高中物理选修03-02导学案(粤教版)

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1、第 四 章 电 磁 感 应4.1划时代的发现探究电磁感应的产生条件 学习目标1.了解电磁感应现象的发现过程2.了解奥斯特、法拉第等科学家的科学思维方法3.理解磁通量的概念，会用公式0=计算穿过某一面积的磁通量和该公式中每一个物理量的物理意义4.知道穿过某一面积的磁通量大小也可以用穿过这一面积的磁感线多少来表示，且与磁感线怎样 穿 过（垂直该面或倾斜该面穿过）无关，如果有一条磁感线穿过某一面积但又穿过来一条，则穿过这一面积的磁通量为零。5.知道磁通量的变化”等于末磁通量我与初磁通量畲的差，即。=02 一玖6.理解产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化，有两

2、个要点，一是闭合电路，二是磁通量变化：与穿过闭合电路的磁通量有无，多少无关，只要磁通量变化，闭合电路中就有感应电流，不变就没有。如 图1所示，闭合线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴转动，当线圈平面与磁场垂直时，穿过线圈平面的磁通量最大，但此时磁通量不变，线圈中无感应电流（可用示波器观察）。自主学习1、定义：的现象称为电磁感应现象。在电磁感应现象中所产生的电流称为。2、到了 18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系，经过艰苦细致地分析、试脸，发现了电生磁，即电流的磁效应；发现了磁生电，即电磁感应现象。3、在电磁感应现象中产生的电动势称为，产生感应电动

3、势的那段导体相当于；4、产生感应电流的条件是：。5、判断感应电流的方向利用 或，但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，后者可应用于一切情况。典型例题例1如 图2所示，两个同心圆形线圈a、b在同一水平面内，圆半径&6，一条形磁铁穿过圆心垂直于圆面，穿过两个线圈的磁通量分别为力和内，则：（A）0“a,（3）或,=A,（。或 血,）无法判断分析：在磁铁的内部磁感线从S极指向N极，在磁铁的外部磁感线从N极指向S极；故从下向上穿过的磁感线条数一样多，但面积越大从上向下穿过来的磁感线条数越多，则磁感线的条数差越少，磁通量越少，C正确_ 2例2 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如 图3

4、所示，抛物线的方程是y =x ,下部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁 场 的 上 边 界 是 的 直 线（图中的虚线所示）。一个小金属块从抛物线上y=（ba）处以速度V沿抛物线自由下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的总热量是：（A）mgb（Bmv1（C）mg（b a）（D）mg（b a）+y mv2分析：金属块可以看成一圈一圈的线圈组成的，线圈在进、出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量变化，有感应电流产生，金属块的机械能越来越少，上升的最大高度越来越小，最后限定在磁场内运动，由能量守恒定律。=（机g+当加声）一加g a,所 以D正确。针对训练1 1831年8月2 9日，法拉第终于取得

5、突破性进展。这次他用一个软铁圆环，环上绕两个互相绝缘的线圈A和B,如 图4所示，他在日记中写道：“使一个有10对极板，每板面积为4平方英寸的电池充电。用一根铜导线将一个线圈，或更确切地说把B边的线圈的两个端点连接，让铜线通过一个距离，恰好经过一根磁针的上方（距铁环3英尺远）然后把电池连接在A边线圈的两端；这时立即观察到磁针的效应，它振荡起来，最后又停在原先的位置上，一旦断开A边与电池的连接，磁针再次被扰动。”（以上载自郭奕玲沈慧君所著物理学史，清华大学出版社）在法拉第的这个实验中，（1）电路的连接是：A线圈与，B线圈。法拉第观察到的现象是：（2）线圈与电源接通时，小磁针，说明另一个线圈中产生了

