2019-2020年新課標教科版3-2選修三第一章《電磁感應(yīng)》單元教案1.doc

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2019-2020年新課標教科版3-2選修三第一章電磁感應(yīng)單元教案17取兩個完全相同的長導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖（a）所示的螺線管，當該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為B，若將另一根長導(dǎo)線對折后繞成如圖（b）所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流時，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度大小為（A）（A）0。（B）0.5B。（C）B。（D）2 B。10如圖所示，平行于y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運動，經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域，導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動勢與導(dǎo)體棒位置x關(guān)系的圖像是A6如圖所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路，導(dǎo)線所在區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強磁場，螺線管下方水平桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)，導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感強度按下列哪一圖線所表示的方式隨時間變化時，導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場作用力（A）如圖甲，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈Q，P和Q共軸，Q中通有變化電流，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，P所受重力為G，桌而對P的支持力為N，則（A、D）（A）t1時刻 NG， （B）t2時刻 NG，（C）t3時刻 NG， （D）t4時刻 NG。如圖所示，有兩根和水平方向成a角的光滑平行金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道的勻強磁場，磁感強度為B，一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨于一個最大速度vm，則（B、C）（A）如果B增大，vm變大， （B）如果a變大，vm變大，（C）如果R變大，vm變大， （D）如果m變小，vm變大。如圖所示是一種延遲開關(guān)，當S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通，當S1斷開時，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時間才被釋放，則（B、C）（A）由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延遲釋放D的作用，（B）由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延遲釋放D的作用，（C）如果斷開B線圈的電鍵S2，無延遲作用，（D）如果斷開B線圈的電鍵S2，延遲將變長。 如圖所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度，兩個相同的磁性小球，同時從A、B管上端的管口無初速釋放，穿過A管的小球比穿過B管的小球先落到地面，下面對于兩管的描述中可能正確的是（A、D）（A）A管是用塑料制成的、B管是用銅制成的，（B）A管是用鋁制成的、B管是用膠木制成的，（C）A管是用膠木制成的、B管是用塑料制成的，（D）A管是用膠木制成的、B管是用鋁制成的。粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行，現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移動過程中線框的一邊a、b兩點間電勢差絕對值最大的是（B）兩圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶電絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán). 當A以如圖所示的方向繞中心轉(zhuǎn)動的角速度發(fā)生變化時，B中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流. 則B、CABwI（A）A可能帶正電且轉(zhuǎn)速減小.（B）A可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大.（C）A可能帶負電且轉(zhuǎn)速減小.（D）A可能帶負電且轉(zhuǎn)速增大.11如圖所示，A是長直密繞通電螺線管。小線圈B與電流表連接，并沿A的軸線Ox從O點自左向右勻速穿過螺線管A。能反映通過電流表中電流隨x變化規(guī)律的是（C）（13分）如圖（a）所示，光滑的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為L、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計，且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。開始時，導(dǎo)體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當磁場以速度v1勻速向右移動時，導(dǎo)體棒隨之開始運動，同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達到恒定速度，此時導(dǎo)體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)。（1）求導(dǎo)體棒所達到的恒定速度v2；（2）為使導(dǎo)體棒能隨磁場運動，阻力最大不能超過多少？（3）導(dǎo)體棒以恒定速度運動時，單位時間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？