河北省邢臺市高中物理第四章電磁感應(yīng)4.4法拉第電磁感應(yīng)定律1學(xué)案無答案新人教版選修3_2

1、4.4 法拉第電磁感應(yīng)定律 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，并能應(yīng)用于計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小.2.能夠運(yùn)用EBlv或EBlvsin 計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢.3.知道反電動勢的定義和在生產(chǎn)中的應(yīng)用一、法拉第電磁感應(yīng)定律問題設(shè)計(jì)關(guān)于教材第2節(jié)“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”中的幾個演示實(shí)驗(yàn)，思考下列問題：(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？(2)電流表指針偏轉(zhuǎn)角度大小跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系？(3)在圖1中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？圖1要點(diǎn)提煉1內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的 成正比2公式：En，其中n為 ，總是

2、取 一般用來求t時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動勢的 3對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)磁通量的變化率和磁通量 (填“有”或“沒有”)直接關(guān)系很大時(shí)，可能很小，也可能很大；0時(shí)，可能不為0.(2) E有兩種常見形式：線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化：EnS；磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S均勻變化：EnB.(其中是t圖象上某點(diǎn)切線的 . 為Bt圖象上某點(diǎn)切線的 )(3)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 如果電路沒有閉合，這時(shí)雖然沒有 ，但電動勢依然存在二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢問題設(shè)計(jì)如圖2所示，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的有效長度為l，ab以速度v勻速切割磁感線，求回路中

3、產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢圖2要點(diǎn)提煉1當(dāng)導(dǎo)體平動 切割磁感線，即B、l、v兩兩垂直時(shí)(如圖3所示)，EBlv.圖32公式中l(wèi)指 ：即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度圖4圖4甲中的有效切割長度為：lsin ；圖乙中的有效切割長度為：l；圖丙中的有效切割長度為：沿v1的方向運(yùn)動時(shí)，lR；沿v2的方向運(yùn)動時(shí)，l .延伸思考 如圖5所示，如果長為l的直導(dǎo)線的運(yùn)動方向與直導(dǎo)線本身是垂直的，但與磁感線方向有一個夾角(90)，則此時(shí)直導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢表達(dá)式是什么？圖5一、法拉第電磁感應(yīng)定律的理解例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

4、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)電動勢一定越大二、En的應(yīng)用例2 一個200匝、面積為20 cm2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T，在此過程中穿過線圈的磁通量的變化量是_ Wb；磁通量的平均變化率是_ Wb/s；線圈中的感應(yīng)電動勢的大小是_ V.例3 如圖6甲所示，平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌間距d10 cm，導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直每根棒在導(dǎo)軌間的部分，電阻均為R1.0 .用長為L20 cm的絕緣絲線

5、將兩棒系住整個裝置處在勻強(qiáng)磁場中，t0的時(shí)刻，磁場方向豎直向下，絲線剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài)此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示不計(jì)感應(yīng)電流磁場的影響，整個過程絲線未被拉斷求：(1)02.0 s的時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小與方向；(2)t1.0 s時(shí)，絲線的拉力大小圖6三、EBlv的應(yīng)用例4 試寫出如圖7所示的各種情況下導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的表達(dá)式導(dǎo)線長均為l，速度為v，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，圖(3)、(4)中導(dǎo)線垂直紙面圖71(對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)如圖8所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化，下列說法正確的是( )圖8A當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加

6、時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變2(EBlv的應(yīng)用)如圖9所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，將一個水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)運(yùn)動的整個過程中不計(jì)空氣阻力，則金屬棒在運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小將( )圖9A越來越大 B越來越小 C保持不變 D無法確定3(En的應(yīng)用)單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖10所示，則OD過程中( )圖10A線圈中O時(shí)刻感應(yīng)電動勢最大 B線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動勢為零

