文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 高三复习 互感和自感 涡流

高三复习 互感和自感 涡流

图9-3-9第三课时 互感和自感 涡流

高三复习   互感和自感  涡流

一、通电自感和断电自感的比较 【例1】在如图9-1-1所示 的电路中,a 、b 为两个完全相 同的灯泡,L 为自感线圈,E 为 电源,S 为开关.关于两灯泡点 亮和熄灭的先后次序,下列说 法正确的是( ) A .合上开关,a 先亮,b 后亮;断开开关,a 、b 同时

熄灭

B.合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 先熄灭,b 后熄灭

C .合上开关,b 先亮,a 后亮;断开开关,a 、b 同时

熄灭

D.合上开关,a 、b 同时亮;断开开关,b 先熄灭,a 后熄灭

如图9-3-2所示的电路中

D 1和D 2是两个相同的小电珠,L

是一个自感系数相当大的线圈, 其电阻与R 相同,在电键S 接通 和断开时,灯泡D 1和D 2亮暗的顺 序是( )

A .接通时D 1先达最亮,断开时D 1后灭

B .接通时D 2先达最亮,断开时D 1后灭

C .接通时

D 1先达最亮,断开时D 1先灭 D .接通时D 2先达最亮,断开时D 2先灭 二、涡流的应用

【例2】桌面上放一铜片,一条形磁铁的N 极自上而下接近铜片的过程中,如图9-3-3所示,铜片对桌面的压力( )

A.增大

高三复习   互感和自感  涡流

B.减小

C.不变

高三复习   互感和自感  涡流

D.无法判断是否变化 三、自感现象的深入分析 【例3】如图9-3-6 所 示,A 、B 是两个完全相同的 灯泡,L 是自感系数较大的线 圈,其直流电阻忽略不计.当 电键K 闭合时,下列说法正确 的是( )

A.A 比B 先亮,然后A 熄灭

B .B 比A 先亮,然后B 逐渐变暗,A 逐渐变

C.A 、B 一齐亮,然后A 熄灭

D.A 、B 一齐亮.然后A 逐渐变亮.B 的亮度不变

课堂自主训练

1.如图9-3-8所示是测定自感系数很大的线圈L 直流电阻的电路,L 两端并联一只电压表,用来测自感线圈的直流电压,在测定完毕后,将电路拆开时应先( )

A .断开S 1

B.断开S 2

C.拆除电流表

D.拆除电阻R

2.如图9-3-9所示,abcd 是一闭合的小金属线框,用一根 绝缘的细杆挂在固定点O ,使金 属线框在竖直平面内来回摆动 的过程中能穿过水平方向的匀强磁

场区域(磁场在竖直方向上的宽度大于线框的宽

度),磁感线方向跟线框平面垂直,若悬点摩擦和空气阻力不计,则( )

A.线框进入或离开磁场区域时,都产生感应

电流,而且电流的方向相反

B.线框进入磁场区域后,越靠近OO ′线时速度越大,因而产生的感应电流也越大

C.线框开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后将不再减小

D.线框摆动过程中,机械能完全转化为线框电路中的电能

课后创新演练

1.如图9-3-10所示,水平方向的磁场垂直于光滑曲面,闭合小金属环从高h 的曲面上端无

初速滑下,又沿曲面的另一侧上 升,则( )

A.若是匀强磁场,环在 左侧上升的高度小于h

B.若是匀强磁场,环在 左侧上升的高度大于h

C.若是非匀强磁场,环在左侧上升高度等于

h

D.若是非匀强磁场,环在左侧上升高度小于

图9-3-1

9-3-2

图9-3-3图9-3-6

9-3-8

图9-3-10

第4课时电磁感应定律的应用(一)

一、电磁感应中的图象问题

2.解决此类问题的一般步骤

(1)明确图象的种类,即是B-t图还是Ф-t图,

或者E-t图、I-t图等.

(2)分析电磁感应的具体过程.

(3)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿

定律等规律写出函数方程.

(4)根据函数方程,进行数学分析,例如分析斜

率的变化、截距等.

(5)画图象或判断图象.

【例1】在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一

个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流

的正方向如图9-4-1(甲)所示,当磁场的磁感应强度

B随时间t按如图9-4-1(乙)变化时,下图中ABCD能

正确表示线圈中感应电动势ε变化的是

( )

【答案】(A)

●拓展

一矩形线圈位于一随时间t变化的磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图9-4-2(甲)所示,磁感应强度B随时间t的变化规律如图(乙)所示.以I表示线圈中的感应电流,以图(甲)中线圈上箭头所示方向的电流为正,则以下的I-t图中正确的是( )

【答案】(A)

二、电磁感应中的电路问题

两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面内,导轨间距为L,电阻不计,M、M’处接有如图9-4-5所示的电路,电路中各电阻的阻值均为R,电容器的电容为C、长度也为L、电阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触,在ab运动距离为s 的过程中,整个回路中产生的焦耳热为Q,求:

(1)ab运动速

度V的大小;

(2)电容器所

带的电荷量q.