6、。并且最后小磁针又。2、下列说法正确的是：（A）导体在磁场中运动时，导体中一定有感应电流（B）导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中一定有感应电流(C)只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中一定有感应电流产生(D)只要穿过闭合电路磁通量发生变化，电路中一定有感应电流3、关于电磁感应现象，下列说法正确的是：(A)导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流(B)导体垂直磁场运动，导体内一定会产生感应电流(C)闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，电路内一定会产生感应电流(D)穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流4、关于电磁感应现象，下列说法中正确的是：闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感

7、应电流产生闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时，电路中有感应电流 能力训练1、如 图 5 所示，条形磁铁穿过一闭合弹性导体环，且导体环位于条形磁铁的中垂面上，如果把导体环压扁成椭圆形，那么这一过程中：穿过导体环的磁通量减少，有感应电流产生穿过导体环的磁通量增加，有感应电流产生穿过导体环的磁通量变为零，无感应电流穿过导体环的磁通量不变，无感应电流X X X X X2.金属矩形线圈abed在匀强磁场中做如图6 所示的运动，线圈中有感应电流的是:X X XX X X Xbx yXcD3、如 图 7 所

8、示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面内，且处于两直导线的中央，则线框中有感应电流的是；两 电 流 同 向 且 不 断 增 大(B)两电流同向且不断减小(C)两电流反向且不断增大(D)两电流反向且不断减小4、如 图 8 所示，线图两端接在电流表上组成闭合回路，在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是(A)线圈不动，磁 铁 插 入 线 圈(B)线圈不动，磁铁拔出线圈(C)磁铁插在线圈内不动(D)磁铁和线圈一块平动5、一个处在匀强磁场中的闭合线圈中有一定的磁通量穿过，能使该回路产生感应电流的是:改变磁场的磁感应强度改变回路平面与磁场方向的夹角改变闭合线圈所围成的面积线圈在磁场中平移

9、6、如 图9所示，直导线中通以电流I,矩形线圈与电流共面，-iu 下 列 情 况 能产生感应电流的是：电 流I增大(B)线圈向右平动 J _ lc(C)线 圈 向 下 平 动(D)线圈绕a b边转动7、如 图1 0所示，线 圈abed在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下 A线圈中有感应电流产生：把线圈变成圆形(周长不变)(B)使线图在磁场中加速平移(C)使磁场增强或减弱 DX XX XC(D)使线圈以过a d的直线为轴旋转8、闭合矩形线圈跟磁感线方向平行，如 图1 1所示，下列那种情况线圈中有感应电流：；a线圈绕a b轴转动 配 三 三 主 三 三 一4一(B)线圈垂直纸面向外平动-：-:b(

10、C)线圈沿a b轴向下移动(D)线圈绕c d轴转动9、如 图1 2所示，开始时矩形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，若要使线圈中产生感应电流，下列方法可行的是：(A)以a b为轴转动(B)以 为 轴 转 动(C)以a d为 轴 转 动(小 于60)(D)以b e为轴转动(小于6 )10、如 图1 3所示，在条形磁铁的外面套着一个闭四周向外拉，使线圈包围的面积变大，这时：(A)线圈中有感应电流(B)线圈中无感应电流(C)穿过线圈的磁通量增大(D)穿过线圈的磁通量减小合弹簧线圈，若把线圈 学后反思参考答案自主学习：1.利用磁场产生电感应电流2.法拉第 3.感应电动势4.穿过闭

11、合电路的磁通量发生变化 5.右手定则 楞次定律电源针 对 训 练1.(1)电源连接 两端点连在一起(2)振 荡(振 动)感 应 电 流 停在原位置2.D 3.D 4.C D能力训练 1.B 2.A 3.CD 4.AB 5.ABC 6.ABD 7,AC D8.A 9,ABD 10.A D 4.2法拉第电磁感应定律 学习目标1、知道法拉第电磁感应定律的内容及表达式2、会用法拉第电磁感应定律进行有关的计算3、会 用 公 式 进 行 计 算 自主学习1.穿过一个电阻为R=1 Q的单匝闭合线图的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb,则：(A)线圈中的感应电动势每秒钟减少2V(B)线圈中的感应电动势是2V(C

