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1、同步导同步导学方案学方案课后强课后强化演练化演练第第4节法拉第电磁感应定律节法拉第电磁感应定律1定定义义：当当闭闭合合电电路路中中磁磁通通量量发发生生变变化化时时，电电路路中中产产生生感感应应电电流流，则则必必然然有有电电动动势势，此此电电动动势势叫叫感感应应电电动动势势2产产生生条条件件：不不管管电电路路是是否否闭闭合合，只只要要穿穿过过电电路路的的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势教 材 要 点 解 读对应学生用书对应学生用书P113产生感应电动势部分的电路特点产生感应电动势部分的电路特点产产生生感感应应电电动动势势的的那那部部分分电电路路相相
2、当当于于电电源源，属属内内电电路路，电电流流由由电电势势较较低低处处流流向向电电势势较较高高处处一一般般分分两两种种情情况况：一一种种是是部部分分导导体体在在磁磁场场中中切切割割磁磁感感线线而而成成为为电电源源；一一种种是是导导体体围围成成的的面面积积上上有有磁磁通通量量的的变变化化(如如磁磁感感应应强强度度变变化化或或有有效面积变化效面积变化)而成为电源而成为电源4感应电动势与感应电流的关系感应电动势与感应电流的关系(1)电路中有感应电流时，一定有感应电动势电路中有感应电流时，一定有感应电动势 (2)电电路路中中有有感感应应电电动动势势时时，不不一一定定有有感感应应电电流流如如图图所所示示，
3、当当磁磁感感应应强强度度变变化化时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化，线线圈圈中中有有感感应应电电动动势势产产生生，但但由由于于线线圈圈是是不不闭闭合合的的，线线圈圈中中无无感感应应电流电流(1)公式中各量的单位要用国际制单位；公式中各量的单位要用国际制单位；(2)公公式式中中，/t均均取取绝绝对对值值，该该公公式式只只要要求求出出大小就可以，不考虑正负大小就可以，不考虑正负1公式推导公式推导情情景景1：把把矩矩形形线线框框abcd放放在在磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场里里，线线框框平平面面跟跟磁磁感感线线垂垂直直线线框框可可动动部部分分ab的的长长度度是是l
4、，以速度，以速度v向右运动向右运动推推导导过过程程：设设在在t时时间间内内可可动动部部分分由由ab运运动动至至ab，由法拉第电磁感应定律得：由法拉第电磁感应定律得：E/tBSSlvt由上述方程可以推出：由上述方程可以推出：EBlv情情景景2：若若导导体体运运动动方方向向跟跟导导体体本本身身垂垂直直，但但跟跟磁磁感感线线方方向向有有一一夹夹角角，导导体体棒中感应电动势的大小又是多大？棒中感应电动势的大小又是多大？推推导导过过程程：分分解解v，平平行行B的的速速度度分分量量v2vcos，没没有有切切割割，无无感感应应电电动动势势；垂垂直直B的的速速度度分分量量v1vsin，切切割割产产生生感应电动
5、势感应电动势EBlvsin. 结结论论：导导体体切切割割磁磁感感线线时时，产产生生的的感感应应电电动动势势的的大大小小，跟跟磁磁感感应应强强度度B、导导线线长长度度l、运运动动速速度度v以以及及运运动动方方向向和和磁感应强度方向的夹角磁感应强度方向的夹角的正弦的正弦sin成正比成正比2公式公式EBlvsin为速度方向和磁感应强度方向的夹角为速度方向和磁感应强度方向的夹角(1)当当导导体体运运动动方方向向与与磁磁场场方方向向平平行行时时，即即0时时，E0，不产生感应电动势，不产生感应电动势(2)当当导导体体运运动动方方向向与与磁磁场场方方向向垂垂直直时时，即即90时时，EBlv.3对对EBlvs
