《2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第五節(jié) 課時(shí)1 法拉第電機(jī) 電磁感應(yīng)中電荷量的計(jì)算學(xué)案 粵教版選修3-2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第五節(jié) 課時(shí)1 法拉第電機(jī) 電磁感應(yīng)中電荷量的計(jì)算學(xué)案 粵教版選修3-2（17頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、課時(shí)1法拉第電機(jī)電磁感應(yīng)中電荷量的計(jì)算學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：了解法拉第電機(jī)的構(gòu)造及工作原理科學(xué)思維：1.會(huì)計(jì)算導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.進(jìn)一步理解公式En與EBLv的區(qū)別和聯(lián)系，能夠區(qū)別運(yùn)用這兩個(gè)公式求解電動(dòng)勢(shì).3.會(huì)選用公式求電磁感應(yīng)中的電荷量問題法拉第電機(jī)1法拉第電機(jī)原理(1)如圖1，把圓盤看作是由無數(shù)根長(zhǎng)度等于半徑的紫銅輻條組成的，在轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤時(shí)，每根輻條都做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，電路中便有了持續(xù)不斷的電流圖1(2)在法拉第電機(jī)中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源2.情景分析：如圖2所示，銅棒Oa長(zhǎng)為L(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，銅棒在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面上繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)
2、動(dòng)，則銅棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖23轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)以導(dǎo)體棒的一端為軸轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線：由vr可知各點(diǎn)線速度隨半徑按線性規(guī)律變化，切割速度用中點(diǎn)的線速度替代，即v.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBL2.一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖3所示，如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E_，且a點(diǎn)電勢(shì)_(選填“高于”或“低于”)b點(diǎn)電勢(shì)圖3答案fl2B低于一、En和EBLv的比較應(yīng)用EnEBLv區(qū)別研究對(duì)象整個(gè)閉合
3、回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算結(jié)果t內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)聯(lián)系EBLv是由En在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看作法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論例1如圖4所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動(dòng)，ABON，若AB以5m/s的速度從O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T問：圖4(1)第3s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)度是多少？此時(shí)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？(2)3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？答案(1)5m5V(2)W
4、bV解析(1)第3s末，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度：lvttan3053tan30m5m此時(shí)：EBlv0.255V5V.(2)3s內(nèi)回路中磁通量的變化量BS00.2155WbWb3s內(nèi)電路中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：VV.學(xué)科素養(yǎng)例1通過對(duì)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，加深了學(xué)生對(duì)公式En和EBlv適用條件的理解知道En研究整個(gè)閉合回路，適用于計(jì)算各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象中t內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；EBlv研究的是閉合回路的一部分，即做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，只適用于計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可以是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也可以是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過這樣的訓(xùn)練，鍛煉了學(xué)生的綜合分析能力，體現(xiàn)了“科學(xué)思維”
5、的學(xué)科素養(yǎng)針對(duì)訓(xùn)練(多選)如圖5所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面向下回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是()圖5A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E2BavB感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EBavC感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值BavD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值Bav答案BD解析在半圓形閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，有效切割長(zhǎng)度如圖所示，所以進(jìn)入過程中l(wèi)先逐漸增大到a，然后再逐漸減小為0，由EBlv可知，最大值EmaxBav，最小值為0，A錯(cuò)誤，B正確；平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Bav，故D正確，C錯(cuò)誤二、法拉第電機(jī)
