法拉第電磁感應(yīng)定律

學(xué)案2法拉第電磁感應(yīng)定律,_，一一，一，一⑦［目標定位］1.能區(qū)別磁通量⑦,磁通量的變化⑦和磁通量的變化率3.2.能記住法拉第電磁一、、八一八①一感應(yīng)定律及其表達式3能運用口=□二和口=□□□解題.基融自學(xué)落實重點互動探究知識?探究基融自學(xué)落實重點互動探究一、法拉第電磁感應(yīng)定律［問題設(shè)計］.在圖1所示實驗中，以相同速度分別將一根和兩根條形磁鐵快速插入或拔出螺線管，靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)角度有什么不同？可以得出什么結(jié)論？圖1答案將一根條形磁鐵快速插入或拔出螺線管時靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)角度小;而以相同速度將兩根條形磁鐵快速插入或拔出螺線管時靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)角度大.由此可以得出結(jié)論：在磁通量變化所用時間相同時，感應(yīng)電動勢口的大小與磁通量的變化量有關(guān)，越大，口越大..在圖1所示實驗中，保證磁通量變化相同，將兩根條形磁鐵快速或緩慢插入螺線管，靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)角度有什么不同？可以得出什么結(jié)論？答案將兩根條形磁鐵快速插入螺線管時靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)角度大;將兩根條形磁鐵緩慢插入螺線管時靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)角度小.由此可以得出結(jié)論:在磁通量變化量相同時，感應(yīng)電動勢口的大小與磁通量的變化所用的時間口有關(guān)，□越小，口越大.［要點提煉］.內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這個電路的磁通量的變化率成正比.-①.公式：□=口一了，其中口為線圈匝數(shù)，中總是取絕對值.該公式一般用來求口時間內(nèi)感應(yīng)電動勢的平均值..對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解、，一一，一，一⑦一一一，，一，，、，一、、一，一①八⑴磁通量的變化率和磁通量①沒有（填“有”或“沒有”）直接關(guān)系.①很大時，可能

很小，也可能很大；⑦很小，也可能很大；⑦=0時,①一八一,后可能不為0.（2）口=□差有兩種常見形式：①線圈面積口不變，磁感應(yīng)強度口均勻變化，則［=□《?□；..一.、n^,②磁感應(yīng)強度口不變，線圈面積n均勻變化，則口=□□?%.（其中-^是①-d圖像上某點切線的斜率.七為1-d圖像上某點切線的斜率）⑶產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.如果電路沒有閉合，這時雖然沒有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動勢依然存在.二、導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢［問題設(shè)計］如圖2所示，閉合電路一部分導(dǎo)體口□處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為口,□□的有效長度為口，□□以速度。勻速切割磁感線，求回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.答案設(shè)在□時間內(nèi)導(dǎo)體□□由原來的位置運動到W，如圖所示，這時線框面積的變化量為n=口。d穿過閉合電路磁通量的變化量為①=1n=口口。口①根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得□=-j=100.［要點提煉］.當(dāng)導(dǎo)體平動垂直切割磁感線時，即口、口、o兩兩垂直時（如圖3所示）口=口股..公式中口指有效切割長度：即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度.圖4甲中的有效切割長度為：=sin。；圖乙中的有效切割長度為：=一;圖丙中的有效切割長度為：沿。1的方向運動時，=巾；沿v的方向運動時，=-［延伸思考］如圖5所示，如果長為的直導(dǎo)線的運動方向與直導(dǎo)線本身是垂直的，但與磁感線方向有一個夾角e（eW90°），則寫出此時直導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢表達式？直導(dǎo)線的橫棲面dIBuUfI圖5答案如圖所示，可以把速度v分解為兩個分量：垂直于磁感線的分量v1=vsine和平行于磁感線的分量v2=vcose.后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為=v1=vsine.一、對法拉第電磁感應(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，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大C?線圈放在磁場越強的位置，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弱均無關(guān)系，它由磁通量的變化率決定，故選D.答案D①二、公式=——的應(yīng)用例2一個200匝、面積為20cm2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)強度在0.05s內(nèi)由0.1T增力口至IJ0.5T,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.解析磁通量的變化量為m二-sine=(0.5-0.1)X20X10-4X0.5Wb=4X10-4wb磁通量的平均變化率為2二端1Wb/s.=8X10-3Wb/s根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小為=*=200X8X10-3V=1.6V.答案4X10-48X10-31.6【例3如圖6甲所示，一個電阻值為，匝數(shù)為的圓形金屬線圈與阻值為2的電阻1連接成閉合回路，線圈的半徑為1.在線圈中半徑為2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度隨時間變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為0和0.導(dǎo)線的電阻不計，求0至1時間內(nèi)通過電阻1上的電流大小.解析由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢為1上的電流大小為1=由閉合電路歐姆定律有］=2-7"1上的電流大小為1=^-20答案答案三、公式=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)電動勢的表達式［導(dǎo)線長均為速度為，磁感應(yīng)強度均為，圖(3)、(4)中導(dǎo)線垂直紙面］.

