《【物理】人教选修3—2同步教学案：第4章 电磁感应 第4节 法拉第电磁感应定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【物理】人教选修3—2同步教学案：第4章 电磁感应 第4节 法拉第电磁感应定律（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 4 4 节节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律要点一要点一 对比磁通量对比磁通量 、磁通量的变化量、磁通量的变化量 、磁通量的变化率、磁通量的变化率t 物理量单位物理意义公式磁通量 Wb表示某时刻或某位置时穿过 某一面积的磁感线条数的多 少BS磁通量的 变化量 Wb表示在某一过程中穿过某一 面积的磁通量变化的多少21磁通量的变化率tWb/s表示穿过某一面积的磁通量 变化的快慢21t要点二要点二 公式公式 EBlvsin 与与 En/t 有何联系？如何理解及应用有何联系？如何理解及应用 EBlvsin ？1EBlvsin 是由 En在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感t 应
2、定律的一个推论 2式中的 l 应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，l 应是 导线在磁场垂直方向投影的长度，式中 vsin 表示导体切割磁感线时，速度在垂直于磁感 应强度方向的分量 3EBlvsin 适用于匀强磁场中导体切割磁感线时感应电动势的计算通常用于计 算某个时刻或某个位置感应电动势的瞬时值 4列表对比一、怎样处理电磁感应和电路综合问题？一、怎样处理电磁感应和电路综合问题？ 解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法如下： 1明确哪一部分导体或电路产生感应电动势该导体或电路就是电源，其他部分是外 电路 2用法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式计算感应电动势大小 3将电
3、磁感应产生的电源与电路整合起来，作出等效电路 4运用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路性质及电压、电功率分配 等公式进行求解 二、若导体棒绕其一侧端点以角速度二、若导体棒绕其一侧端点以角速度 匀速转动切割磁感线，则感应电动势的大小怎匀速转动切割磁感线，则感应电动势的大小怎 么计算？么计算？ 当导体绕其一端点以角速度 做匀速转动切割磁感线时，公式 EBlv 中的 v 不能以 r 来进行代替，而应该用导体中点处的速度，即导体棒不同点上的平均速度来代替，其感应电动势的表达式为：EBl l Bl2(平均速度取中点位置，此位置的线速度为 l)121212 三、导体切割磁感线产生感应电动势的计
4、算公式中的三、导体切割磁感线产生感应电动势的计算公式中的 l 是不是一定为导体的实际长度？是不是一定为导体的实际长度？图 444 不一定若导体是曲折的，则应为导体的有效切割长度导线的有效切割长度为导体 的两个端点在 v、B 所决定平面的垂线上的投影长度如图 444 所示的三种情况下的 感应电动势相同.一、法拉第电磁感应定律的理解一、法拉第电磁感应定律的理解 【例例 1】 关于电磁感应产生感应电动势大小的正确表述是( ) A穿过导体框的磁通量为零的瞬间，线框中的感应电动势有可能很大 B穿过导体框的磁通量越大，线框中感应电动势一定越大 C穿过导体框的磁通量变化量越大，线框中感应电动势一定越大 D穿
5、过导体框的磁通量变化率越大，线框中感应电动势一定越大 解析解析 感应电动势的大小与磁通量的大小无关，而是与磁通量的变化率成正比，当导体框的磁通量为零的瞬间，线框中感应电动势可能很大答案答案 AD 二、法拉第电磁感应定律的灵活应用二、法拉第电磁感应定律的灵活应用 【例例 2】 如图 445 所示，图 445水平放置的平行金属导轨，相距 l0.50 m，左端接一电阻 R0.20 ，磁感应强度 B0.40 T 的匀强磁场，方向垂直于导轨平面，导体棒 ab 垂直放在导轨上，并能无摩擦地 沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当 ab 以 v4.0 m/s 的速度水平向右匀速 滑动时，用两种方法求
6、解 ab 棒中感应电动势的大小 解析解析 解法一 根据法拉第电磁感应定律EB0.8 V.tSt解法二解法二 感应电动势的变形公式：根据法拉第电磁感应定律，ab 棒中的感应电动势为EBlv0.400.504.0 V0.80 V.通过上述两种求解方法的对比，可以很容易的发现两种解法在本质上是相同的，但是在只有一根导体棒切割磁感线的情况下，第二种方法做起来更简单一些答案答案 0.8 V1.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少 2 Wb，则( ) A线圈中感应电动势每秒钟增加 2 V B线圈中感应电动势每秒钟减少 2 V C线圈中无感应电动势 D线圈中感应电动势保持不变 答案答案 D 2有
7、一个 n 匝的圆形线圈，放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈平面与磁感线 成 30角，磁感应强度均匀变化，线圈导线的规格不变，下列方法可使线圈中的感应电流 增加一倍的是( ) A将线圈匝数增加一倍 B将线圈面积增加一倍 C将线圈半径增加一倍 D将线圈平面转至跟磁感线垂直的位置 答案答案 CD 解析解析 将线圈匝数增加一倍时，线圈中的感应电动势增加一倍，但是由于线圈匝数的增加还会引起线圈电阻的增加，使电阻也增加了一倍，所以感应电流没有发生变化，A 选项错误将线圈面积增加一倍，感应电动势也增加了一倍，但是还是因为面积的增加会对线圈的电阻产生影响，导线的长度增加，使电阻也增加为原来的倍将线圈半径
8、增加一2倍时，面积增大为原来的四倍，感应电动势增加为原来的四倍，电阻增加为原来的二倍，所以感应电流增加一倍，选项 C 正确当线圈平面转到跟磁感线方向垂直时，线圈的有效面积变为原来的二倍，感应电动势变为原来的二倍，其它条件不变，感应电流变为原来的二倍3为了控制海洋中水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动 势测水的流速假设在某处地磁场的竖直分量为 7.0105 T，两个电极插入相距 2.0 m 的 水流中，且两极所在的直线与水流的方向垂直，如果与两极相连的灵敏电压表的示数为 7.0105 V，则水的流速为_ m/s. 答案答案 0.5解析解析 根据感应电动势的计算公式：EBlv
