2018版高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 1.2 感應(yīng)電動勢與電磁感應(yīng)定律學(xué)案 魯科版選修3-2.docx
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第2講感應(yīng)電動勢與電磁感應(yīng)定律目標(biāo)定位1.理解感應(yīng)電動勢的概念.2.理解感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化率的關(guān)系,掌握法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用.3.知道公式EBlvsin的推導(dǎo)過程,知道它的適用情況,并會進(jìn)行有關(guān)計算一、感應(yīng)電動勢1定義:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢,叫感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源2感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的關(guān)系(1)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時,閉合電路中有感應(yīng)電流,有感應(yīng)電動勢;電路斷開時,沒有感應(yīng)電流,有感應(yīng)電動勢,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體相當(dāng)于電源(2)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生與電路是否閉合、電路如何組成無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”),感應(yīng)電動勢比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)3探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素在上一節(jié)的實驗三中,如圖1所示,用不同速度移動滑動變阻器的滑片,快速移動滑片時,電流表指針擺動幅度大,緩慢移動滑片時電流表指針擺動幅度小(填“大”或“小”)圖1快速地移動滑動變阻器的滑片時,穿過線圈B的磁通量變化快,緩慢地移動滑片時,穿過B的磁通量變化慢(填“快”或“慢”)這說明電路中感應(yīng)電動勢的大小與電路中磁通量變化的快慢有關(guān)想一想穿過某電路的磁通量的變化量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大嗎?答案不一定,感應(yīng)電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率而不是變化量,即感應(yīng)電動勢的大小由磁通量的變化量和發(fā)生這個變化所用的時間這兩個因素共同決定二、電磁感應(yīng)定律1內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比2公式:Enn為線圈的匝數(shù),是磁通量的變化量,是磁通量的變化率3單位:的單位是韋伯(Wb),t的單位是秒(s),E的單位是伏特(V)4導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢(1)導(dǎo)體棒垂直于磁場運(yùn)動,B、v兩兩垂直時,如圖2所示,EBlv.圖2(2)導(dǎo)線的運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直,但與磁感線方向夾角為時,如圖3所示,EBlvsin_.圖3一、對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1感應(yīng)電動勢En,E的大小決定于磁通量的變化率,而與、的大小無關(guān)2下列是幾種常見的產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的情況(1)線圈面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化:EnS(為Bt圖象上某點(diǎn)切線的斜率)(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,線圈的面積S均勻變化:EnB.3用En所求的一般為平均感應(yīng)電動勢,且所求的感應(yīng)電動勢為整個回路的感應(yīng)電動勢例1下列幾種說法中正確的是()A線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大B線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大C線圈放在磁場越強(qiáng)的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大D線圈中磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大答案D解析感應(yīng)電動勢的大小和磁通量的大小、磁通量變化量的大小以及磁場的強(qiáng)弱均無關(guān)系,它由磁通量的變化率決定,故選D.例2如圖4甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n1000,線圈面積S200cm2,線圈的電阻r1,線圈外接一個阻值R4的電阻,把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示,求:圖4(1)前4s內(nèi)的感應(yīng)電動勢的大??;(2)前5s內(nèi)的感應(yīng)電動勢答案(1)1V(2)0解析(1)前4秒內(nèi)磁通量的變化21S(B2B1)200104(0.40.2)Wb4103Wb由法拉第電磁感應(yīng)定律得En1000V1V.(2)前5秒內(nèi)磁通量的變化21S(B2B1)200104(0.20.2)Wb0由法拉第電磁感應(yīng)定律En0針對訓(xùn)練1如圖5所示,一兩端閉合的正方形線圈共有n10匝,每邊長L10cm,所用導(dǎo)線每米長的阻值R02,一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場與線圈平面垂直,當(dāng)磁場以0.5T/s均勻增大時,在線圈導(dǎo)線中的電流有多大?圖5答案6.25103A解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:EnnL2.線圈的電阻:Rn4LR0據(jù)閉合電路歐姆定律:I0.5A6.25103A.二、導(dǎo)體切割磁感線時的電動勢對公式EBlvsin 的理解1該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一種特殊情況,通常用來求導(dǎo)體運(yùn)動速度為v時的瞬時電動勢2當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時,EBlv;當(dāng)有任意兩個量的方向平行時,E0.3式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度若切割磁感線的導(dǎo)體是彎曲的,則應(yīng)取其與B和v方向都垂直的等效線段長度來計算。如圖6中線段ab的長即為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度圖64該式適用于導(dǎo)體平動時,即導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度相等時5當(dāng)導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動時如圖7所示,由于導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度不同,是線性增加的,所以導(dǎo)體運(yùn)動的平均速度為,由公式EBl得,EBlBl2.