XX答案(1)=0(2)=o(3)=0(4)=0cos01.（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磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化，下列說法正確的是（）圖8A.當(dāng)磁感應(yīng)強度增加時，線框中的感應(yīng)電流可能減小B.當(dāng)磁感應(yīng)強度增加時，線框中的感應(yīng)電流一定增大C.當(dāng)磁感應(yīng)強度減小時，線框中的感應(yīng)電流一定增大D.當(dāng)磁感應(yīng)強度減小時，線框中的感應(yīng)電流可能不變答案AD解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電流的大小取決于磁通量的變化率，與磁感應(yīng)強度的增與減無關(guān)，選項A、D正確.,,⑦，一，，一—一~2.（公式=——的應(yīng)用）單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積的磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖9圍面積的磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖9所示，則過程中（）D時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大D時刻線圈中感應(yīng)電動勢為零D時刻線圈中感應(yīng)電動勢最大D至口時間內(nèi)線圈中的平均感應(yīng)電動勢為0.4V答案ABD解析由法拉第電磁感應(yīng)定律□二口號，號為①”圖像中對應(yīng)時刻切線的斜率，所以A、①一、，2X10-3-0B正確，C錯誤；口至口時間內(nèi)線圈中的平均感應(yīng)電動勢口二口-1=1X0.005V=0.4V,所以D正確...①…一一，一~一、_，.（公式口=口一丁的應(yīng)用）如圖10所示，一單匝矩形線圈□□□放置在水平面內(nèi)，線圈面積為0=100cm2,線圈處在勻強磁場中，磁場方向與水平方向成30°角，求：圖10⑴若磁場的磁感應(yīng)強度D=0.1T,則穿過線圈的磁通量為多少？⑵若磁場方向改為與線圈平面垂直，且大小按口=0.1+0.2Q（T）的規(guī)律變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？答案見解析解析（1）①二DDsin30°=0.1X100X10-4x2Wb=5X10-4Wb⑵根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律□二n*二口￥=1X02X10-2V=2X10-3V..（公式D=口朋的應(yīng)用）如圖11所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一個水平放置的金屬棒□□以水平初速度。0拋出，設(shè)運動的整個過程中不計空氣阻力，則金屬棒在運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小將（）圖11A.越來越大B.越來越小C.保持不變D.無法確定答案C解析金屬棒做平拋運動，水平速度不變，且水平速度即為金屬棒垂直切割磁感線的速度,故感應(yīng)電動勢保持不變.40分鐘課時作業(yè)題組一對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解.將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，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，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，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答案BC解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢□二1號,即感應(yīng)電動勢與線圈匝數(shù)有關(guān)，故A錯誤；同時可知，感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率有關(guān)，故D錯誤；磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大，故C正確；當(dāng)穿過線圈的磁通量為零時，磁通量的變化率不一定為零，因此感應(yīng)電動勢不一定為零，故B正確..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.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；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..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0.2s,第二次用時0.4s，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)電動勢答案AB解析兩次磁通量變化相同，第一次時間短，則第一次線圈中磁通量變化較快，故A正確.感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，磁通量的變化率大，感應(yīng)電動勢大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大，故B正確，C錯誤.斷開開關(guān)，電流表不偏轉(zhuǎn)，故感應(yīng)電流為零，但感應(yīng)電動勢不為零，故D錯誤.,,,⑦，，、一題組二公式口=口一下的應(yīng)用.下列各圖中，相同的條形磁鐵穿過相同的線圈時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大的是()答案D解析感應(yīng)電動勢的大小為□二口號二n號，A、B兩種情況磁通量變化量相同，C中⑦最小，D中①最大，磁鐵穿過線圈所用的時間A、C、D中相同且小于B中所用的時間，所以D中感應(yīng)電動勢最大..一單匝矩形線框置于勻強磁場中，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)強度在1s時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍.接著保持增大后的磁感應(yīng)強度不變，在1s時間內(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.1B.1C.2D.4答案B解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律口二號，設(shè)初始時刻磁感應(yīng)強度為口0，線框面積為□0,則第一種情況下的感應(yīng)電動勢為口「號二（200；0）00二口0口0；第二種情況下的感應(yīng)電動勢為口?口200（口0-奇）□廣F二一1—二口000,所以兩種情況下線框中的感應(yīng)電動勢相等，比值為i,故選項B正確.6.單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量⑦隨時間口的變化圖像如圖2所示，則（）A.在D=0時，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動勢也最大B.在0=1X10-2s時，感應(yīng)電動勢最大C.在0=2X10-2s時，感應(yīng)電動勢為零D.在0-2X10-2s時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為零答案BC解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知E8T，故口=。及o=2X10-2s時，E=0,A錯，C對.0二1X10-2s，E最大，B對.在0-2X10-2s時間內(nèi)，①W0，丁W0，D錯..如圖3所示，一正方形線圈的匝數(shù)為口，邊長為口，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中.在0時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的方向不變，大小由口均勻地增大到2口.在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為（）

