《教科版高中物理选修(3-2)第1章《法拉第电磁感应定律的应用》学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教科版高中物理选修(3-2)第1章《法拉第电磁感应定律的应用》学案（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、最新教科版高中物理选修（3-2 ）第 1 章法拉第电磁感应定律的应用学案 目标定位 1. 知道公式E n与 E BLv 的区别和联系 , 能够应用这两个公式求解感应电动t势 .2. 掌握导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算.3. 掌握电磁感应电路中电荷量求解的基本思路和方法一、 E n和 E BLv 的选用技巧t1 适用于任何情况 , 一般用于求平均感应电动势当t0时 ,E可为瞬时值E nt2 E BLv 是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式, 一般用于求瞬时感应电动势, 此时 v 为瞬时速度 , 但当 v 为平均速度时 , E为平均感应电动势3当回路中同时存在两部分导体切割
2、磁感线产生感应电动势时, 总电动势在两者方向相同时相加, 方向相反时相减( 方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向) 例 1如图 1 甲所示 , 固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨, 间距 d 0.5 m 右端接一阻值为 4 的小灯泡L, 在 CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场, 磁感应强度B 按如图乙规律变化 CF 长为 2 m 从 t 0 时开始 , 金属棒ab 从图中位置由静止在恒力F 作用下向右运动到EF位置 , 整个过程中 , 小灯泡亮度始终不变已知金属棒ab 的电阻为1 , 求：图 1(1) 通过小灯泡的电流大小；(2) 恒力 F 的大小；(3) 金属棒的质量1 / 12解
3、析 (1) 金属棒未进入磁场时, 电路总电阻R R R 5 总Lab回路中感应电动势为E Btt S 0.5 V1E灯泡中的电流强度为I L1 0.1 AR总(2) 因灯泡亮度不变, 故在 t 4 s末金属棒刚好进入磁场, 且做匀速运动 , 此时金属棒中的电流强度为 I I L 0.1 A恒力大小为F F 安 BId 0.1 N(3) 因灯泡亮度不变, 金属棒在磁场中运动时, 产生的感应电动势为E2 E1 0.5 VE2金属棒在磁场中的速度为v Bd 0.5 m/s金属棒未进入磁场的加速度为 v 0.125 m/s 2atF故金属棒的质量为m a 0.8 kg答案(1)0.1 A(2)0.1
4、N(3)0.8 kg例 2如图 2 所示 , 导轨 OM和 ON都在纸面内 , 导体 AB可在导轨上无摩擦滑动, 若 AB以 5 m/s的速度从 O 点开始沿导轨匀速右滑, 导体与导轨都足够长, 它们每米长度的电阻都是0.2 , 磁场的磁感应强度为0.2 T问：图 2(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？解析(1) 夹在导轨间的部分导体切割磁感线运动产生的电动势才是电路中的感应电动势3 s 末 , 夹在导轨间导体的长度为vttan 30 53tan 30 m
5、5 3 mL此时产生的感应电动势为0.2 5 35V 53 VEBLv电路电阻为R (15 53103) 0.2 (3 3 3) 2 / 12E 15 5 3所以 I R6A.1153(2)3 s内回路中磁通量的变化量 BS 00.2 21553 Wb2Wb1533 s 内电路产生的平均感应电动势为E 2V 53 V.3t2答案(1)53 m 53 V15 536A15353 V(2)2Wb2二、电磁感应中的电荷量问题qIt, 而IEn , 则 , 所电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电荷量Rt Rq n R以 q 只和线圈匝数、磁通量的变化量及总电阻有关, 与完成该过程需要的时间无关注意：求
6、解电路中通过的电荷量时, 一定要用平均电动势和平均电流计算例 3如图3 甲所示 , 一个圆形线圈的匝数n 1 000, 线圈面积S 300 cm 2, 线圈的电阻r 1, 线圈外接一个阻值 4 的电阻 , 线圈处在一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中, 圆形磁R场的面积S0 200 cm 2, 磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示求：图 3(1) 第 4 秒时穿过线圈的磁通量及前4 s 内磁通量的变化量；(2) 前 4 s 内的平均感应电动势；(3) 前 4 s 内通过 R的电荷量解析(1) 磁通量 BS00.4 20010 4 Wb810 3 Wb因此磁通量的变化量为 0.2 20010 4
7、Wb410 3 Wb(2) 由图像可知前 4 s 内磁感应强度 B的变化率B 0.05 T/st4 s 内的平均感应电动势为3 / 12BE nS01 000 0.05 0.02 V 1 Vt(3) 电路中平均电流IEq It R r通过 R 的电荷量 q nR r所以 q 0.8 C.答案(1)8 10 3Wb410 3 Wb(2)1 V(3)0.8 C三、转动切割产生感应电动势的计算例 4长为 l的金属棒ab 以 a 点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度 做匀速转动 , 如图 4 所示 , 磁感应强度为B. 求：图 4(1) 金属棒 ab 各点速率的平均值；(2) ab 两端的电势差；(3) 经时间t 金属棒 ab 所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？解析(1)金属棒 ab 各点速率的平均值为v va vb0 l1 l222(2)ab两端的电势差为ab v12UE Bl2Bl(3) 经时间t 金属棒ab 所扫过的扇形面积为S, 则121212S 2l 2lt , BS 2Blt.由法拉第电磁感应定律知,1Bl 2t122Ett 2Bl .1121212答案(1)2 l(2)2Bl (3)2Bl t2Bl 4 / 121. (E n 与 E BLv 的选用技巧 ) 如图 5