6、的原理轉(zhuǎn)動(dòng)切割電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的高低圖6中導(dǎo)體棒ab在轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，如果它與用電器連接構(gòu)成閉合電路，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由b向a(右手定則)，而電源內(nèi)部電流方向是由負(fù)極流向正極，所以a相當(dāng)于電源的正極，b相當(dāng)于電源的負(fù)極，即a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)圖62導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算如圖7所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒Oa以O(shè)為圓心，以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小可用兩種方法分析：圖7(1)用EBLv求解由于棒上各點(diǎn)到圓心O的速度滿足vL(一次函數(shù)關(guān)系)，所以切割的等效速度v等效，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv等效BL2.(2)用E求解經(jīng)過時(shí)間
7、t棒掃過的面積為SL2L2t，由E知，棒上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為EBL2.例2如圖8是法拉第研制成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖將銅盤放在磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過銅盤，圖中a、b導(dǎo)線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，就可以使閉合電路獲得電流若圖中銅盤半徑為r，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路總電阻為R，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤的角速度為，則電路的功率是()圖8A.B.C.D.答案C解析銅盤旋轉(zhuǎn)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBr2，由P，得電路的功率是，故選C.三、電磁感應(yīng)中電荷量的計(jì)算閉合回路中磁通量發(fā)生變化時(shí)，電荷發(fā)生定向移動(dòng)而形成感應(yīng)電流，在t內(nèi)遷移的電荷量(感應(yīng)電荷量)qIttnt.(1)從上式可知，線
8、圈匝數(shù)一定時(shí)，感應(yīng)電荷量?jī)H由回路電阻和磁通量的變化量決定，與時(shí)間無關(guān)(2)求解電路中通過的電荷量時(shí)，I、E均為平均值例3(2018中山市第一中學(xué)高二第一次段考)一個(gè)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、電容為C的電容器連接成如圖9(a)所示回路金屬線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)求：圖9(1)通過電阻R1的電流大小和方向；(2)0t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R1的電荷量q；(3)t1時(shí)刻電容器所帶電荷量Q.答案(1)，方向從b到a(2)(
9、3)解析(1)由Bt圖象可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率：，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：Ennr根據(jù)閉合電路的歐姆定律，感應(yīng)電流：I1聯(lián)立解得：I1根據(jù)楞次定律可知通過R1的電流方向?yàn)閺腷到a.(2)通過R1的電荷量qI1t1得：q.(3)電容器兩板間電壓：UI1R1則電容器所帶的電荷量：QCU.1(轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì))如圖10所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為a、b、c.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是()圖10Aac，金屬框中無電流Bbc，金屬框中電流方向沿abc
10、aCUbcBl2，金屬框中無電流DUacBl2，金屬框中電流方向沿acba答案C解析金屬框abc平面與磁場(chǎng)方向平行，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過金屬框平面的磁通量始終為零，所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)動(dòng)過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷ac，b0)的規(guī)律隨時(shí)間變化，t0時(shí)，P、Q兩板電勢(shì)相等，兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)間t，電容器P板()圖3A不帶電B所帶電荷量與t成正比C帶正電，電荷量是D帶負(fù)電，電荷量是答案D解析磁感應(yīng)強(qiáng)度以BB0kt(k0)的規(guī)律隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：ESkS，而Sr2()2，經(jīng)時(shí)間t電容器P板所帶電荷量QEC；由楞次定律和安
11、培定則知電容器P板帶負(fù)電，故D選項(xiàng)正確4(多選)如圖4所示，三角形金屬導(dǎo)軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，從O點(diǎn)開始以速度v勻速右移，該導(dǎo)軌與金屬桿均為粗細(xì)相同的同種金屬制成，則下列判斷正確的是 ()圖4A電路中的感應(yīng)電流大小不變B電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變C電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大D電路中的感應(yīng)電流逐漸減小答案AC解析設(shè)金屬桿從O開始運(yùn)動(dòng)到如題圖所示位置所經(jīng)歷的時(shí)間為t，EOF，金屬桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)，故EBLvBvvttan Bv2tan t，即電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正比，C選項(xiàng)正確；電路中感應(yīng)電流I.而l等于閉合三角形的周長(zhǎng)，即lvtvttan
