《高二物理学案：1.4 法拉第电磁感应定律（粤教版选修3-2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理学案：1.4 法拉第电磁感应定律（粤教版选修3-2）（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.4 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 学案（粤教版选修学案（粤教版选修 3-23-2）1在电磁感应现象中产生的电动势，叫做感应电动势产生感应电动势的那部分导体 就相当于电源，导体的电阻相当于电源的内阻 2电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比，表达式E(单匝线圈)，En(多匝线圈)当导体切割磁感线产生感应电动势时tt EBLv(B、L、v 两两垂直)，EBLvsin_(vL 但 v 与 B 夹角为 ) 3关于感应电动势，下列说法中正确的是( ) A电源电动势就是感应电动势 B产生感应电动势的那部分导体相当于电源 C在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势 D
2、电路中有电流就一定有感应电动势 答案 B 解析 电源电动势的来源很多，不一定是由于电磁感应产生的，所以选项 A 错误；在电磁感应现象中，如果没有感应电流，也可以有感应电动势，C 错误；电路中的电流可能是由化学电池或其它电池作为电源提供的，所以有电流不一定有感应电动势4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 D 5一根导体棒 ab 在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方 向垂直如图 1 所示，则有( )图 1 AU
3、ab0 BUaUb，Uab保持不变 CUaUb，Uab越来越大 DUaUa，由 UabEBLv 及棒自由下落时 v 越来越大，可知 Uab越来越 大，D 项正确b，所以 UbUa，由 UabEBLv 及棒自由下落时 v 越来越大，可知 Uab越 来越大，D 项正确【概念规律练概念规律练】知识点一知识点一 公式公式 En的理解的理解t 1一个 200 匝、面积为 20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成 30角， 若磁感应强度在 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的变化量是 _Wb；磁通量的平均变化率是_Wb/s；线圈中感应电动势的大小是
4、_V. 答案 4104 8103 1.6 解析 磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式 BSsin 来计算，所以BSsin (0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb磁通量的变化率为 Wb/s8103 Wb/s，t4 1040.05感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律得En2008103 V1.6 Vt点评 要理解好公式 En，首先要区分好磁通量 ，磁通量的变化量 ，磁通量的t变化率，现列表如下：t物理量单位物理意义计算公式磁通量 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
5、tWb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢Error!t特别提醒 (1)对 、而言，穿过一匝线圈和穿过 n 匝是一样的，而感应电动势t则不一样，感应电动势与匝数成正比(2)磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系， 很大时，可能很小，也可能很t大；0 时，可能不为零t2下列说法正确的是( ) A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大 答案 D解析 线圈中产生的感应电动势 En，即 E 与成正比，与 或 的大小无直接t
6、t关系磁通量变化得越快，即越大，产生的感应电动势越大，故只有 D 正确t点评 正确理解决定感应电动势大小的因素是磁通量的变化率，这是分析本题的关键知识点二知识点二 公式公式 EBLvsin 的理解的理解 3如图 2 所示，在磁感应强度为 1 T 的匀强磁场中，一根跟磁场垂直长 20 cm 的导线以2 m/s 的速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成 30 角，则导线中的感应电动势为 _图 2 答案 0.2 V 解析 EBLvsin 30(10.22sin 30) V0.2 V点评 (1)当导体平动垂直切割磁感线时，即 B、L、v 两两垂直时(如图所示)EBLv.(2)当导体平动但不垂直切割磁感线
7、时即 v 与 B 有一夹角 ，如右图所示，此时可将导体的速度 v 向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，则分速度 v2vcos 不使导体切割磁感线，使导体切割磁感线的是分速度 v1vsin ，从而使导体产生的感应电动势为：EBLv1BLvsin .特别提醒 不要死记公式，要理解含意 vsin 是导体切割磁感线的速度图 3 4如图 3 所示，MN、PQ 为两条平行放置的金属导轨，左端接有定值电阻 R，金属棒 ab 斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨平面，设金 属棒与两导轨接触点之间的距离为 L，金属棒与导轨间夹角为 60，以速度 v 水平向右匀速运 动，
