新2015-2016學年高中物理-第一章-6-電磁感應規(guī)律的要點

1、第一章電磁感應目標定位1.知道法拉第電機的原理.2.掌握轉動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算.3.掌握電磁感應中電路問題的分析方法和解題基本思路.4.理解電磁感應中的能量轉化，并會應用能量觀點分析電磁感應問題學案6電磁感應規(guī)律的應用知識探究自我檢測知識探究一、法拉第電機 問題設計1.參考課本法拉第圓盤發(fā)電機的構造圖，簡單說明法拉第圓盤發(fā)電機產(chǎn)生電流的原因.答案法拉第電機的圓盤是由無數(shù)根輻條組成的，每根輻條做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢，電路閉合時產(chǎn)生感應電流.2.法拉第圓盤發(fā)電機的工作原理可以等效為一根導體棒在磁場中轉動，如圖1所示：當將導體棒和電阻組成閉合電路時，電路的哪部分相當于電源？電源

2、的正極和負極在電路的哪個位置？電源內(nèi)部電流方向如何？答案ab導體棒相當于電源，a是電源正極，b是電源負極，電源內(nèi)部電流由負極流向正極.圖1要點提煉r中點二、電磁感應中的能量轉化 問題設計如圖2所示，ab在拉力F的作用下以速度v勻速向右運動，已知導體棒ab的長度為L，磁感應強度為B，電路中的總電阻為R.ab中的電流是多少？ab所受的安培力為多大？當導體棒勻速向右運動s距離時，拉力F做功和棒克服安培力做功分別是多少？圖2答案電路的感應電動勢EBLv要點提煉1.電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能是克服 做功轉化而來的，克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少，電磁感應過程遵循定律.2.求解電磁感應現(xiàn)象中能量守恒問題的一

3、般思路(1)分析回路，分清電源和外電路.安培力電能能量守恒(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉化.如：有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；克服安培力做功，必然有其他形式的能轉化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能； (3)列有關能量的關系式.3.焦耳熱的計算技巧(1)感應電路中電流恒定時，焦耳熱QI2Rt.(2)感應電路中電流變化時，可用以下方法分析：利用動能定理先求克服安培力做的功，而產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即QW安.利用能量守恒，即感應電流產(chǎn)生的焦耳熱等于其他形式能量的減少量，即QE其他.三、電磁感應中的電路問題 問題設計在

4、圖2中，ab的電阻為r，導軌電阻不計.當ab在外力作用下向右以速度v勻速運動時，ab兩端的電壓為多大？哪端電勢高？答案ab產(chǎn)生感應電動勢，等效成電源，由右手定則可知，感應電流的方向從b指向a，在電源內(nèi)部電動勢方向從負極指向正極，即a端電勢高.電源電動勢為BLv，由閉合電路歐姆定律可得ab兩端的電壓為 BLv.要點提煉在電磁感應現(xiàn)象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應電動勢.若回路閉合，則產(chǎn)生感應電流，所以電磁感應問題常與電路知識綜合考查.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應問題的基本方法：1.明確哪部分導體或電路產(chǎn)生感應電動勢，該導體或電路就是電源，其他部分是外電路.2.畫等效電路圖.分

5、清內(nèi)、外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關鍵.3.感應電動勢的大小由法拉第電磁感應定律EBLv或En確定，感應電動勢的方向由楞次定律或右手定則確定，在等效電源內(nèi)部從負極指向正極.4.運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解.典例精析一、轉動切割產(chǎn)生感應電動勢的計算例1 長為L的金屬棒ab以a點為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度做勻速轉動，如圖3所示，磁感應強度為B.求：(1)ab棒各點速率的平均值.圖3(2)ab兩端的電勢差.(3)經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過面積中磁通量為多少？此過程中平均感應電動勢多大？解析經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過的扇形面積為S，則：由法拉第電磁感

6、應定律得：例2如圖4所示，足夠長的光滑金屬框豎直放置，框寬L0.5 m，框的電阻不計，勻強磁場的磁感應強度B1 T，方向與框面垂直，金屬棒MN的質量為100 g，有效電阻為1 ，現(xiàn)將MN無初速度釋放并與框保持接觸良好地豎直下落，從釋放到達到最大速度的過程中通過棒某一截面的電荷量為2 C，求此過程回路中產(chǎn)生的電能為多少？(空氣阻力不計，g10 m/s2)圖4二、電磁感應中的能量問題解析金屬棒下落過程做加速度逐漸減小的加速運動，加速度減小到零時速度達到最大，根據(jù)平衡條件得答案3.2 J三、電磁感應中的電路問題例3 用相同導線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導線框，以相同的速度勻速進入右側勻強磁場，如

7、圖5所示.在每個線框進入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是()A.UaUbUcUd B.UaUbUdUcC.UaUbUcUd D.UbUaUdUc圖5答案B例4如圖6所示，有一范圍足夠大的勻強磁場，磁感應強度B0.2 T，磁場方向垂直紙面向里.在磁場中有一半徑r0.4 m的金屬圓環(huán)，磁場與圓環(huán)面垂直，圓環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02 .一金屬棒MN與圓環(huán)接觸良好，棒與圓環(huán)的電阻均忽略不計.(1)若棒以v05 m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬時MN中的電動勢和流過燈L1的電流；圖6解析等效電路如圖所示.MN中的電動勢

8、E1B2rv00.8 V答案0.8 V0.4 A解析等效電路如圖所示燈L1的電功率P1I2R05.12102 W答案0.64 V5.12102W課堂要點小結電磁感應規(guī)律的應用自我檢測1.(轉動切割產(chǎn)生感應電動勢的計算)如圖7所示，導體棒AB的長為2R，繞O點以角速度勻速轉動，OB長為R，且O、B、A三點在一條直線上，有一磁感應強度為B的勻強磁場充滿轉動平面且與轉動平面垂直，那么AB兩端的電勢差為 ()A. BR2 B.2BR2C.4BR2 D.6BR2圖7答案C2.(電磁感應中的能量問題)如圖8所示，兩根光滑的金屬導軌，平行放置在傾角為的斜面上，導軌的左端接有電阻R，導軌自身的電阻可忽略不計.

9、斜面處在一勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向上.質量為m、電阻可以忽略不計的金屬棒ab，在沿著斜面且與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上滑，且上升的高度為h，在這一過程中 ()圖5圖8A.作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于零B.作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和C.恒力F與安培力的合力所做的功等于零D.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱解析金屬棒勻速上滑的過程中，對金屬棒受力分析可知，有三個力對金屬棒做功，恒力F做正功，重力做負功，安培力阻礙相對運動，沿斜面向下，做負功.勻速運動時，所受合力為零，故合力做功為零，A正確；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉化為電路中的電能，電能又等于R上產(chǎn)生的焦耳熱，故外力F與重力的合力所做的功等于電阻R上