BainBcaK'T~tBT7C.BainBcaK'T~tBT7C.nBa2D.2nBa2答案B解析線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=n=n'S二n?—?a-na，選項B正確?.如圖4甲所示，環(huán)形線圈的匝數(shù)n=1000,它的兩個端點a和b間接有一理想電壓表，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強度B的變化規(guī)律如圖乙所示，線圈面積S=100cm2,則Ub=，電壓表示數(shù)為V.甲乙甲乙答案50V50解析由B-t圖像可知，［=5Ts由E=n~B得E=1000X5X100X10-4V-50V題組三公式E=BLv的應(yīng)用.如圖5所示的情況中，長度為L的金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為BLv的是（）圖5A.乙和丁B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁D.只有乙答案B.如圖6所示，平行金屬導(dǎo)軌的間距為d，一端接一阻值為R的電阻，勻強磁場的磁感應(yīng)

強度為5,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向里，一根長直金屬棒與導(dǎo)軌成60。角放置，且接觸良好，則當(dāng)金屬棒以垂直于棒的恒定速度。沿金屬導(dǎo)軌滑行時，其他電阻不計，電阻H中的電流為（）電流為（）BdvA-7?sinBdvA-7?sin60°Bdvsin60C.R聯(lián)立解得I二BdvRsin60°.BdvB.~R~Bdvcos60°D.R答案A解析導(dǎo)線切割磁感線的有效長度是L二i-60,，感應(yīng)電動勢E二BLv,R中的電流為I二E.Sl^l.如圖7所示，當(dāng)航天飛機在環(huán)繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機保持相對靜止，兩者用導(dǎo)電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為繩系衛(wèi)星，利用它可以進行多種科學(xué)實驗.現(xiàn)有一顆繩系衛(wèi)星在地球赤道上空由東往西方向運行.衛(wèi)星位于航天飛機正上方，它與航天飛機間的距離約為20km,衛(wèi)星所在位置的地磁場沿水平方向由南往北，