8、不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒中的电流为( )AI BIBLvR3BLv2RCI DIBLv2R3BLv3R 答案 B 解析 本题考查公式 EBLvsin .公式 EBLv 适用于 B、L、v 三者互相垂直的情况，本题 B 与 L，B 与 v 是相互垂直的，但 L 与 v 不垂直，故取 L 垂直于 v 的长度 Lsin 即有效切割长度，所以 EBLvsin 60BLv，由欧姆定律 I 得 I.故正确答案为 B.32ER3BLv2R点评 当 L 与 v 不垂直时，要找出有效切割长度【方法技巧练方法技巧练】电动势公式电动势公式 En和和 EBLvsin 的选用技巧的选用技巧t5如图 4 所示，两
9、根相距为 l 的平行直导轨 abdc，bd 间连有一固定电阻 R，导轨电阻可忽略不计MN 为放在 ab 和 dc 上的一导体杆，与 ab 垂直，其电阻也为 R.整个装置处于匀 强磁场中，磁感应强度的大小为 B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对 MN 施力使它沿导轨方向以速度 v 做匀速运动令 U 表示 MN 两端电压的大小，则( )图 4AU vBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d12BU vBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b12CUvBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d DUvBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b 答案 A 解
10、析 此回路的感应电动势有两种求法：(1)因 B、l、v 两两垂直可直接选用 EBlv得 EvBl(2)可由法拉第电磁感应定律 E求解t因在 t 时间内，杆扫过的面积 Slvt所以回路磁通量的变化 BSBlvt由 E得 EBlvt题目中的导体棒相当于电源，其电动势 EBlv，其内阻等于 R，则 U，电流方向可Blv2以用右手定则判断，A 正确方法总结 求解导体做切割磁感线运动产生大小不变的感应电动势的问题时，两个公式都可使用6如图 5 所示，A、B 两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为 10 匝，半径 rA2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则 A、B 线圈中产生的感应电动势 之
11、比为 EAEB_，线圈中的感应电流之比为 IAIB_.图 5 答案 11 12解析 A、B 两环中磁通量的变化率相同，线圈匝数相同，由 En可得tEAEB11；又因为 R ，故 RARB21，所以 IAIB12.lS方法总结 当导体和磁场间无相对运动时，磁通量的变化完全是由磁场的变化引起的，感应电动势的计算只能采用公式 En.t7如图 6 所示，圆形金属线框半径 r0.5 m，圆形线框平面垂直于磁场方向放置，匀强 磁场的磁感应强度 B1.0 T，现把圆形线框翻转 180，所用时间 t0.2 s，则这段时间内线 圈中产生的感应电动势为多大？如果金属导线的电阻率 1.0107 m，导线的横截面积
12、S01.0107 m2，则圆形线框内产生的平均感应电流为多大？图 6 答案 7.85 V 2.5 A 解析 本题考查磁通量、感应电动势在时间 t 内磁通量的变化量为21Br2(Br2)2r2B.在 t 时间内产生的平均感应电动势E V7.85 Vt2r2Bt2 3.14 0.52 1.00.2线圈的电阻R 3.14 lS2rS01.0 107 2 3.14 0.51.0 107所以线圈中的平均电流I A2.5 AER7.853.14方法总结 若产生感应电流的原因是线圈面积变化，则可直接应用公式 En.t8如图 7 所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为 l 的 正方
13、形导线框，ab 边质量为 m，其余边质量不计，cd 边有固定的水平轴，导线框可以绕其转 动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，金属框经过时间 t 运动到 竖直位置，此时 ab 边的速度为 v，求：图 7 (1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小； (2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小答案 (1) (2)BlvBl2t解析 (1)1BSBl2，转到竖直位置 2021Bl2根据法拉第电磁感应定律，有 EtBl2t平均感应电动势的大小为 EBl2t(2)转到竖直位置时，bc、ad 两边不切割磁感线，ab 边垂直切割磁感线，EBlv，此时求的是瞬时感应电动势方法总结 求解某一过程(或某一段时间)中的感应电动势而平均速度又不能求得时，应选用公式 En.如问题(1)，要求某一瞬时感应电动势时应采用 EBLvsin .t.精品资料。欢迎使用。.精品资料。欢迎使用。高考资源网高考资源网w。w-w*k&s%5￥u高考资源网高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u