【解析】(1)设ab上产生的感应电动势为E,回路中的电流为I, ab运动距离s所用时间为t,三个电阻R与电源串联,总电阻为4R,

则E=B L v由闭合电路欧姆定律有

4R

E

I=/

t s v

=由焦耳定律有

2

(4)

Q R t

=I由上述各式得

4Q R

v

L s

=

B

(2)设电容器两极板间的电势差为U,则有U=IR,

电容器所带电荷量q=CU 解得

CQR

q

BLs

=

【答案】

4

22

Q R

v

L s

=

B

,

C Q R

q

B L s

=

高三复习   互感和自感  涡流

高三复习   互感和自感  涡流

高三复习   互感和自感  涡流

9-4-1

高三复习   互感和自感  涡流

9-4-2

图9-4-5

三、电路中具有变化的电动势问题的分析 【例3】如图9-4-6所示,在跟匀强磁场垂直的平面内放置一个折成锐角的裸导线MON,∠MON=α,在它上面搁置另一根与ON 垂直的导线PQ ,PQ 紧贴MO 、ON 并以平行于ON 的速度v ,从顶角O 开始向右匀速滑动,设裸导线单位长度的电阻为R 0,磁感应强度为B ,求回路中的感应电流. 【答案】sin (1cos sin )0

v R R

αααE B I

==

++

课堂自主训练

1.如图9-4-7所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右).则 A.导线框进入磁场时,感应电流方向为a →b →c

→d →a

B.导线框离开磁场时,感应电流方向为a →d →c →b →a

C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右

D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左

2.如图9-4-8所示,两光滑平行金属导轨间距为

L ,直导线MN 垂直跨在导轨上,且与导轨接触良好,整

个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B .电容器的电容C ,除电阻R 外,导轨和导线的电阻均不计.现给导线MN 一初速度,使导线MN 向右运动,当电路稳定后,MN 以速度v 向右做匀速运动时( )

A.电容器两端的电压为零

B.电阻两端的电压为BL v

C.电容器所带电量为CBL v

D.为保持MN 匀速运动,需 对其施加的拉力大小为B 2L 2v /R .

1.如图9-4-9所示,金属杆ab 、cd 可以在光滑导轨PQ 和RS 上滑动,匀强磁场方向垂直纸面向里.当ab 、cd 分别以速度v 1和v 2滑动时,回路中感应电流方向为逆时针方向,则v 1和v 2的大小及方向可能是( )

A.v 1>v 2,v 1向右,v 2向左

B.v 1>v 2,v 1和v 2都向左

C.v 1=v 2,v 1和v 2都向右

D.v 1=v 2,v 1和v 2都向左

2.如图9-4-10所示,电路稳定后,小灯泡有一定的亮度,现将一与螺线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内,判断在插入过程中灯泡的亮度变化情况为( )

A.变暗

B.变亮

C.不变

D.无法判断

3.如图9-4-13所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一,磁场垂直穿过粗金属环所在区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为E ,则a 、b 两点间的电势差为( ) A.E/2

B.E/3

C .2E/3

D.E

6.如图9-4-14所示,把总电阻为2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为a 的圆环,水平 固定在竖直向下的磁感应 强度为 B 的匀强磁场中,一长度为2a 、电 阻等于R 、粗细均匀的金属棒 MN 放在圆环上,与圆环始终保持良好 的接触.当金属棒以恒定速度v 向 右移动,且经过圆心时,求:

(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压 (2)在圆环和金属棒上消耗的总功率

高三复习   互感和自感  涡流

高三复习   互感和自感  涡流

9-4-6图

高三复习   互感和自感  涡流

9-4-7

高三复习   互感和自感  涡流

9-4-8

高三复习   互感和自感  涡流

9-4-10

高三复习   互感和自感  涡流

9-4-9

图9-4-13

图9-4-14

第5课时 电磁感应定律的应用(二)

一、电磁感应中的动力学问题

【例1】如图9-5-1所示,两根足够长的直金属导轨

MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L ,M 、P 两点之间接有阻值为R 的电阻.一根质

高三复习   互感和自感  涡流

量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.

(1)由b 向a 方向看到的装置如图(b)所示,请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图;

(2)在加速下滑过程中,当ab 杆的速度大小为v 时,求此时ab 杆中的电流及加速度大小;

(3)求在下滑过程中,ab 杆可以达到的速度最大值.

(2)

B L v I R

=

22sin B L v a g m R

θ=-

(3)

sin m gR m B L

v θ=

二、电磁感应中的能量问题

高三复习   互感和自感  涡流

【例2】如图9-5-3所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L ,左端接有 阻值为R 的电阻,处在方 向竖直向下、磁感应强度 为B 的匀强磁场中.质量 为m 的导体棒与固定弹簧 相连,放在导轨上,导轨与 导体棒的电阻均可忽略.初

始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v 0,在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.试求:

(1)初始时刻导体棒受到的安培力.

(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为E P ,则这一过程中安培力所做的功W 1和电阻R 上产生的焦耳热Q 1分别为多少?

(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻R 上产生的焦耳热Q 为多少?

【答案】(1)

22B L F R

v =

,方向水平向左.

(2) 1

21

2

W m v P =E -

, 12

1

02

Q m v P

=-E

(3)初始位置 120

2

Q

m v =

【例3】如图9-5-5所示, 竖直平面内有足够长的金属导 轨,轨距0.2m,金属导体ab 可 在导轨上无摩擦地上下滑动,ab 的电阻为0.4Ω,导轨电阻不计,

导轨ab 的质量为0.2g,垂直纸

面向里的匀强磁场的磁应强度为

0.2T,且磁场区域足够大,当ab 导体自由下落0.4s 时,突然接通电键K ,则:(1)试说出K 接通后,ab 导体的运动情况.(2)ab 导体匀速下落的速度是多少?(g 取10m/s 2)

【答案】(1)先做竖直向下的加速度逐渐减小的变减速运动.再做竖直向下的匀速运动.

(2) 0.5(/)

22

m gR V m s m

B L

==

9-5-1

图9-5-3

图9-5-5