現(xiàn)代文閱讀Ⅰ把握共性之“新”打通應(yīng)考之“脈”第二章電磁感應(yīng)第三節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1．了解超速“電子眼”的工作原理．2．知道法拉第電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理．3．理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電路問題和圖像問題，并能解答相關(guān)問題．必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備

通電線圈感應(yīng)電流小于知識點二法拉第發(fā)電機(jī)1．原理放在兩極之間的銅盤可以看作是由無數(shù)根銅棒組成的，銅棒一端連在銅盤圓心，另一端連在圓盤邊緣．當(dāng)轉(zhuǎn)動圓盤時，銅棒在兩磁極間__________，銅棒就相當(dāng)于____，其中圓心為電源的一個極，銅盤的邊緣為電源的另一個極．它可以通過導(dǎo)線對用電器供電，使之獲得持續(xù)的電流．切割磁感線電源

電源低電勢高電勢1．思考判斷(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分相當(dāng)于電源，其余部分相當(dāng)于外電路． (

)(2)長為L的直導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以速度v勻速運(yùn)動產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為BLv． (

)(3)在閉合線圈上方有一條形磁鐵，在其自由下落直至穿過線圈過程中機(jī)械能守恒． (

)(4)在電源內(nèi)部電流從正極流向負(fù)極． (

)√√×

×

2．如圖甲所示，匝數(shù)n＝50的圓形線圈M，它的兩端點a、b與內(nèi)阻很大的電壓表相連，線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示，則a、b兩點的電勢高低與電壓表的讀數(shù)為(

)A．φa>φb，20V

B．φa>φb，10VC．φa<φb，20V D．φa<φb，10V√

√

關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成如圖所示，圓環(huán)導(dǎo)體平面與勻強(qiáng)磁場方向垂直，導(dǎo)體棒OA以O(shè)為圓心，另一端在圓環(huán)上做勻速圓周運(yùn)動．則：(1)圖中哪一部分產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢？(2)燈泡是否發(fā)光？(3)燈泡兩端的電壓是否變化？提示：(1)OA．(2)發(fā)光．(3)不變．

√

√

【教材原題P44例題1】如圖2-3-2所示，長為L的銅棒OA在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面上繞點O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．求銅棒中感應(yīng)電動勢的大小，并分析O、A兩點電勢的高低．

[思路點撥]

①PQ相當(dāng)于電源，由E＝BLv求出PQ的電動勢．②電路結(jié)構(gòu)為RaP與RbP并聯(lián)再與RPQ串聯(lián)，由閉合電路歐姆定律求IaP．

規(guī)律方法

(1)“電源”的確定方法：“切割”磁感線的導(dǎo)體(或磁通量發(fā)生變化的線圈)相當(dāng)于“電源”，該部分導(dǎo)體(或線圈)的電阻相當(dāng)于“內(nèi)電阻”．(2)電流的流向：在“電源”內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極，在“電源”外部電流從正極流向負(fù)極．【教材原題P45例題2】

2012年11月，我國殲-15艦載機(jī)(如圖2-3-4所示)在“遼寧號”航空母艦上著艦成功，它的阻攔系統(tǒng)原理如圖2-3-5所示，飛機(jī)著艦時，通過阻攔索對飛機(jī)施加作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止．新一代航母阻攔系統(tǒng)的研制，則從阻攔索阻攔轉(zhuǎn)向了引入電磁學(xué)模型的電磁阻攔技術(shù)，其基本原理如圖2-3-6所示，飛機(jī)著艦時鉤住軌道上的一根金屬棒并關(guān)閉動力系統(tǒng)，在磁場中共同滑行減速．阻攔索與金屬棒絕緣．(1)試分析電磁阻攔相對于阻攔索阻攔的優(yōu)點．(2)試分析電磁阻攔中，飛機(jī)從鉤住金屬棒到停下來的整個過程做怎樣的運(yùn)動．分析：對于第(1)個問題，可以通過受力分析比較兩種阻攔模型中阻力的來源，進(jìn)而比較其優(yōu)缺點．對于第(2)個問題，可以將飛機(jī)和金屬棒看成一個整體，綜合應(yīng)用動量守恒、運(yùn)動學(xué)、安培力等知識，分析整個過程中的運(yùn)動狀態(tài)．解：(1)根據(jù)阻攔索阻攔模型的受力分析，可知飛機(jī)受到兩根阻攔索的作用力．對于阻攔索而言，一方面在硬度和韌性方面的工藝要求非?？量蹋圃祀y度大；另一方面，阻攔索持續(xù)工作一段時間后，容易出現(xiàn)疲勞和老化等問題．對于電磁阻攔模型，可把飛機(jī)與金屬棒看成一個整體，其在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時會受到安培力的阻礙作用，相對于利用阻攔索阻攔而言，電磁阻攔減少了對阻攔索的依賴，提高了飛機(jī)著艦的安全性和可靠性．

