第42期 涡流、电磁阻尼和电磁驱动互感和自感-【数理报】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第二册同步学案（人教版）

书 第４１期２版参考答案 素养专练４．法拉第电磁感应定律 １．ＡＤ　２．ＡＢＤ　３．Ｄ　４．Ａ　５．Ｄ　６．Ａ 素养专练５．导线切割磁感线产生的感应电动势 １．Ｂ　２．Ｃ　３．Ｄ　４．Ａ　５．Ｃ　６．Ｂ　７．Ｃ 第４１期３版参考答案 Ａ组 一、１．Ｂ　２．Ｄ　３．Ｂ　４．Ｄ　５．Ｄ 二、６．０．５　０．５ 三、７．解析：（１）根据法拉第电磁感应定律，ａｂ棒中 的感应电动势为 Ｅ＝Ｂｌｖ＝０．４０×０．５０×４．０Ｖ＝０．８０Ｖ． （２）感应电流的大小为 Ｉ＝ＥＲ ＝ ０．８０ ０．２０Ａ＝４．０Ａ． （３）ａｂ相当于电源，根据右手定则知，ａ端电势高． （４）ａｂ棒受安培力 Ｆ安 ＝ＢＩｌ＝０．４０×４．０×０．５０Ｎ＝０．８Ｎ 由于ａｂ以ｖ＝４．０ｍ／ｓ的速度水平向右匀速滑动， 故外力的大小也为０．８Ｎ． ８．解析：（１）由题图乙得ａ＝Δｖ Δｔ ＝０．５０．１ｍ／ｓ ２＝５ｍ／ｓ２， ０．１ｓ前，由牛顿第二定律有ｍｇｓｉｎθ－Ｆｆ＝ｍａ，代入数据得 Ｆｆ＝０．１Ｎ，０．１ｓ后匀速运动，有ｍｇｓｉｎθ－Ｆｆ－ＦＡ ＝０，而 ＦＡ ＝ＢＩｌ＝Ｂ Ｂｌｖ Ｒ＋ｒｌ＝ Ｂ２ｌ２ｖ Ｒ＋ｒ，由 以 上 两 式 得 Ｂ ＝ （ｍｇｓｉｎθ－Ｆｆ）（Ｒ＋ｒ） ｌ２槡 ｖ ＝ （０．６－０．１）×（３＋１） １２×０．槡 ５ Ｔ＝２Ｔ． （２）Ｉ＝ ＢｌｖＲ＋ｒ＝ ２×１×０．５ ３＋１ Ａ＝０．２５Ａ， ＱＲ ＝Ｉ ２Ｒｔ＝０．２５２×３×０．１Ｊ＝１．８７５×１０－２Ｊ． Ｂ组 一、１．ＡＤ　２．ＣＤ　３．ＢＣＤ 二、４．１２ＢＬｖ， Ｂ２Ｌ２ｖ２ Ｒ＋４ｒ，ｍｇＬ－ １ ２ｍｖ ２． 三、５．解析：（１）整个过程中磁通量的变化 ΔΦ ＝ ＢＳ＝Ｂπｒ２，所用时间为Δｔ＝２ｒｖ，代入Ｅ＝ ΔΦ Δｔ ，可得Ｅ＝ Ｂπｒ２ｖ ２ｒ ＝ πＢｒｖ ２ ，根据闭合电路欧姆定律得通过电阻Ｒ的 电流平均值为Ｉ＝ＥＲ ＝ πＢｒｖ ２Ｒ． （２）当导线ＭＮ通过圆形导轨中心时，瞬时感应电 动势为Ｅ＝Ｂｌｖ＝２Ｂｒｖ，根据闭合电路欧姆定律，此时电 路中的感应电流为Ｉ＝ＥＲ ＝ ２Ｂｒｖ Ｒ，则导线ＭＮ此时所受 到的安培力为Ｆ＝ＢＩｌ＝４Ｂ ２ｒ２ｖ Ｒ ． （３）根据闭合电路欧姆定律，电路中的感应电流为 Ｉ′＝ ＥＲ＋Ｒ０ ＝ ２ＢｒｖＲ＋Ｒ０ ，则电阻Ｒ两端的电压为Ｕ＝Ｉ′Ｒ ＝２ＢｒｖＲＲ＋Ｒ０ ． 书 一、抓住一个特点 自感现象是由于通电导体（线圈）自身电流发生变 化时产生了自感电动势．自感电动势总是阻碍导体中原 来电流的变化，“阻碍”电流变化的实质是使电流不发 生“突变”，使其变化过程有所延缓，因此分析自感现象 时要抓住电流不发生“突变”这一特点． 二、弄清一个难点 在自感现象中灯泡是否闪亮的判断是同学们学习 的一个难点．自感现象中灯泡是否闪亮，要看后来的电 流是否比原来大，若是，则闪亮，否则不闪亮． 三、掌握三种等效 （１）通电自感：通电瞬间自感线圈处相当于断路． （２）断电自感：断电时自感线圈处相当于电源． （３）电流稳定时，自感线圈就是导体． 四、典例精析 例１．在如图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 解析：合上开关，Ｓ接通瞬间，Ｌ中电流从０开始增 大，于是产生自感电动势，阻碍电流的增加．因此ａ不会 立即正常发光，较 ｂ要晚些．Ｓ断开瞬间，因 Ｌ的自感作 用，电流不发生“突变”，通过自感线圈形成的回路的电 流逐渐减小为０．由于ａ、ｂ、Ｌ在同一回路，因此两只灯泡 会一起渐渐熄灭． 答案：Ｃ． 例２．在如图２所示的电路（ａ）、（ｂ）中，电阻Ｒ和自 感线圈Ｌ的电阻值都很小．接通 Ｓ，使电路达到稳定，灯 泡Ａ发光．则下列说法正确的是 （　　） Ａ．在电路（ａ）中，断开Ｓ，Ａ将渐渐变暗 Ｂ．在电路（ａ）中，断开 Ｓ，Ａ将先变得更亮，然后渐 渐变暗 Ｃ．在电路（ｂ）中，断开Ｓ，Ａ将渐渐变暗 Ｄ．在电路（ｂ）中，断开 Ｓ，Ａ将先变得更亮，然后渐 渐变暗 解析：在电路（ａ）中，稳定后设通过线圈Ｌ的电流为 ＩＬａ，通过Ａ的电流为ＩＡａ．同理，设电路（ｂ）中稳定后通过 Ｌ、Ａ的电流分别为ＩＬｂ、ＩＡｂ．很明显： ＩＬａ ＝ＩＡａ，ＩＬｂ ＞ＩＡｂ． 当断开Ｓ时，线圈 Ｌ相当于电源，产生了自感电动 势，在Ｌ、Ｒ、Ａ回路中产生自感电流．在电路（ａ）中，自感 电流从ＩＬａ逐渐减小，灯泡Ａ逐渐变暗；在电路（ｂ）中，自 感电