圖76公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場的相對速度,當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運(yùn)動時,也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生例3如圖8所示,一金屬彎桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,已知abbcL,當(dāng)它以速度v向右水平移動時,a、c兩點(diǎn)間的電勢差為()圖8ABLvBBLvsinCBLvcosDBLv(1sin)答案B解析導(dǎo)體桿切割磁感線的有效長度為lsin.三、公式En與EBlvsin的區(qū)別1研究對象不同En研究整個閉合回路,適用于各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象;EBlv研究的是閉合回路上的一部分,即做切割磁感線運(yùn)動的導(dǎo)線2實際應(yīng)用不同En計算磁感應(yīng)強(qiáng)度變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢較方便;EBlv計算導(dǎo)線切割磁感線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢較方便3E的意義不同En求得的是一般平均感應(yīng)電動勢,但當(dāng)t0時,En可表示瞬時感應(yīng)電動勢;EBlv一般求得的是瞬時感應(yīng)電動勢,但當(dāng)v表示t時間內(nèi)的平均速度時,EBlv也可表示平均感應(yīng)電動勢例4如圖9所示,導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi),導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上,無摩擦滑動,若AB以5m/s的速度從O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑,導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長,它們每米長度的電阻都是0.2,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T問:圖9(1)3s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少?此時導(dǎo)體切割磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大?回路中的電流為多少?(2)3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少?此過程中的平均感應(yīng)電動勢為多少?答案(1)5m5V1.06A(2)Wb4.33V解析(1)夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢才是電路中的感應(yīng)電動勢3s末時刻,夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長度為:lvttan3053tan305m此時:EBlv0.255V5V電路電阻為R(15510)0.28.196所以I1.06A(2)3s內(nèi)回路中磁通量的變化量BS00.2155WbWb3s內(nèi)電路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為:E4.33V.針對訓(xùn)練2如圖10所示,可繞固定軸OO轉(zhuǎn)動的正方形線框的邊長為L,不計摩擦和空氣阻力,線框從水平位置由靜止釋放,到達(dá)豎直位置所用的時間為t,ab邊的速度為v,設(shè)線框始終處在豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,試求:圖10(1)這個過程中回路中的感應(yīng)電動勢;(2)到達(dá)豎直位置時回路中的感應(yīng)電動勢答案(1)(2)BLv解析(1)線框從水平位置到達(dá)豎直位置的過程中回路中的感應(yīng)電動勢E.(2)線框到達(dá)豎直位置時回路中的感應(yīng)電動勢EBLv.對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小,下列說法正確的是()A穿過閉合電路的磁通量最大時,其感應(yīng)電動勢一定最大B穿過閉合電路的磁通量為零時,其感應(yīng)電動勢一定為零C穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r,其感應(yīng)電動勢一定為零D穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r,其感應(yīng)電動勢一定不為零答案D解析磁通量的大小與感應(yīng)電動勢的大小不存在內(nèi)在的聯(lián)系,故A、B錯誤;當(dāng)磁通量由不為零變?yōu)榱銜r,閉合電路的磁通量一定改變,一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生,有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動勢,故C錯,D對公式En的應(yīng)用2穿過某線圈的磁通量隨時間變化的關(guān)系如圖11所示,在下列幾段時間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動勢最小的是()圖11A02 s B24 s C45 s D510 s答案D解析圖象斜率越小,表明磁通量的變化率越小,感應(yīng)電動勢也就越小3如圖12甲所示,線圈的匝數(shù)n100匝,橫截面積S50cm2,線圈總電阻r10,沿軸向有勻強(qiáng)磁場,設(shè)圖示磁場方向為正,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間做如圖乙所示變化,則在開始的0.1s內(nèi)()圖12A磁通量的變化量為0.25WbB磁通量的變化率為2.5102Wb/sCa、b間電壓為0D在a、b間接一個理想電流表時,電流表的示數(shù)為0.25A答案BD解析通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān),若設(shè)2B2S為正,則線圈中磁通量的變化量為B2S(B1S),代入數(shù)據(jù)即(0.10.4)50104Wb2.5103Wb,A錯;磁通量的變化率Wb/s2.5102 Wb/s,B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)a、b間斷開時,其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電動勢大小為En2.5V且恒定,C錯;在a、b間接一個理想電流表時相當(dāng)于a、b間接通而形成回路,回路總電阻即為線圈的總電阻,故感應(yīng)電流大小IA0.25A,D項正確公式EBlv的應(yīng)用4如圖13所示,MN、PQ為兩條平行的水平放置的金屬導(dǎo)軌,左端接有定值電阻R,金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間,與導(dǎo)軌接觸良好磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌接觸點(diǎn)之間的距離為L,金屬棒與導(dǎo)軌間夾角為60,以速度v水平向右勻速運(yùn)動,不計導(dǎo)軌和棒的電阻,則流過金屬棒中的電流為()圖13AI BICI DI答案B解析公式EBLv適用于B、L、v三者互相垂直的情況,本題B與L、B與v是相互垂直的,但L與v不垂直,故取L垂直于v的長度Lsin ,即有效切割長度,所以EBLvsin 60BLv,由歐姆定律I得I,B正確- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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