A．B2的方向向上 B．B2的方向向下C．v2＝5m/s D．v2＝3m/s√√BD

[CD運(yùn)動速度v2大于導(dǎo)體棒MN的速度v1，則導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力，因為導(dǎo)體棒MN做勻速運(yùn)動，所以導(dǎo)體棒MN受到的安培力方向水平向左，導(dǎo)體棒MN的質(zhì)量m＝1kg，設(shè)MN受到的安培力大小為FMN，規(guī)定水平向右為正方向，對導(dǎo)體棒MN受力分析有μmg－FMN＝0，解得FMN＝2N，根據(jù)左手定則可知，MN中電流從N流向M，設(shè)CD受到的安培力為FCD，重物質(zhì)量m0＝0.1kg，對CD受力分析有－μmg＋FCD＋m0g＝0，解得FCD＝1N，則CD受到的安培力向右，電流從D流向C，根據(jù)左手定則可知，B2的方向豎直向下，A錯誤，B正確；FMN＝B1IL，F(xiàn)CD＝B2IL，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝B1Lv1－B2Lv2，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝IR，聯(lián)立解得v2＝3m/s，C錯誤，D正確．]考點3電磁感應(yīng)中的圖像問題1．問題概括圖像類型(1)電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像，即B-t圖像、Φ-t圖像、E-t圖像和I-t圖像(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖像，即E-x圖像和I-x圖像問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識等2．解決圖像問題的一般步驟(1)明確圖像的種類，即是B-t圖像還是Φ-t圖像，或者E-t圖像、I-t圖像等．(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程．(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系．(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式．(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等．(6)畫圖像或判斷圖像．【典例3】如圖所示，一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域，從BC邊進(jìn)入磁場區(qū)開始計時，到A點離開磁場區(qū)的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時間變化的情況(以逆時針方向為電流的正方向)是圖中的(

)√

[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示，兩條光滑平行導(dǎo)軌ac和bd水平放置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌左端接有一平行板電容器C，現(xiàn)給金屬棒MN一個水平向右的恒力F，使得金屬棒由靜止向右運(yùn)動，下列有關(guān)金屬棒上的電流隨時間變化的圖像描述可能正確的是(

)√

學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測1．1831年10月28日，法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)(圖甲)．它是利用電磁感應(yīng)的原理制成的，是人類歷史上的第一臺發(fā)電機(jī)．圖乙是這個圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸．使銅盤轉(zhuǎn)動，電阻R中就有電流通過．已知銅盤半徑為r，銅盤內(nèi)阻忽略不計，銅盤所在區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則以下判斷正確的是(

)

√

2．如圖所示，一邊長為L的正方形導(dǎo)線框，勻速穿過寬為2L、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域．線框剛進(jìn)入磁場的時刻記為t＝0時刻，則下列圖像能正確反映線框中的感應(yīng)電流i隨時間t變化規(guī)律的是(規(guī)定線框中的電流沿逆時針方向為正)(

)√C

[線框開始進(jìn)入到全部進(jìn)入時，線框的右邊切割磁感線，由右手定則可知，電流沿逆時針方向，故電流為正值，因速度保持不變，故電流大小不變；當(dāng)全部進(jìn)入時，線框中磁通量不變，故沒有感應(yīng)電流；當(dāng)線框開始離開時，左邊切割磁感線，由右手定則可知感應(yīng)電流沿順時針方向，故電流為負(fù)值，且電流大小不變，故選C．]3．如圖甲所示，矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流的正方向，下列各圖中正確的是(

)√A

BC

D

提示：磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體棒長度與導(dǎo)體棒上各點切割速度的平均值的乘積．回歸本節(jié)內(nèi)容，自我完成以下問題：1．導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小的計算方法是什么？提示：明確哪一部分電路或?qū)w相當(dāng)于電源，畫出等效電路圖，利用法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動勢，結(jié)合閉合電路歐姆定律等知識求解．2．解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是什么？題號135246879課時分層作業(yè)(六)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用

√

題號135246879

√題號135246879

題號135246879√

題組二電磁感應(yīng)中的電路問題3．(多選)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為L＝1m，cd間、de間、cf間分別接著阻值為R＝10Ω的電阻．一阻值為R＝10Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v＝4m/s勻速向左運(yùn)動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.5T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場．下列說法中正確的是(

)A．導(dǎo)體棒ab中電流的流向為由b到aB．cd兩端的電壓為1VC．de兩端的電壓為1VD．fe兩端的電壓為1V題號135246879√

題號135246879√

題號135246879

題號135246879√

題組三電磁感應(yīng)中的圖像問題5．閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖像分別如圖①～④所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的下列論述，其中正確的是(

)A．圖①的回路中感應(yīng)電動勢恒定不變B．圖②的回路中感應(yīng)電動勢恒定不變C．圖③的回路中0～t1時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢小于t1～t2時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢D．圖④的回路中感應(yīng)電動勢先變大，再變小題號135246879

題號135246879√6．如圖所示，在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于xOy平面(紙面)向里．具有一定電阻的矩形線框abcd位于xOy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合．令線框從t＝0時刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動，則線框中的感應(yīng)電流i(取逆時針方向的電流為正)隨時間t的變化圖線正確的是(

)題號135246879A

B

C

DD

[因為線框做勻加速直線運(yùn)動，感應(yīng)電動勢為E＝BLv＝BLat，因此感應(yīng)電流大小與時間成正比，由楞次定律可知方向為順時針，故D正確．]題號135246879√7．如圖甲所示，面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場中，線圈電阻r＝4Ω，磁場方向垂直于線圈平面向里，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，定值電阻R＝6Ω，則0～5s內(nèi)(

)A．線圈感應(yīng)電動勢均勻增大B．電流自上而下流經(jīng)電阻RC．回路中感應(yīng)電流大小為0.2AD．a(chǎn)、b兩點間電壓0.8

V題號135246879

題號1352468798．(多選)半徑分別為r和2r的同心圓導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、電阻為R的均勻直金屬棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示，整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下，在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和