7、C線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動勢最大 D線圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢為0.4 V4如圖11甲所示，環(huán)形線圈的匝數(shù)n1000，它的兩個端點(diǎn)a和b間接有一理想電壓表，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化規(guī)律如圖乙所示，線圈面積S100 cm2，則Uab_，電壓表示數(shù)為_ V.圖11題組一 對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，下列表述正確的是 ( )A感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B當(dāng)穿過線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動勢可能不為零C當(dāng)穿過線圈的磁通量變化越快時(shí)，感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化量成正比2關(guān)于感應(yīng)電動勢

8、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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，其感應(yīng)電動勢一定不為零3.如圖1所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用時(shí)0.2 s，第二次用時(shí)0.4 s，并且兩次磁鐵的起始和終止位置相同，則 ( )圖1A第一次線圈中的磁通量變化較快B第一次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大C第二次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大D若斷開S，電流表G均不偏轉(zhuǎn)，故兩次線圈兩端均無感應(yīng)電動勢題組二 En的應(yīng)用4下列各圖中，相同的條形磁鐵穿過

9、相同的線圈時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大的是 ( ) 5一單匝矩形線框置于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場方向垂直先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1 s時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來的一半先后兩個過程中，線框中感應(yīng)電動勢的比值為( )A. B1 C2 D46.單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時(shí)間t的變化圖象如圖2所示，則( )圖2A在t0時(shí)，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動勢也最大B在t1102 s時(shí)，感應(yīng)電動勢最大C在t2102 s時(shí)，感應(yīng)電動勢為零D在02102 s時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的

10、平均值為零7.如圖3所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直，且一半處在磁場中在t時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為( )圖3A. B. C. D.8如圖4甲所示，圓形線圈M的匝數(shù)為50 匝，它的兩個端點(diǎn)a、b與理想電壓表相連，線圈中磁場方向如圖，線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示，則a、b兩點(diǎn)的電勢高低與電壓表讀數(shù)為( )圖4Aab,20 V Bab,10 V Cab,20 V DaUb，Uab保持不變CUaUb，Uab越來越大 DUaUb，Uab越來越大【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一 公式En的理解1一個200匝、面積為

11、20 cm2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T，在此過程中穿過線圈的磁通量的變化量是_Wb；磁通量的平均變化率是_Wb/s；線圈中感應(yīng)電動勢的大小是_V.點(diǎn)評 要理解好公式En，首先要區(qū)分好磁通量，磁通量的變化量，磁通量的變化率，現(xiàn)列表如下：物理量單位物理意義計(jì)算公式磁通量Wb表示某時(shí)刻或某位置時(shí)穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少BS磁通量的變化量Wb表示在某一過程中穿過某一面積的磁通量變化的多少21磁通量的變化率Wb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢特別提醒 對、而言，穿過一匝線圈和穿過n匝是一樣的，而感應(yīng)電動勢則不一樣

12、，感應(yīng)電動勢與匝數(shù)成正比磁通量和磁通量的變化率的大小沒有直接關(guān)系，很大時(shí)，可能很小，也可能很大；0時(shí)，可能不為零2下列說法正確的是( )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線圈處在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大D線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大知識點(diǎn)二 公式EBlvsin 的理解3如圖2所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場中，一根跟磁場垂直長20 cm的導(dǎo)線以2 m/s的速度運(yùn)動，運(yùn)動方向垂直導(dǎo)線與磁感線成30 角，則導(dǎo)線中的感應(yīng)電動勢為_圖24在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，長為l的金屬棒O

13、A在垂直于磁場方向的平面內(nèi)繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖3所示，求：金屬棒OA上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢圖3【方法技巧練】電動勢公式En和EBlvsin 的選用技巧5如圖4所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌abdc，bd間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)MN為放在ab和dc上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動令U表示MN兩端電壓的大小，則( )圖4AUvBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dBUvBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到bCUvBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電