12、vt(1tan )，所以I是恒量，所以A正確5如圖5所示，等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框abc以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)方向穿過磁場(chǎng)，穿越過程中速度方向始終與ab邊垂直，且保持ac平行于OQ.關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，以下說法正確的是()圖5A開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最小B開始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最大C開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向D開始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向答案D解析線框中感應(yīng)電流的大小正比于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，又感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBL有v，L有指切割磁感線部分兩端點(diǎn)連線在垂直于速度方向上的投影長(zhǎng)度，故開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最大，開始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最小，選
13、項(xiàng)A、B錯(cuò)誤感應(yīng)電流的方向可以用楞次定律判斷，可知選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤考點(diǎn)二轉(zhuǎn)動(dòng)切割問題6夏天時(shí)，在北半球，當(dāng)我們抬頭觀看教室內(nèi)的電風(fēng)扇，會(huì)發(fā)現(xiàn)電風(fēng)扇正在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)金屬材質(zhì)的電風(fēng)扇示意圖如圖6所示，由于地磁場(chǎng)的存在，下列關(guān)于A、O兩點(diǎn)的電勢(shì)及電勢(shì)差的說法，正確的是()圖6AA點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)電勢(shì)高BA點(diǎn)電勢(shì)比O點(diǎn)電勢(shì)低CA點(diǎn)電勢(shì)和O點(diǎn)電勢(shì)相等D扇葉長(zhǎng)度越短，UAO的電勢(shì)差數(shù)值越大答案A解析在北半球，地磁場(chǎng)的豎直分量豎直向下，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可將扇葉看作電源，由右手定則可判斷A點(diǎn)為正極，電勢(shì)高，O點(diǎn)為負(fù)極，電勢(shì)低，A對(duì)，B、C錯(cuò)；由EBl2可知D錯(cuò)7.如圖7所示，導(dǎo)體棒AB的長(zhǎng)為2R，繞O點(diǎn)以角速度勻速
14、轉(zhuǎn)動(dòng)，OB長(zhǎng)為R，且O、B、A三點(diǎn)在一條直線上，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿轉(zhuǎn)動(dòng)平面且與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直，那么AB兩端的電勢(shì)差大小為()圖7A.BR2B2BR2C4BR2D6BR2答案C解析A點(diǎn)線速度vA3R，B點(diǎn)線速度vBR，AB棒切割磁感線的平均速度2R，由EBlv得，AB兩端的電勢(shì)差大小EB2R4BR2，C正確8如圖8所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化為了
15、產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的變化率的大小應(yīng)為()圖8A.B.C.D.答案C解析設(shè)半圓的半徑為L(zhǎng)，電阻為R，當(dāng)線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1B0L2.當(dāng)線框不動(dòng)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí)E2L2，由得B0L2L2，即，故C項(xiàng)正確9(多選)(2018日照市高二下學(xué)期期末統(tǒng)考)如圖9所示是法拉第制作的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)的模型原理圖把一個(gè)半徑為r的銅盤放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，使磁感線水平向右垂直穿過銅盤，銅盤安裝在水平的銅軸上兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸G為靈敏電流計(jì)現(xiàn)使銅盤按照?qǐng)D示方向以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說法正確的是()圖9
16、AC點(diǎn)電勢(shì)一定低于D點(diǎn)電勢(shì)B圓盤中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為Br2C電流計(jì)中的電流方向?yàn)橛蒩到bD銅盤不轉(zhuǎn)動(dòng)，所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，則銅盤中產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流(從左向右看)答案AD解析將銅盤看成無數(shù)條由中心指向邊緣的銅棒組合而成，當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每根銅棒都在切割磁感線，相當(dāng)于電源，由右手定則可知，銅盤邊緣為電源正極，中心為負(fù)極，C點(diǎn)電勢(shì)低于D點(diǎn)電勢(shì)，此電源對(duì)外電路供電，電流方向由b經(jīng)電流計(jì)再?gòu)腶流向銅盤，故A正確，C錯(cuò)誤；回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBrBr2，故B錯(cuò)誤；若銅盤不轉(zhuǎn)動(dòng)，使所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，在銅盤中產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流(從左向右看)，故D正確考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中電荷量問題10