6、in的理解的理解(1)该该公公式式可可看看成成法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律的的一一个个推推论论，通通常常用用来来求求导导体体运运动动速速度度为为v时时的的瞬瞬时时电电动动势势，若若v为为平平均均速度，则速度，则E为平均电动势为平均电动势(2)当当B、l、v三三个个量量方方向向相相互互垂垂直直时时，EBlv；当当有有任意两个量的方向平行时，任意两个量的方向平行时，E0.(3)式中的式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度应理解为导体切割磁感线时的有效长度如如图图所所示示，导导体体切切割割磁磁感感线线的的情情况况应应取取与与B和和v垂垂直直的等效直线长度，即的等效直线长度，即ab的弦长的
7、弦长 (4)该该式式适适用用于于导导体体平平动动时时，即即导导体体上上各各点点的的速速度度相相等时等时(6)公公式式中中的的v应应理理解解为为导导线线和和磁磁场场的的相相对对速速度度，当当导导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象发生线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象发生1反电动势的定义反电动势的定义电电动动机机转转动动时时，线线圈圈中中也也会会产产生生感感应应电电动动势势，这这个个感感应应电电动动势势总总要要削削弱弱电电源源电电动动势势的的作作用用，我我们们把把这这个个电电动动势势称为反电动势称为反电动势2作用作用阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动3能量转化过程能量转化过程正正是是由由于于反反电电
8、动动势势的的存存在在，才才使使线线圈圈中中的的电电流流不不会会太太大大，起起到到保保护护电电动动机机的的作作用用；反反电电动动势势对对线线圈圈的的阻阻碍碍作作用用，是是能能量量的的转转化化和和守守恒恒的的具具体体体体现现，将将电电能能转转化化为为其其他他形形式式的能的能(1)如如果果电电动动机机工工作作中中由由于于机机械械阻阻力力过过大大而而停停止止转转动动，这这时时没没有有了了反反电电动动势势，电电阻阻很很小小的的线线圈圈直直接接接接在在电电源源的的两端，电流会很大，很容易烧毁电动机两端，电流会很大，很容易烧毁电动机(2)当当电电动动机机所所接接电电源源电电压压比比正正常常电电压压低低很很多
9、多时时，此此时时电电动动机机线线圈圈也也不不转转动动，无无反反电电动动势势产产生生，电电动动机机也也容容易烧坏易烧坏1分析思路分析思路(1)易易错错点点一一：不不能能正正确确分分析析感感应应电电动动势势与与感感应应电电流流方方向向的的关关系系及及内内、外外电电路路中中电电势势的的高高低低关关系系在在电电磁磁感感应应现现象象中中，电电源源内内部部的的电电流流方方向向即即为为感感应应电电动动势势的的方方向向，内内电电路路中中电电流流由由低低电电势势流流向向高高电电势势，而而外外电电路路中中电电流流从从高电势流向低电势高电势流向低电势(2)易易错错点点二二：应应用用欧欧姆姆定定律律分分析析求求解解电
10、电路路时时，忘忘记记了等效电源内阻对电路的影响了等效电源内阻对电路的影响(3)易易错错点点三三：对对连连接接在在电电路路中中电电表表的的测测量量不不能能正正确确地地分分析析，特特别别是是并并联联在在等等效效电电源源两两端端的的电电压压表表，它它所所测测量量的的是是路路端端电电压压，而而不不是是等等效效电电源源的的电电动动势势也也不不是是电电源源内内阻阻两两端端的的电电压压，即即UE，UIr，UIREIr，R为外电路总电阻，为外电路总电阻，r为等效电源的内阻为等效电源的内阻.解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P13 一一个个匝匝数数为为200匝匝、面面积积为为20 cm2的的线线圈圈
11、放放在在磁磁场中，磁场的方向与线圈平面成场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度角，若磁感应强度在在0.05 s内内由由0.1 T增增加加到到0.5 T，在在此此过过程程中中磁磁通通量量变变化化了了多多少少？磁磁通通量量的的平平均均变变化化率率是是多多少少？线线圈圈中中感感应应电电动动势的大小是多少伏？势的大小是多少伏？【答案】【答案】4104 Wb8103 Wb/s1.6 V(2013合合肥肥高高二二检检测测)图图中中ad所所示示分分别别为为穿穿过过某某一一闭闭合合回回路路的的磁磁通通量量随随时时间间t变变化化的的图图象象，关关于于回回路路中中产产生生的感应电动势的下列论述，正确的是