14、流由b到dDUvBl，流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b6如圖5所示，A、B兩個閉合線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)都為10匝，半徑rA2rB，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場，則A、B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比為EAEB_，線圈中的感應(yīng)電流之比為IAIB_.圖57如圖6所示，用一阻值為R的均勻細(xì)導(dǎo)線圍成的金屬環(huán)半徑為a，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直穿過金屬環(huán)所在平面電阻為的導(dǎo)體桿AB，沿環(huán)表面以速度v向右滑至環(huán)中央時(shí)，桿的端電壓為( )圖6ABav B.Bav C.Bav D.Bav8如圖7所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場中有一邊長為l的正方形導(dǎo)線框，ab邊質(zhì)量為m，其

15、余邊質(zhì)量不計(jì)，cd邊有固定的水平軸，導(dǎo)線框可以繞其轉(zhuǎn)動；現(xiàn)將導(dǎo)線框拉至水平位置由靜止釋放，不計(jì)摩擦和空氣阻力，金屬框經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動到豎直位置，此時(shí)ab邊的速度為v，求：圖7(1)此過程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢的大??；(2)線框運(yùn)動到豎直位置時(shí)線框感應(yīng)電動勢的大小1閉合的金屬環(huán)處于隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于圓環(huán)平面，則( )A環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均勻變化B環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流均勻變化C環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢保持不變D環(huán)上某一小段導(dǎo)體所受的安培力保持不變2單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速運(yùn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖8所示，則OD過程中( )圖8A線圈中

16、O時(shí)刻感應(yīng)電動勢最大B線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動勢為零C線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動勢最大D線圈中O至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4 V3如圖9所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且兩次的起始和終止位置相同，則( )圖9A第一次磁通量變化較快B第一次G的最大偏角較大C第二次G的最大偏角較大D若斷開S，G均不偏轉(zhuǎn)，故均無感應(yīng)電動勢4一閉合線圈放在隨時(shí)間均勻變化的磁場中，線圈平面和磁場方向垂直若想使線圈中的感應(yīng)電流增強(qiáng)一倍，下述方法可行的是( )A使線圈匝數(shù)增加一倍B使線圈面積增加一倍C使線圈匝數(shù)減少一半D使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍5在圖10中，EF、GH為平行

17、的金屬導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，R為電阻，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動的導(dǎo)體橫桿有勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)橫桿AB( )圖10A勻速滑動時(shí)，I10，I20B勻速滑動時(shí)，I10，I20C加速滑動時(shí)，I10，I20D加速滑動時(shí)，I10，I206如圖11所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直于回路所在的平面回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是( )圖11A感應(yīng)電流方向不變BCD段直導(dǎo)線始終不受安培力C感應(yīng)電動勢最大值EmBavD感應(yīng)電動

18、勢平均值Bav7如圖12所示，金屬三角形導(dǎo)軌COD上放有一根金屬棒MN.拉動MN，使它以速度v向右勻速運(yùn)動，如果導(dǎo)軌和金屬棒都是粗細(xì)相同的均勻?qū)w，電阻率都相同，那么在MN運(yùn)動的過程中，閉合回路的( )圖12A感應(yīng)電動勢保持不變B感應(yīng)電流保持不變C感應(yīng)電動勢逐漸增大D感應(yīng)電流逐漸增大8如圖13所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時(shí)，MN在磁場力的作用下向右運(yùn)動，則PQ所做的運(yùn)動可能是( )圖13A向右加速運(yùn)動B向左加速運(yùn)動C向右減速運(yùn)動D向左減速運(yùn)動9某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里熟悉各種儀器的使用，他將一條形磁鐵放在水平轉(zhuǎn)盤上，如圖14甲所示，磁鐵可隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，另將一磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器固定在轉(zhuǎn)盤旁邊當(dāng)轉(zhuǎn)盤(及磁鐵)轉(zhuǎn)動時(shí)，引起磁感應(yīng)強(qiáng)度測量值周期性地變化，該變化的周期與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動周期一致經(jīng)過操作，該同學(xué)在計(jì)算機(jī)上得到了如圖乙所示的圖象該同學(xué)猜測磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器內(nèi)有一線圈，當(dāng)測得磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)就是穿過線圈的磁