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填空题 较易0.85 引用1 组卷253
一、感应电动势
1.在___________现象中产生的电动势叫作感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于___________
2.法拉第电磁感应定律
(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的___________成正比。
(2)公式:E=n,其中n为线圈的匝数。
(3)在国际单位制中,磁通量的单位是___________,感应电动势的单位是___________
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1.导线垂直于磁场方向运动,B、lv两两垂直时,如图1所示,E=Blv

2.导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ时,如图2所示,E=Blv___________θ
3.导体棒切割磁感线产生感应电流,导体棒所受安培力的方向与导体棒运动方向___________,导体棒克服___________做功,把其他形式的能转化为电能。
三、对电磁感应定律的理解
1.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率的比较:


磁通量Φ

磁通量的变化量ΔΦ

磁通量的变化率

物理意义

某时刻穿过磁场中某个面的___________条数在某一过程中,穿过某个面的磁通量的___________穿过某个面的磁通量变化的快慢

当B、S互相垂直时的大小

Φ=BSΔΦ=

注意

若穿过的平面中有方向相反的磁场,则不能直接用Φ=BSΦ为抵消以后所剩余的磁通量开始和转过180°时平面都与磁场垂直,但穿过平面的磁通量是不同的,一正一负,ΔΦ=2BS,而不是零Φ-t图像中,可用图线的斜率表示

2.公式E=n的理解
感应电动势的大小E由磁通量变化的快慢,即磁通量___________决定,与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ无关。
四、导线切割磁感线时的感应电动势
1.导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导
如图3所示,闭合电路一部分导线ab处于匀强磁场中,磁感应强度为Bab的长度为lab以速度v匀速___________切割磁感线。

则在Δt内穿过闭合电路___________的变化量为ΔΦ=BΔS=BlvΔt
根据法拉第电磁感应定律得E==Blv
2.对公式的理解
(1)当B、lv三个量的方向互相垂直时,E=Blv;当有任意两个量的方向___________时,导线将不切割磁感线,E=0.
(2)当l垂直Bl垂直v,而vBθ角时,导线切割磁感线产生的___________大小为E=Blvsin θ
(3)若导线是弯折的,或lv不垂直时,E=Blv中的l应为导线在与v垂直的方向上的投影长度,即有效切割长度。

图4甲中的有效切割长度为:L=sin θ
图乙中的有效切割长度为:L=
图丙中的有效切割长度为:沿v1的方向运动时,L=R;沿v2的方向运动时,L=R
3.导体转动切割磁感线产生的电动势
如图5所示,导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度ω匀速转动,磁感应强度为B,则AC在切割磁感线时产生的___________E=Bl=Bl·=Bl2ω。

23-24高二下·全国·课前预习
知识点:法拉第电磁感应定律的表述和表达式导体棒平动切割磁感线产生的动生电动势导体棒转动切割磁感线产生的动生电动势 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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功是物理学中非常重要的概念,通过做功的过程可以实现能量转化。
(1)一直流电动机,线圈电阻R=2.0Ω,当它两端所加的电压U=24V时,电动机正常运转,测得通过其电流I=0.50A。求此工作状态下,这台电动机每分钟所做的机械功W
(2)在电路中电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程,电流做功的过程本质上是导体中的恒定电场的电场力对定向移动的自由电荷做功的过程。由同种材料制成的很长的圆柱形实心金属导体,在其上选取长为L的导体做为研究对象,如图所示,当其两端的电势差恒为U时,形成的恒定电流的大小为I。设导体中的恒定电场为匀强电场,自由电子的电荷量为e,它们定向移动的速率恒定且均相同。
①求恒定电场对每个自由电子作用力的大小F
②在任意时间t内,恒定电场的电场力对这段导体内的所有自由电子做的总功为W,请从功的定义式出发,推导W=UIt。已知对于横截面积为S的均匀导体,其单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动的速率均为v,则通过导体的恒定电流I=neSv
(3)如图所示为简化的直流电动机模型,固定于水平面的两根相距为L的平行金属导轨,处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,在两导轨的左端通过开关连接电动势为E、内阻为r的电源。导体棒MN放置在导轨上,其与导轨接触的两点之间的电阻为R,导体棒与导轨间的阻力恒定且不为0。闭合开关S后,导体棒由静止开始运动,运动过程中切割磁感线产生动生电动势,该电动势总要削弱电源电动势的作用,我们把这个电动势称为反电动势E,此时闭合回路的电流大小可用来计算,式中R为闭合电路的总电阻。若空气阻力和导轨电阻均可忽略不计,导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导体棒运动所能达到的最大速度大小为v。求达到最大速度后经过时间t导体棒克服阻力做的功W
电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置,在不同的电源中,非静电力做功的本领也不相同,物理学中用电动势来表明电源的这种特性.
(1)如图所示,固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,金属框两平行导轨间距为l.金属棒MN在外力的作用下,沿框架以速度v向右做匀速直线运动,运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好.已知电子的电荷量为e