12、的感应电动势的下列论述，正确的是()A图图a中回路产生的感应电动势恒定不变中回路产生的感应电动势恒定不变B图图b中回路产生的感应电动势一直在变大中回路产生的感应电动势一直在变大C图图c中中回回路路在在0t1时时间间内内产产生生的的感感应应电电动动势势小小于于在在t1t2时间内产生的感应电动势时间内产生的感应电动势D图图d中回路产生的感应电动势先变小再变大中回路产生的感应电动势先变小再变大答案：答案：D 如如图图所所示示，导导体体棒棒ab长长L，沿沿倾倾角角为为的的斜斜导导轨轨以速度以速度v下滑，匀强磁场的磁感应强度为下滑，匀强磁场的磁感应强度为B.求：求：(1)若若磁磁感感应应强强度度B的的方
13、方向向垂垂直直于于斜斜导导轨轨向向上上，导导体体棒棒ab中产生的感应电动势为多大？中产生的感应电动势为多大？(2)若若磁磁感感应应强强度度B的的方方向向竖竖直直向向上上，导导体体棒棒ab中中产产生的感应电动势为多大？生的感应电动势为多大？【分分析析】(1)第第一一种种情情况况下下B、l、v三三者者两两两两垂垂直直，直接应用直接应用EBlv求解求解(2)第第二二种种情情况况下下注注意意题题目目所所给给是是导导轨轨的的倾倾角角，而而非非v与与B之间的夹角，要注意进行转换之间的夹角，要注意进行转换【解析】【解析】将题给的立体图改画成平面图如图所示将题给的立体图改画成平面图如图所示(1)当当磁磁感感应
14、应强强度度B的的方方向向垂垂直直于于斜斜轨轨时时，导导体体棒棒ab的的速速度度方方向向与与B是是垂垂直直的的，即即v与与B的的夹夹角角90.则则可可将将感感应电动势直接写为应电动势直接写为E1BLv.(2)当当磁磁感感应应强强度度B竖竖直直向向上上时时，此此时时v与与B的的夹夹角角90，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势E2BLvsin(90)BLvcos也也可可从从基基本本原原理理出出发发，将将棒棒的的速速度度v分分解解为为垂垂直直于于B和和平平行行于于B的的两两个个分分量量，只只有有垂垂直直于于B的的速速度度分分量量vvcos才对产生感应电动势有
15、贡献，所以感应电动势才对产生感应电动势有贡献，所以感应电动势E2BLvBLvcos.【答案】【答案】(1)BLv(2)BLvcos【方法总结】【方法总结】(1)导导体体不不是是垂垂直直切切割割磁磁感感线线(即即v与与B有有一一夹夹角角)时时，可可将将导导体体的的速速度度沿沿垂垂直直于于磁磁感感线线和和平平行行于于磁磁感感线线两两个个方方向向分分解解，其其中中平平行行于于磁磁感感线线的的分分速速度度不不产产生生感感应应电电动动势势，只只有垂直于磁感线的分量产生感应电动势有垂直于磁感线的分量产生感应电动势(2)公公式式EBlvsin中中的的是是v与与B之之间间的的夹夹角角，当当90时时EBlv，因
16、因此此导导体体垂垂直直切切割割磁磁感感线线可可以以看看成成是是导导体体不垂直切割磁感线的一种特例不垂直切割磁感线的一种特例 如如图图所所示示，MN，PQ为为两两条条平平行行的的水水平平放放置置的的金金属属导导轨轨，左左端端接接有有定定值值电电阻阻R，金金属属棒棒ab斜斜放放在在两两导导轨轨之之间间，与与导导轨轨接接触触良良好好磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场垂垂直直于于导导轨轨平平面面设设金金属属棒棒与与两两导导轨轨接接触触点点之之间间的的距距离离为为L，金金属属棒棒与与导导轨轨间间夹夹角角为为60，以以速速度度v水水平平向向右右匀匀速速运运动动，不不计计导导轨轨和和棒棒的的电电
17、阻阻，则则流流过过金金属属棒棒中中的的电电流流为为() 如如图图所所示示，两两个个线线圈圈套套在在同同一一个个铁铁芯芯上上，线线圈圈的的绕绕向向在在图图中中已已经经表表示示左左线线圈圈连连着着平平行行导导轨轨M和和N，导导轨轨电电阻阻不不计计，在在垂垂直直导导轨轨方方向向上上放放着着金金属属棒棒ab，金金属属棒棒处处于于垂直纸面向外的匀强磁场中下列说法中正确的是垂直纸面向外的匀强磁场中下列说法中正确的是()A当当金金属属棒棒向向右右匀匀速速运运动动时时，a点点电电势势高高于于b点点电电势势，c点电势高于点电势高于d点电势点电势B当当金金属属棒棒向向右右匀匀速速运运动动时时，b点点电电势势高高于