9、，v，代入数据得到水的流速为 0.5 EBl m/s.4一个 200 匝、面积 20 cm2的圆线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面成 30角，磁感应强度在 0.05 s 内由 0.1 T 增加到 0.5 T在此过程中，穿过线圈的磁通量变化 量是_，磁通量的平均变化率是_，线圈中感应电动势的大小为_ 答案答案 4104 Wb 8103 Wb/s 1.6 V 解析解析 21B2Ssin B1Ssin 4104 Wb Wb/s8103 Wb/st4 1040.05En2008103 V1.6 Vt题型题型 法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用法拉第电磁感应定律和楞次定律的综合应用矩形导线框
10、 abcd 固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直， 规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度 B 随时间变化的规律如图 1 所示若规定顺 时针方向为感应电流 i 的正方向，下列各图中正确的是( )图 1思维步步高思维步步高 楞次定律判断感应电流的基本步骤是什么？电流方向在哪一个时刻发生 改变？为什么？电流是恒定的电流吗？ 答案答案 D 解析解析 01 s 内磁感应强度均匀增加，由楞次定律知感应电流方向为逆时针，即感应电流方向与规定的正方向相反，为负值，又由法拉第电磁感应定律 En及闭合电路欧t姆定律知，感应电流 i 为定值；1 s2 s 内磁感应强度均匀减小，同理可判断感应电流为
11、顺时针方向，大小不变；2 s3 s 内磁感应强度反方向均匀增加，同理可判断感应电流为顺时针方向，大小不变；3 s4 s 内磁场方向垂直纸面向外，且均匀减小，同理可判断感应电流为逆时针方向，大小不变，故选项 D 正确拓展探究拓展探究 一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心，若仅考虑地磁场的影响，则当 航天飞机位于赤道上空( ) A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定 由下向上 D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势
12、 答案答案 AD 解析解析 如右图所示，设观察方向为面向北方，左西右东，则地磁场方向平行赤道表面向北，若飞机由东向西飞行时，由右手定则可判断出电动势方向为由上向下，若飞机由西向东飞行时，由右手定则可判断出电动势方向为由下向上，A 对 B 错；沿着经过地磁极的那条经线运动时，速度方向平行于磁场，金属杆中一定没有感应电动势，C 错 D 对题型题型 导体切割磁感线时的电磁感应综合问题导体切割磁感线时的电磁感应综合问题两根足够长的光滑导轨竖直放置，图 2 间距为 L，底端接阻值为 R 的电阻将质量为 m 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下 端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强
13、磁场垂直，如图 2 所 示除电阻 R 外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则( ) A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B. 金属棒向下运动时，流过电阻 R 的电流方向为 abC金属棒的速度为 v 时，所受的安培力大小为 FB2L2vR D电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 答案答案 AC 解析解析 释放瞬间，金属棒只受重力作用，所以其加速度等于重力加速度。金属棒向下切割磁感线，产生的电流由 ba 流经 R，当速度为 v 时，感应电流 I，则安培力BLvRFBIL.从能量守恒方面看，重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与电阻B2L2vR R 上产生的总热
14、量之和 拓展探究拓展探究 如图 3 所示，平行于 y 轴的导体棒以速度 v 向右做匀速直线运动，经过半 径为 R、磁感应强度为 B 的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势 E 与导体棒的位置 x 关系的图象是( )图 3答案答案 A解析解析 由题图图象知任一 x 位置处，棒的长度，则感应电动势22 2lRxx.由数学知识可得出对应图象是 A.(或代入特殊值验证)222EBvRxx1.图 4 条形磁铁放在光滑的水平面上，以条形磁铁的中央位置的正上方某点为圆心，水平固 定一铜质圆环如图 4 所示，不计空气阻力，以下判断中正确的是( ) A释放圆环，下落过程中环的机械能守恒 B释放圆环，环下落时磁
15、铁对桌面的压力比磁铁的重力大 C给磁铁水平向右的初速度，磁铁向右运动的过程中做减速运动 D给磁铁水平向右的初速度，圆环将受到向左的磁场力 答案答案 AC 解析解析 圆环下落过程中，通过圆环磁通量始终为零，故无感应电流产生，所以与磁铁间无相互作用力，圆环下落过程中只有重力做功，故机械能守恒，A 项正确；磁铁只受重力和桌面的支持力，二力平衡，由牛顿第三定律知 B 项不正确；由楞次定律，感应电流产生的效果(所受安培力)总是阻碍产生感应电流的原因(相对运动)，所以 C 项正确，D 项不正确2穿过闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的图象分别如图 5 所示下列关于回路中产 生的感应电动势的论述中正确的是( )图 5 A图中回路产生的感应电动势恒定不变 B图中回路产生的感应电动势一直在变大 C图中回路 0t1时间内产生的感应电动势小于在 t1t2时间内产生的感应电动势 D图中回路产生的感应电动势先变小再变大 答案答案 D 3某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用，他将一条形磁铁放在水平转盘上，如图 6 甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边当转盘(及磁铁) 转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周