（4）若t0時磁場由靜止開始水平向右做勻加速直線運動，經(jīng)過較短時間后，導(dǎo)體棒也做勻加速直線運動，其v-t關(guān)系如圖（b）所示，已知在時刻t導(dǎo)體棒瞬時速度大小為vt，求導(dǎo)體棒做勻加速直線運動時的加速度大小。解：（1）EBL（v1v2），IE/R，F(xiàn)BIL，速度恒定時有：f，可得：v2v1，（2）fm， （3）P導(dǎo)體棒Fv2f，P電路E2/R，（4）因為fma，導(dǎo)體棒要做勻加速運動，必有v1v2為常數(shù)，設(shè)為Dv，a，則fma，可解得：a。24（14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為R1、粗細均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在M、N處與相距為2r、電阻不計的平行光滑金屬軌道ME、NF相接，EF之間接有電阻R2，已知R112R，R24R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場I和II，磁感應(yīng)強度大小均為B?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計的導(dǎo)體棒ab，從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時的速度大小為v1，下落到MN處的速度大小為v2。（1）求導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時的加速度大小。（2）若導(dǎo)體棒ab進入磁場II后棒中電流大小始終不變，求磁場I和II之間的距離h和R2上的電功率P2。（3）若將磁場II的CD邊界略微下移，導(dǎo)體棒ab剛進入磁場II時速度大小為v3，要使其在外力F作用下做勻加速直線運動，加速度大小為a，求所加外力F隨時間變化的關(guān)系式。解：（1）以導(dǎo)體棒為研究對象，棒在磁場I中切割磁感線，棒中產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時，導(dǎo)體棒在策略與安培力作用下做加速運動，由牛頓第二定律，得mgBILma，式中l(wèi)r式中4R由以上各式可得到（2）當導(dǎo)體棒ab通過磁場II時，若安培力恰好等于重力，棒中電流大小始終不變，即式中解得導(dǎo)體棒從MN到CD做加速度為g的勻加速直線運動，有得此時導(dǎo)體棒重力的功率為根據(jù)能量守恒定律，此時導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率，即所以，（3）設(shè)導(dǎo)體棒ab進入磁場II后經(jīng)過時間t的速度大小為，此時安培力大小為由于導(dǎo)體棒ab做勻加速直線運動，有根據(jù)牛頓第二定律，有FmgFma即由以上各式解得24 （14分）如圖所示，長為L電阻為r =0.3歐質(zhì)量為m = 0.1千克的金屬棒CD垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌間距也是L，棒與導(dǎo)軌間接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌左端接有R0.5歐的電阻，量程為03.0安的電流表串接在一條導(dǎo)軌上，量程為01.0伏的電壓表接在電阻R的兩端，垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場向下穿過平面，現(xiàn)以向右恒定外力F使金屬棒右移，當金屬棒以V2米秒的速度在導(dǎo)軌平面上勻速滑動時，觀察到電路中的一個電表正好滿偏，而另一個電表未滿偏，問：（1）此滿偏的電表是什么表？說明理由。（2）拉動金屬棒的外力F多大？（3）此時撤去外力F，金屬棒將逐漸慢下來，最終停止在導(dǎo)軌上，求從撤去外力到金屬運動的過程中通過電阻R的電量。 （1）電壓表滿偏，（2）1.6牛，（3）0.25庫，22（14分）如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里線框向上離開磁場時的速度剛好是進人磁場時速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進人磁場整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動求： （1）線框在下落階段勻速進人磁場時的速度V2； (2）線框在上升階段剛離開磁場時的速度V1； （3）線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q （1）線框在下落階段勻速進入磁場瞬間mg = f + 解得v2 = （2）線框從離開磁場至上升到最高點的過程(mg + f ) h = mv1 2 線框從最高點回落至磁場瞬間(mg - f ) h = mv2 2 、 式聯(lián)立解得v1 = = （3）線框在向上通過通過過程中mv02 - mv12 = Q +（mg + f）(a + b)v0 = 2 v1 Q = m (mg)2 f 2 -（mg + f）(a + b)（13分）如圖所示，固定于水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無磨擦滑動，此時adcb構(gòu)成一個邊長為l的正方形，棒的電阻為r，其余電阻不計，開始時磁感強度為B0，（1）若從t=0時刻起，磁感強度均勻增加，每秒增量為k，同時保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流，在圖上標出感應(yīng)電流的方向（2）在上述（1）情況中，始終保持棒靜止，當t = t1秒末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大？（3）若從t0時刻起，磁感強度逐漸減小，當棒以恒定速度v向右作勻速運動時，可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感強度應(yīng)怎樣隨時間變化（寫出B與t的關(guān)系式）？（1）kL2/r，向上（2）（B0kt1）kL3r（3）BB0L（Lvt）， 半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感強度為B0.2 T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a0.4 m，b0.6 m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02 W，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均不計，（1）若棒以v05 m / s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬時（如圖所示）MN中的電動勢和流過燈L1的電流，（2）撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O以O(shè)O為軸向上翻轉(zhuǎn)90，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為DBDt（4p）Ts，求L1的功率。