18、于a点点电电势势，c点与点与d点为等电势点点为等电势点C当当金金属属棒棒向向右右加加速速运运动动时时，b点点电电势势高高于于a点点电电势势，c点电势高于点电势高于d点电势点电势D当当金金属属棒棒向向右右加加速速运运动动时时，b点点电电势势高高于于a点点电电势势，d点电势高于点电势高于c点电势点电势【分分析析】1.金金属属棒棒向向右右匀匀速速运运动动时时，ab中中是是否否有有电电流流产产生生，电电流流是是变变化化的的还还是是恒恒定定的的？穿穿过过右右线线圈圈的的磁磁通通量量是否变化？是否变化？2金金属属棒棒向向右右加加速速运运动动时时，ab中中产产生生的的电电流流是是否否变变化化？穿穿过过右右线
19、线圈圈的的磁磁通通量量发发生生怎怎样样的的变变化化？回回路路中中的的感感应应电流方向如何？电流方向如何？【解解析析】当当金金属属棒棒向向右右匀匀速速运运动动时时，由由右右手手定定则则判判断断电电流流方方向向为为ab，ab棒棒相相当当于于电电源源，根根据据电电流流从从电电源源正正极极流流出出沿沿外外电电路路流流回回负负极极的的特特点点，可可判判断断b点点电电势势高高于于a点点电电势势棒棒匀匀速速切切割割磁磁感感线线，回回路路中中产产生生的的电电流流大大小小恒恒定定，所所以以穿穿过过右右线线圈圈的的磁磁通通量量保保持持不不变变，右右线线圈圈与与R组组成成的的回回路中无感应电流，路中无感应电流，c、
20、d两点电势相等，故选项两点电势相等，故选项B正确正确对对于于电电磁磁感感应应中中电电势势高高低低的的判判断断，关关键键在在于于能能否否用用等等效效的的观观点点分分析析问问题题，即即寻寻找找等等效效电电源源，然然后后结结合合电电路路的的知知识加以判断识加以判断【答案】【答案】BD【方法总结】【方法总结】(1)产生电动势的部分电路就是电源产生电动势的部分电路就是电源(2)用用右右手手定定则则或或楞楞次次定定律律判判定定出出这这个个“电电源源”的的正正、负极负极(3)运用直流电路知识判定各点电势的高低运用直流电路知识判定各点电势的高低如如图图所所示示为为地地磁磁场场磁磁感感线线的的示示意意图图，在在
21、北北半半球球地地磁磁场场的的竖竖直直分分量量向向下下飞飞机机在在我我国国上上空空匀匀速速巡巡航航，机机翼翼保保持持水水平平，飞飞行行高高度度保保持持不不变变由由于于地地磁磁场场的的作作用用，金金属属机机翼翼上上有有电电势势差差设设飞飞行行员员左左方方机机翼翼末末端端处处的的电电势势为为1，右右方方机机翼翼末末端端处处的的电势为电势为2，则，则()A若飞机从西往东飞，若飞机从西往东飞，1比比2高高B若飞机从东往西飞，若飞机从东往西飞，2比比1低低C若飞机从南往北飞，若飞机从南往北飞，1比比2高高D若飞机从北往南飞，若飞机从北往南飞，2比比1低低解解析析：由由右右手手定定则则可可知知机机翼翼左左端
22、端电电势势比比右右端端电电势势高高即即12，A、C项正确项正确答案：答案：AC 把把总总电电阻阻为为2R的的均均匀匀电电阻阻丝丝焊焊接接成成一一半半径径为为a的的圆圆环环，水水平平固固定定在在竖竖直直向向下下的的磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中，如如图图所所示示，一一长长度度为为2a，电电阻阻等等于于R，粗粗细细均均匀匀的的金金属属棒棒MN放放在在圆圆环环上上，它它与与圆圆环环始始终终保保持持良良好好的的接接触触，当当金属棒以恒定速度金属棒以恒定速度v向右移动经过环心向右移动经过环心O时，求：时，求：(1)棒棒上上电电流流的的大大小小和和方方向向及及棒棒两两端端的的电电压压U