17、.如圖10所示，將一個(gè)閉合金屬圓環(huán)從有界磁場(chǎng)中勻速拉出，第一次速度為v，通過金屬圓環(huán)某一橫截面的電荷量為q1，第二次速度為2v，通過金屬圓環(huán)某一橫截面的電荷量為q2，則()圖10Aq1q212Bq1q214Cq1q211Dq1q221答案C11.物理實(shí)驗(yàn)中，常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過電路的電荷量如圖11所示，探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度已知線圈的匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開始時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180，沖擊電流計(jì)測(cè)出通過線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可得出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為()圖
18、11A.B.C.D.答案C解析由題意知qtttnn，則B，故C正確12(多選)(2017南京市第三次模擬考試)如圖12甲所示，靜止在水平面上的等邊三角形金屬線框，匝數(shù)n20匝，總電阻R2.5，邊長(zhǎng)L0.3m，處在兩個(gè)半徑均為r0.1m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框頂點(diǎn)與右側(cè)圓心重合，線框底邊與左側(cè)圓直徑重合磁感應(yīng)強(qiáng)度B1垂直水平面向外，B2垂直水平面向里，B1、B2隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，線框一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，計(jì)算過程中取3，下列說法正確的是()圖12A線框具有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)Bt0時(shí)刻穿過線框的磁通量為0.5WbCt0.4s時(shí)刻線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.5VD00.6s內(nèi)通過線框橫截面的電荷量為0.36
19、C答案CD解析磁感應(yīng)強(qiáng)度B1增加，由楞次定律和右手定則可知，線框中的電流為順時(shí)針方向，由左手定則可知，線框所受安培力方向向右，所以線框有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，A錯(cuò)誤；由BS可知，t0時(shí)刻，由磁場(chǎng)B1產(chǎn)生的磁通量1B1r20.03Wb，方向向外，由磁場(chǎng)B2產(chǎn)生的磁通量2B2r20.005 Wb，方向向里，所以穿過整個(gè)線框的磁通量120.025Wb，B錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，t0.4s時(shí)刻線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Enr22030.01V1.5V，C正確；00.6s內(nèi)，通過線框橫截面的電荷量qn20C0.36C，D正確二、非選擇題13如圖13甲所示，固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌，間距d0.5m，右端
20、接一阻值為4的小燈泡L.在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示規(guī)律變化，CF長(zhǎng)為2m在t0時(shí)，金屬棒ab從圖示位置由靜止在恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)到EF位置，整個(gè)過程中小燈泡亮度始終不變已知金屬棒ab電阻為1，求：圖13(1)通過小燈泡的電流；(2)恒力F的大小；(3)金屬棒的質(zhì)量答案(1)0.1A(2)0.1N(3)0.8kg解析(1)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，電路的總電阻R總RLRab5 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1S0.5 V燈泡中的電流為IL0.1 A.(2)因燈泡亮度始終不變，故第4 s末金屬棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，且做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)金屬棒中的電流IIL0.1 A金屬棒受到的恒
21、力大?。篎F安BId0.1 N.(3)因燈泡亮度始終不變，金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2E10.5 V金屬棒在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)的速度v0.5 m/s金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度為a0.125 m/s2故金屬棒的質(zhì)量為m0.8 kg.14面積S0.2m2、n100匝的圓形線圈，處在如圖14所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B0.02tT，R3，C30F，線圈電阻r1，求：圖14(1)通過R的電流方向和4s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量；(2)電容器的帶電荷量答案(1)方向由ba0.4C(2)9106C解析(1)由楞次定律可得流過線圈的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，通過R的電流方向?yàn)閎a，qttntn0.4C.(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律，知EnnS1000.20.02V0.4V，則IA0.1A，UCURIR0.13V0.3V，QCUC301060.3C9106C.17
2019-2020學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第五節(jié) 課時(shí)1 法拉第電機(jī) 電磁感應(yīng)中電荷量的計(jì)算學(xué)案 粵教版選修3-2