（1）eB2 a v00.8 V，IeR00.4 A，（2）ep a22DBDt0.32 V，Pe24R00.0128 W。（13分）如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為l0.2米，在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R0.5歐的電阻，在x 0處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感強度B0.5特斯拉，一質(zhì)量為m0.1千克的金屬桿垂直放置在導(dǎo)軌上，并以v02米秒的初速度進入磁場，在安培力和一垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速直線運動，加速度大小為a2米秒2、方向與初速度方向相反，設(shè)導(dǎo)軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好，求：（1）電流為零時金屬桿所處的位置，（2）電流為最大值的一半時施加在金屬桿上外力F的大小和方向；（3）保持其它條件不變，而初速度v0取不同值，求開始時F的方向與初速度v0取值的關(guān)系。（1）感應(yīng)電動勢eBlv，IeR，得I0時v0，所以xv022a1米，（2）最大電流ImBlv0R，IIm2Blv02R，安培力為fIBlB2l2v02R0.02牛向右運動時Ffma得F0.18牛，方向與x軸相反向左運動時Ffma得F0.22牛，方向與x軸相反（3）開始時vv0，fImBlB2l2v0R，F(xiàn)fma，得FmaB2l2v0R當v0maRB2l210米秒時，F(xiàn)0，方向與x軸相反，當v0maRB2l210米秒時，F(xiàn)0，方向與x軸相同。（14分）如圖所示，OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌，O、C處分別接有短電阻絲（圖中用粗線表示），R14 W、R28 W（導(dǎo)軌其它部分電阻不計），導(dǎo)軌OAC的形狀滿足方程y2 sin（x）（單位：m），磁感強度B0.2 T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，一足夠長的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v5 m / s水平向右在導(dǎo)軌上從O點滑動到C點，棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直，不計棒的電阻，求：（1）外力F的最大值，（2）金屬棒在導(dǎo)軌上運動時電阻絲R1上消耗的最大功率，（3）在滑動過程中通過金屬棒的電流I與時間t的關(guān)系。（1）eBlv，IeR總，F(xiàn)外BIlB2l2vR，Lmax2 sin2 m，R總W，所以F max0.3 N，（2）P1e2R11 W，（3）eBlv，xvt， L2 sinx，所以IeR總sint。 F20468101248121620v(m/s)F(N)（14分）水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見右上圖），金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計；均勻磁場豎直向下. 用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動.當改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運動速度v也會變化，v和F的關(guān)系如右下圖. （取重力加速度g = 10m/s2）（1）金屬桿在勻速運動之前做什么運動？（2）若m = 0.5kg，L = 0.5m，R = 0.5W；磁感應(yīng)強度B為多大？（3）由vF圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？（1）變速度運動，（2）感應(yīng)電動勢eBLv，感應(yīng)電流為Ie/R，安培力為FmBIL，由圖線可知桿受拉力、安培力和阻力作用，勻速時合力為零，F(xiàn)f，所以v（Ff），由圖線直接得出斜率為k2，所以B1 T，（3）由截距可以求得桿所受阻力為f2 N，動摩擦因數(shù)為0.4。22（14分）如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m。導(dǎo)軌平面與水平面成q37角，下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為0.2 kg、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸，它們間的動摩擦因數(shù)為0.25。（1）求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大?。唬?）當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8 W，求該速度的大?。唬?）在上問中，若R2 W，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強度的大小與方向（g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8）。（1）金屬棒開始下滑的初速為零，根據(jù)牛頓第二定律mg sin qmmg cosqma，可得：a10（0.60.250.8）m/s24 m/s2，（2）設(shè)金屬棒運動達到穩(wěn)定時，速度為v，所受安培力為F，棒沿導(dǎo)軌方向受力平衡mg sin qmmg cosqF0，將上式代入即得Fma0.24 N0.8 N，此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率PFv，所以vm/s10 m/s，（3）設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為L，磁感應(yīng)強度為B，I，PI2R，可解得：BT0.4 T，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。