12、)线圈中的感应电流每秒钟减少2A(D)线圈中的电流是2A2.下列几种说法中正确的是：线圈中的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大穿过线圈的磁通量越大，线圈中的感应电动势越大线圈放在磁场越强的位置，线圈中的感应电动势越大线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大3.有一个n匝线圈面积为S,在，时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了 A3,则这段时间内穿 过n匝线圈的磁通量的变化量为，磁通量的变化率为，穿过一匝线圈的磁通量的变化量为，磁通量的变化率为。4.如 图1所示，前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，第一次用时0.2 S,第二次用时1S;则前后两次线圈中产生的感应电动势之比。

13、X X X X速拉出.设线框的面积为S,磁感强度为B,线框电阻为R,那么在拉出过程中，通过导线截面的电量是_ _ _ _ _ _ 典型例题例1 如 图3所示，一个圆形线圈的匝数n=1000,线图面积S=200c m 2,线圈的电阻r=1。，线圈外接一个阻值R=4。的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图所示；求：(1)前4 s内的感应电动势(2)前5S内的感应电动势分析：前4秒内磁通量的变化=-=S(B,-B,)=200 xlOCO4-0.2)Wb=4x由法拉第电磁感应定律 E=n =l0 0 0 x V =lV前5秒内磁通量的变化=威4=S(旦 固)

14、=200 x 1 (X4 x(0.2-0.2)W Z;=0 由法拉第电磁感应定律 E=萼=0例2.如图4所示，金属导轨MN、P Q之间的距离L=0.2m,导轨左端所接的电阻R=1。，金属棒a b可沿导轨滑动，匀强磁场的磁 感 应 强 度 为B=0.5T,a b在外力作用下以V=5m/s的速度向右匀速滑动，求金属棒所受安培力的大小。分析：导体棒a b垂直切割磁感线由 =创“得，E =BLV=0.5 x 0.2 x 5V=0.5V/=等K=竿1 A=0.5 A F =BIL=0.5 x 0.5 x 0.2N=0.05N 针对训练1.长度和粗细均相同、材料不同的两根导线，分别先后放在U形导轨上以同样

15、的速度在同一匀强磁场中作切割磁感线运动，导轨电阻不计，则两导线：(A)产生相同的感应电动势(B)产生的感应电流之比等于两者电阻率之比(C)产生的电流功率之比等于两者电阻率之比(D)两者受到相同的磁场力2.在 图5中，闭合矩膨线框a be d位于磁感应强度为B的匀强磁场中，位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，a b、a d边长分别用L1、L2表示，若把沿v方 向 匀 速 拉 出 磁 场 所 用 时 间 为 则 通 过 线 框 导 线 截 面 的 电 量 是：x x x xR乂 axxu dX X X XXXXXXXa d边线圈需(3)华(C)华(D)BLtL23.在理解法拉第电磁感应定律E=噂 及

16、 改 写 形 势E=s喏，E=8等的基础上(线图平面与磁感线不平行)，下面叙述正确的为：对给定线圈，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比对给定的线圈，感 应 电 动 势 的 大 小 跟 磁 感 应 强 度 的 变 化 成 正 比对给定匝数的线圈和磁场，感应电动势的大小跟面积的平均变化率*成正比(E)题目给的三种计算电动势的形式，所计算感应电动势的大小都是九寸间内的平均值4.如 图6所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻为细金属环电阻的，磁场方向垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E,则a、b两点的电势差为。5.根裾法拉第电磁感应定律E-0/t推导导线切割磁感线，即 在B_ LL,V-f-L,V_ LB条件下，如 图7所示，导 线a b沿平行导轨以速度V匀速滑动产生感.g|x应电动势大小的表达式=8 3。x辛x彳xX XXX u X6.如 图8所示，水平放置的平行金属导轨，相 距L=0.5m,左端接一电阻R=0.20。，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直导轨平面，导体棒a b垂直导轨放在导轨上，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当