学案新人教版选修3_2.doc

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1、14 法拉第电磁感应定律学习目标 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.2.能够运用 E Blv 或 E Blvsin 计算导体切割磁感线时产生的感应电动势. 3.知道反电动势的定义和在生产中的应用一、电磁感应定律1感应电动势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相当于电源2法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比(2)公式： E . t若闭合电路是一个匝数为 n 的线圈，则 E n . t(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电动势的单位是伏二、导线切割

2、磁感线时的感应电动势 反电动势1导线垂直于磁场运动， B、 l、 v 两两垂直时，如图 1 所示， E Blv.2导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为 时，如图 2 所示，E Blvsin_ .2图 1 图 23反电动势(1)定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的削弱电源电动势作用的感应电动势(2)作用：反电动势的作用是阻碍线圈的转动即学即用1判断下列说法的正误(1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大( )(2)线圈中磁通量的变化量 越大，线圈中产生的感应电动势一定越大( )(3)线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大( )(4)线圈中磁通

3、量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大( )2如图 3 所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为 Blv 的是_图 3答案 甲、乙、丁一、电磁感应定律导学探究 如图 4 所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量 相同吗？指针偏转角度相同吗？3图 4(2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量 相同吗？指针偏转角度相同吗？(3)指针偏转角度取决于什么？答案 (1)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大(3)指针偏转角

4、度大小取决于 的大小 t知识深化1感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率 和线圈的匝数 n 共同决定，而与磁 t通量 、磁通量的变化量 的大小没有必然联系，和电路的电阻 R 无关2在 t 图象中，磁通量的变化率 是图象上某点切线的斜率 t例 1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 ( )A穿过线圈的磁通量 最大时，所产生的感应电动势就一定最大B穿过线圈的磁通量的变化量 增大时，所产生的感应电动势也增大C穿过线圈的磁通量 等于 0，所产生的感应电动势就一定为 0D穿过线圈的磁通量的变化率 越大，所产生的感应电动势就越大 t答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通

5、量的变化率 成正比，与 t磁通量 及磁通量的变化量 没有必然联系当磁通量 很大时，感应电动势可能很小，甚至为 0.当磁通量 等于 0 时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而 增大时， 可能减小如图所示， t4t1时刻， 最大，但 E0；0 t1时间内 增大，但 减小， E 减小； t2时刻， t 0，但 最大， E 最大故 D 正确 t二、导线切割磁感线时的感应电动势导学探究 如图 5 所示，闭合电路一部分导体 ab 处于匀强磁场中，磁感应强度为 B， ab的长度为 l， ab 以速度 v 匀速垂直切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势图 5答案 设在 t 时间

6、内导体 ab 由原来的位置运动到 a1b1，如图所示，这时闭合电路面积的变化量为 S lv t穿过闭合电路磁通量的变化量为 B S Blv t根据法拉第电磁感应定律得 E Blv. t知识深化导线切割磁感线产生的感应电动势 E Blv，公式中 l 指有效切割长度，即导线在与 v 垂直的方向上的投影长度例 2 如图 6 所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知 ab bc L，当它以速度 v 向右平动时， a、 c 两点间的电势差大小为( )图 6A BLv B BLvsin C BLvcos D BLv(1sin )答案 B解析 导体杆切割磁感线的有效长度为

7、 Lsin ，故 B 正确三、两公式的简单应用E n 研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象； E Blv 研究的是闭合回路的一部 t5分，即做切割磁感线运动的导体例 3 如图 7 所示，水平放置的两平行金属导轨相距 L0.50 m，左端接一电阻 R0.20 ，磁感应强度 B0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，长度也为 0.50 m 的导体棒 ac 垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒始终接触良好且电阻均可忽略不计当 ac 棒以 v4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动时，求：图 7(1)ac 棒中感应电动势的大小(2)回路中感应电流的大小(3)维持 ac 棒做匀

8、速运动的水平外力的大小和方向答案 见解析解析 (1) ac 棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为 E BLv0.400.504.0 V0.80 V.(2)回路中感应电流大小为 I A4.0 A.ER 0.800.20(3)ac 棒受到的安培力大小为F 安 BIL0.404.00.50 N0.80 N，由右手定则知， ac 棒中感应电流由 c 流向 a.由左手定则知，安培力方向水平向左由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则 F 外 F 安 0.80 N，方向水平向右例 4 如图 8 甲所示的螺线管，匝数 n1 500 匝，横截面积 S20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度

9、按图乙所示规律变化图 8(1)2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？(2)磁通量的变化率多大？(3)线圈中感应电动势的大小为多少？答案 (1)810 3 Wb (2)410 3 Wb/s (3)6 V解析 (1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则 1 B1S，6 2 B2S， 2 1，所以 BS(62)2010 4 Wb810 3 Wb(2)磁通量的变化率为 Wb/s410 3 Wb/s t 810 32(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小E n 1 500410 3 V6 V. t1(对法拉第电磁感应定律的理解)如图 9 所示，半径为 R 的 n 匝线圈套在边长为 a

10、 的正方形 abcd 之外，匀强磁场垂直穿过该正方形，当磁场以 的变化率变化时，线圈产生的感应 B t电动势的大小为( )图 9A R2 B tB a2 B tC n R2 B tD na2 B t答案 D解析 由题意可知，线圈中磁场的面积为 a2，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势大小为 E n na2 ，故只有选项 D 正确 t B t2(公式 E n 的应用)(多选)如图 10 甲所示，线圈的匝数 n100 匝，横截面积 S50 tcm2，线圈总电阻 r10 ，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示规律变化，则在开始的 0.1 s 内(

11、)7图 10A磁通量的变化量为 0.25 WbB磁通量的变化率为 2.5102 Wb/sC a、 b 间电压为 0D在 a、 b 间接一个理想电流表时，电流表的示数为 0.25 A答案 BD解析 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，由于 0 时刻和 0.1 s 时刻的磁场方向相反，则磁通量穿入的方向不同，则 (0.10.4)5010 4 Wb2.510 3 Wb，A 项错误；磁通量的变化率 Wb/s2.510 2 Wb/s，B 项正确；根据法拉第电磁 t 2.510 30.1感应定律可知，当 a、 b 间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为 E n 2.5 V 且恒定，C

12、项错误；在 a、 b 间接一个理想电流表时相当于 a、 b 间接通 t而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小 I A0.25 A，D 项Er 2.510正确3(公式 E Blv 的应用)如图 11 所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度 v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度 v 运动时，棒两端的感应电动势大小为 E.则 等EE于( )图 11A. B. C1 D.12 22 2答案 B解析 设折弯前金属棒切割

13、磁感线的长度为 L， E BLv；折弯后，金属棒切割磁感线的有效8长度为 l L，故产生的感应电动势为 E Blv B Lv E，所以(L2)2 (L2)2 22 22 22 ，B 正确EE 224(公式 E n 的应用)有一匝数为 100 匝的闭合线圈，单匝线圈的面积为 100 cm2.线 t圈的总电阻为 0.1 ，线圈中磁场均匀变化，其变化规律为 B0.20.1 t (T)，且磁场方向垂直于线圈平面向里，线圈中产生的感应电动势多大？感应电流多大？答案 0.1 V 1 A解析 由 B0.20.1 t (T)知，线圈磁感应强度的变化率 0.1 T/s B t由法拉第电磁感应定律得E n n S1000.110010 4 V0.1 V t B tI A1 AEr 0.10.1