阻相連,軌距d=50厘米。金屬桿ab的質(zhì)量m=0.1千克,電阻r=0.02歐,橫跨導(dǎo)軌。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2特的勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。現(xiàn)用水平力F=0.1牛拉ab向右運動,桿ab勻速前進(jìn)時速度大小為________米/秒;此時電路中消耗的電功率為________瓦,突然撤消外力F后,電阻R上還能產(chǎn)生的熱量為____焦。
9.如圖14所示,M與N為兩塊正對的平行金屬板,勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。ab是可以緊貼平板邊緣滑動的金屬棒,能以v1速度勻速向左或向右滑動。現(xiàn)有一個電子以v2速度自左向右飛入兩塊板中間,方向與板平行與磁場垂直。為使電子在兩板間做勻速直線運動,則
v1的方向應(yīng)如何?v1、v2的關(guān)系如何?
10.如圖15所示,矩形線圈abcd共有n匝,ab邊長為L1,bc邊長為L2,置于垂直穿過它的均勻變化的勻強(qiáng)磁場中。平行正對放置的兩塊金屬板M和N,長為L,間距為h。今有一束帶電量為q、質(zhì)量為m的離子流從兩板中央平行于板的方向以初速v0飛入板間,要使這些離子恰好能從兩板邊緣射出,求:①線圈abcd中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率如何?②兩板間的電場對每一個離子做多少功?
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