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1、XX届高考物理轮复习法拉第电磁感应定律学案第二课时法拉第电磁感应定律【教学要求】理解法拉第电磁感应定律。理解计算感应电动势的两个公式E=BLv和的区别和联系，并应用其进行计算。【知识再现】一、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那一部分导体相当于电源，当电路断开时，无感应电流，但仍有感应电动势。二、法拉第电磁感应定律：内容：电路中的感应电动势大小，跟穿过这一电路的_成正比。公式：En/t。En/t计算的是感应电动势的平均值，可以理解为EnBS/t，或EnSB/t。三、导体做切割磁感线时感应电动势大小的计算：公式：EBLV条件：匀强磁场，LB，VL注意：L为导体
2、“有效”切割磁感线的等效长度V为导体切割磁感线的速度，一般导体各部分切割磁感线的速度相同。电势高低的判断：电源内部的电流是从低电势点流向高电势点。对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况，V指平均速度如图所示，一长为L的导体杆Ac绕A点在纸面内以角速度匀速转动，转动的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为B则Ac各部分切割磁感线的速度不相等，vA0，vcL，而且Ac上各点的线速度大小与半径成正比，所以Ac切割的速度可以用其平均切割速度，即v=vc/2=L/2，故E=BL2/2。知识点一磁通量、磁通量的变化量及磁通量的变化率/t的关系【应用1】矩形形线框abcd绕oo轴在磁感强度为0.2
3、T的匀强磁场中以2rs的转速匀速转动，已知ab=20c，bd=40c，匝数为100匝，当线框从如图示位置开始转过90，则线圈中磁通量的变化量等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势E为多少？导示：转过90，=BS-0=1.610-2b；t=T/4=0.125s，/t=0.128b/s；En/t=12.8V。知识点二En/t与EBLV的比较研究对象不同：前者是一个回路，后者是一段直导线适用范围不同：前者具有普适性，无论什么方式引起的变化都适用，计算的是整个回路的感应电动势后者只适用于一段导线切割磁感线的情况，计算的是切割磁感线的这段导体两端的电动势条件不同：前者不一定是匀强磁
4、场，可以是变化，可以是B变化，可以是S变化，也可以是S和B都变化。后者L,v,B之间应取两两互相垂直的分量，可采用投影的办法意义不同：前者求的是平均电动势，后者求的是瞬时电动势，当v取平均位时，也可求平均电动势使用情况不同：求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时，两个公式都可求解某一时刻的电动势，瞬时电流、功率及某段时间内的电功、电热等问题，应选用E=BLv。【应用2】如图所示，足够长的两光滑导轨水平放置，两条导轨相距为d，左端N用阻值不计的导线相连，金属棒ab可在导轨上滑动，导轨单位长度的电阻为r0，金属棒ab的电阻不计。整个装置处于竖直向下的均匀磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增
5、加，B=t，其中为常数。金属棒ab在水平外力的作用下，以速度v沿导轨向右做匀速运动，t=0时，金属棒ab与N相距非常近求：当t=to时，水平外力的大小F同学们在求t=to时刻闭合回路消耗的功率时，有两种不同的求法：方法一：t=to时刻闭合回路消耗的功率P=Fv方法二：由Bld=F，得：这两种方法哪一种正确?请你做出判断，并简述理由导示:回路中的磁场变化和导体切割磁感线都产生感应电动势，据题意，有；联立求解得又得所以，即方法一错，方法二对；方法一认为闭合回路所消耗的能量全部来自于外力所做的功，而实际上磁场的变化也对闭合回路提供能量。方法二算出的I是电路的总电流，求出的是闭合回路消耗的总功率。类型
6、一求感应电动势的两种方法En/t，它计算的是感应电动势的平均值，可以理解为EnBS/t，或EnSB/t。EBLV。条件：匀强磁场，LB，VL。【例1】如图所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距d为0.5，左端通过导线与阻值为2W的电阻R连接，右端通过导线与阻值为4W的小灯泡L连接，在cDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，cE长为2，cDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图所示，在t0时，一阻值为2W的金属棒在恒力F作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动，当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：通过小灯泡的电流强度；恒力F的大小；金属棒
7、的质量。导示：金属棒未进入磁场时，R总RLR/25W，E1DjDtSDBDt0.5V，ILE1/R总0.1A，因灯泡亮度不变，故4s末金属棒进入磁场时刚好匀速运动。IILIRILILRLR0.3A，FFABId0.3N，E2I1V，vE2Bd1/s，avt0.25/s2，Fa1.2g。本题考查了两类电动势的计算方法：即感生电动势和动生电动势。关键是抓住“灯泡的亮度没有变化”。类型二感应电荷量的计算回路中发生磁通变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流，在t内迁移的电量为：q=It=Et/R=/R仅由回路电阻和磁通变化决定，与发生磁通变化的时间无关。因此，当用一根磁棒先后两次从
8、同一处用不同速度插至线圈中同一位置时，线圈里积聚的感应电量相等但快插与慢插时产生的感应电动势、感应电流不同，外力做的功也不同【例2】如图，金属杆N和PQ间距为L，P间连有电阻R，竖直放置在垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度为B，有一金属棒AB，长为2L，A端始终与PQ接触，棒紧靠N滑倒求此过程中通过R的电量导示:根据E/t，I=E/R，q=It得，q=/R=BL2/2R。追问：若在NQ处连接一个电容为c的电容器，已知AB棒角速度为，则通过R的电量又是多少？如图所示，两根相距为L的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。N为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻
9、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。现对N施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动。令U表示N两端电压的大小，则AU=Blv/2流过固定电阻R的感应电流由b到dBU=Blv/2流过固定电阻R的感应电流由d到bcU=Blv流过固定电阻R的感应电流由b到dDU=Blv流过固定电阻R的感应电流由d到b一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中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适当改变线圈的取向某同学在实验室里熟悉各
10、种仪器的使用。他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边，当转盘转动时，引起磁感强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。在图像记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是。圆盘匀速转动时的周期是s。该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈，当测得磁感强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时。按照这种猜测A在t=0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化B在t=0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化c在t趋近0.1s时，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值D在t趋近0.15s时，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值答案：1、A2、cD先快慢不变，后越来越慢；0.2；Ac
