2.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 導(dǎo)學(xué)案 人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

1、2.2法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過實(shí)驗(yàn)、分析推理得出法拉第電磁感應(yīng)定律的過程，體會(huì)用變化率定義物理量的方法。2.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式。3.能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。學(xué)習(xí)過程：穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。通過如圖所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究說明：感應(yīng)電流的大小跟哪些因素有關(guān)呢？ 一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1在 現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于 。思考：若電路沒有閉合，回路中有沒有感應(yīng)電流？有沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？比較產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件你有什么發(fā)現(xiàn)？例：某同學(xué)在做探究性實(shí)

2、驗(yàn)中，將的兩個(gè)相同的磁電式電流表A、B放置水平桌面，用導(dǎo)線將兩表連接起來，如圖所示。他用手順時(shí)針輕輕撥動(dòng)電表A的指針后放手，發(fā)現(xiàn)電表 A、B的指針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。下列關(guān)于兩個(gè)電表受到的安培力說法正確的是（）A電表A、B受到的安培力均做負(fù)功B電表A、B受到的安培力均做正功C電表A受到的安培力做正功，電表B受到的安培力做負(fù)功D電表A受到的安培力做負(fù)功，電表B受到的安培力做正功2在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，回路斷開時(shí)，雖然沒有感應(yīng)電流，但 依然存在。思考：將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實(shí)驗(yàn)中?？焖俨迦牒途徛迦氪磐康淖兓肯嗤瑔幔恐羔樒D(zhuǎn)角度相同嗎？分別用一根磁鐵和兩根磁鐵以同樣速度快速插入，磁通量的變化量相

3、同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？總結(jié)推理：公式Eneq f(,t)（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小取決于 ，而與的大小、的大小沒有必然的關(guān)系，與電路的電阻R無關(guān)；感應(yīng)電流的大小與 和 有關(guān)。（2）磁通量的變化率eq f(,t)，是t圖像上某點(diǎn)切線的 ，可反映單匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 和 。（3）Eneq f(,t)只表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，不涉及其正負(fù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)取絕對(duì)值。感應(yīng)電流的方向可以用 去判定。（4）磁通量發(fā)生變化有三種方式B不變，S變化，則eq f(,t) ；B變化，S不變，則eq f(,t) ；B、S變化，則eq f(,t) 。由E 可求得平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過閉合電路歐姆定律可求得電路中的平均電流Ieq

4、 f(E,R) = ，通過電路中導(dǎo)體橫截面的電荷量QIt 。例：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(dòng)勢(shì)一定越大B線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大C線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)越大二、法拉第電磁感應(yīng)定律（1）內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過這一電路的磁通量的 成正比。（2）公式：E 。在國(guó)際單位制中，E的單位是 （V），的單位是 （Wb），t的單位是 （s），k1，公式簡(jiǎn)化為Eeq f(,t)。若閉合電路是一個(gè)匝數(shù)為n的線圈，則E 。（3）標(biāo)量性：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是 ，但有方向。

5、其方向規(guī)定為從電源負(fù)極經(jīng)過 指向電源的正極，與電源內(nèi)部 方向一致。3導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（1）導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，B、l、v兩兩垂直時(shí)，如圖甲所示，E 。（2）導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為時(shí)，如圖乙所示，E 。例：如圖所示，把矩形線框 CDMN 放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線框平面跟磁感線垂直。設(shè)線框可動(dòng)部分導(dǎo)體棒 MN 的長(zhǎng)度為 l，它以速度 v 向右運(yùn)動(dòng)，在 t 時(shí)間內(nèi)，由原來的位置 MN 移到 M1N1。求在這個(gè)過程中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小。鞏固練習(xí)：1.如圖，金屬桿ab靜放在水平固定的“U”形金屬框上，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)使ab突然獲得一初速度v

6、向右運(yùn)動(dòng)，下列表述正確的是（）A安培力對(duì)ab做正功B安培力對(duì)ab不做功C桿中感應(yīng)電流逐漸減小D桿中感應(yīng)電流保持不變2.在水平桌面上,一個(gè)圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁場(chǎng)垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖甲所示,01 s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面向下,圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接,導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中,如圖乙所示,導(dǎo)體棒始終保持靜止,則其所受的摩擦力Ff隨時(shí)間變化的圖像是下圖中的(設(shè)向右的方向?yàn)槟Σ亮Φ恼较?()3. 如圖所示，一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架，寬度L=1.50m，接有電阻R=2，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)和框架平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度

7、B=0.40T，方向如圖。今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上，并能無摩擦地沿框滑動(dòng)，框架電阻不計(jì)，導(dǎo)體ab的電阻為r=1，當(dāng)ab以速度v=4.0m/s向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：（1）導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。唬?）回路上感應(yīng)電流的大小、導(dǎo)體ab兩端的電壓。課后作業(yè)：1.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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)一定越大C.線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)越大2.如圖所示，用粗細(xì)相同的同種材料的導(dǎo)線制成的單匝圓形閉合線圈、放在同一絕緣水平面內(nèi)，1、兩線圈

8、的半徑之比為：1，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間均勻減小。則下列判斷正確的是（）A1、兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為E1：E2=2：1B1、兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為E1：E2=1：1C1、兩線圈中感應(yīng)電流大小之比為I1：I2=2：1D1、兩線圈中感應(yīng)電流大小之比為I1：I2=1：13. 在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一圓形體環(huán)規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖a所示，磁場(chǎng)方向向上為正當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間t按圖b變化時(shí)，下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是()ABCD4.如圖所示,質(zhì)量均為m的金屬棒MN、PQ垂直于水平金屬導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好,金

9、屬棒MN與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2,金屬棒PQ與金屬導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下。則金屬棒MN在恒力F=3mg作用下向右運(yùn)動(dòng)的過程中,有()A.安培力對(duì)MN棒做正功B.PQ棒不受安培力作用C.MN棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),最終勻速運(yùn)動(dòng)D.PQ棒始終靜止,安培力對(duì)PQ不做功5. 兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長(zhǎng)為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場(chǎng)邊界平行，如圖甲所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd邊于t0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線如

10、圖乙所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正)。下列說法正確的是()A磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 TB導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)的速度的大小為5 m/sC磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向內(nèi)D在t0.4 s至t0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.04 N6. 如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n100，線圈面積S200 cm2，線圈的電阻r1，線圈外接一個(gè)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(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的是()A線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B電阻R兩端的電壓隨時(shí)間均勻增大C線圈電阻r消耗的功率為4104 WD前4 s內(nèi)通過R的電荷量為

11、4104 C7. 如圖甲所示，N=200匝的線圈（圖中只畫了2匝），電阻r=2，其兩端與一個(gè)R=48的電阻相連，線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場(chǎng)。線圈中的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化。（1）求線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大?。唬?）求電阻R的熱功率P。8. 如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)0.50m，左端接一電阻R2.0，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，ab棒電阻r0.50,當(dāng)ab以v2.0 m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求： (1)ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??；(2)維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的功率大小。9. 如圖所示,MN、PQ是兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l=0.5 m,導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角=37,M、P間接阻值為R=9 的電阻。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與導(dǎo)軌所在平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2 T。質(zhì)量為m=0.1 kg、阻值為r=1 的金