23、MN；(2)圆圆环环消消耗耗的的热热功功率率和和在在圆圆环环及及金金属属棒棒上消耗的总热功率上消耗的总热功率(2013桂桂林林高高二二检检测测)如如图图(a)所所示示，一一个个电电阻阻值值为为R，匝匝数数为为n的的圆圆形形金金属属线线圈圈与与阻阻值值为为2R的的电电阻阻R1连连接接成成闭闭合合回回路路线线圈圈的的半半径径为为r1.在在线线圈圈中中半半径径为为r2的的圆圆形形区区域域内内存存在在垂垂直直于于线线圈圈平平面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t变变化化的的关关系系图图线线如如图图(b)所所示示，图图线线与与横横、纵纵轴轴的的截截距分别为距分别为t0和和
24、B0.导线的电阻不计，求导线的电阻不计，求0至至t1时间内时间内 (1)通过电阻通过电阻R1上的电流大小及方向上的电流大小及方向(2)通过电阻通过电阻R1上的电量上的电量q.默 读 联 想 记 忆对应学生用书对应学生用书P15课 堂 巩 固 训 练对应学生用书对应学生用书P151.(2013东东台台市市高高二二检检测测)下下列列关关于于感感应应电电动动势势大大小小的的说法，正确的是说法，正确的是()A线线圈圈中中磁磁通通量量变变化化越越大大，产产生生的的感感应应电电动动势势一一定定越大越大B线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C线线圈圈放放在在磁
25、磁感感应应强强度度越越强强的的地地方方，产产生生的的感感应应电电动势一定越大动势一定越大D线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大解解析析：根根据据法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律，感感应应电电动动势势的的大大小小正正比比于于磁磁通通量量的的变变化化率率，变变化化率率的的意意义义就就是是变变化化的的快快慢慢，故选项故选项D正确正确答案：答案：D2如如图图所所示示的的情情况况中中，金金属属导导体体中中产产生生的的感感应应电电动动势为势为Blv的是的是()A乙、丁乙、丁B甲、乙、丁甲、乙、丁C甲、乙、丙、丁甲、乙、丙、丁 D只有乙只有乙解解析析：公公
26、式式EBlv中中的的l应应指指导导体体的的有有效效切切割割长长度度，甲甲、乙乙、丁丁中中的的有有效效长长度度均均为为l，电电动动势势EBlv，而而丙丙有有效长度为效长度为lsin，电动势，电动势EBlvsin，故，故B项正确项正确答案：答案：B3关于反电动势，下列说法中正确的是关于反电动势，下列说法中正确的是()A只要线圈在磁场中运动就能产生反电动势只要线圈在磁场中运动就能产生反电动势B只要穿过线圈的磁通量变化，就产生反电动势只要穿过线圈的磁通量变化，就产生反电动势C电动机在转动时线圈内产生反电动势电动机在转动时线圈内产生反电动势D反电动势就是发电机产生的电动势反电动势就是发电机产生的电动势解
27、解析析：反反电电动动势势是是与与电电源源电电动动势势相相反反的的电电动动势势，其其作作用用是是削削弱弱电电源源的的电电动动势势产产生生反反电电动动势势的的前前提提是是必必须须有有电电源存在，故正确答案为源存在，故正确答案为C.答案：答案：C解解析析：设设粗粗环环电电阻阻为为R，则则细细环环电电阻阻为为2R，由由于于磁磁感感应应强强度度随随时时间间均均匀匀变变化化，故故回回路路中中感感应应电电动动势势E恒恒定定，由由闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律得得回回路路中中感感应应电电流流IE/3R，再再由由欧欧姆姆定定律律得得a、b两两点点间间的的电电势势差差(细细环环两两端端的的电电压压)UI2R2E/3.答案：答案：C5(2013东东城城高高二二检检测测)如如图图甲甲所所示示，回回路路中中有有一一个个C60 F的的电电容容器器，已已知知回回路路的的面面积积为为1.0102 m2，垂垂直直穿穿过过回回路路的的磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t的的变变化化图图象象如如图乙所示，求：图乙所示，求： (1)t5 s时，回路中的感应电动势；时，回路中的感应电动势；(2)电容器上的电荷量电容器上的电荷量为为了了巩巩固固和和提提升升所所学学内内容容，请请使使用用“课课后强化演练后强化演练”。课 后 强 化 演 练对应学生用书课后对应学生用书课后P4