a. 请根据法拉第电磁感应定律,推导金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势E1
b.在金属棒产生电动势的过程中,请画图说明是什么力充当非静电力,并根据电动势的定义式求出这个非静电力产生的电动势表达式E2
(2)由于磁场变化而产生的感应电动势,也是通过非静电力做功而实现的.在磁场变化时产生的电场与静电场不同,它的电场线是闭合的,我们把这样的电场叫做感生电场,也称涡旋电场.在涡旋电场中电场力做功与路径有关,正因为如此,它是一种非静电力.如图所示,空间存在一个垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B0,磁场区域半径为R.一半径为r的圆形导线环放置在纸面内,其圆心O与圆形磁场区域的中心重合.已知电子的电荷量为e

a.如果磁感应强度Bt随时间t的变化关系为Bt=B0+kt.求圆形导线环中的感应电动势E3的大小;
b.上述感应电动势中的非静电力来自于涡旋电场对电子的作用.求上述导线环中电子所受非静电力F3的大小.
在电磁感应现象中,感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”,在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。
(1)利用图甲所示的电路可以产生动生电动势。设匀强磁场的磁感应强度为B,金属棒ab的长度为L,在外力作用下以速度v水平向右匀速运动。此时金属棒中电子所受洛仑兹力f沿棒方向的分力f1即为“电源”内部的非静电力。设电子的电荷量为e,求电子从棒的一端运动到另一端的过程中f1做的功。
(2)均匀变化的磁场会在空间激发感生电场,该电场为涡旋电场,其电场线是一系列同心圆,单个圆上的电场强度大小处处相等,如图乙所示。在某均匀变化的磁场中,将一个半径为r的金属圆环置于相同半径的电场线位置处。从圆环的两端点ab引出两根导线,与阻值为R的电阻和内阻不计的电流表串接起来,如图丙所示。金属圆环的电阻为R0,圆环两端点ab间的距离可忽略不计,除金属圆环外其他部分均在磁场外。此时金属圆环中的自由电子受到的感生电场力F即为非静电力。若电路中电流表显示的示数为I,电子的电荷量为e,求∶
a.金属环中感应电动势E大小;
b.金属圆环中自由电子受到的感生电场力F的大小。
(3)直流电动机的工作原理可以简化为如图丁所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MNPQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。电阻为R的金属杆ab垂直于MNPQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道端点MP间接有内阻不计、电动势为E的直流电源。杆ab的中点O用水平绳系一个静置在地面上、质量为m的物块,最初细绳处于伸直状态(细绳足够长)。闭合电键S后,杆ab拉着物块由静止开始做加速运动。由于杆ab切割磁感线,因而产生感应电动势E',且E'同电路中的电流方向相反,称为反电动势,这时电路中的总电动势等于直流电源电动势E和反电动势E'之差。
a.请分析杆ab在加速的过程中所受安培力F如何变化,并求杆的最终速度vm
b.当电路中的电流为I时,请证明电源的电能转化为机械能的功率为

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