魯科版選修32 第1章 第2節(jié)　感應電動勢與電磁感應定律 學案.doc

第2節(jié)感應電動勢與電磁感應定律學 習 目 標知 識 脈 絡(luò)1.理解感應電動勢，知道感應電動勢與感應電流的區(qū)別與聯(lián)系.2.理解電磁感應定律的內(nèi)容和數(shù)學表達式(重點)3.理解導體垂直切割磁感線時感應電動勢的數(shù)學表達式及其與一般表達式的區(qū)別.4.會用電磁感應定律解決有關(guān)問題(重點、難點)自 主 預 習探 新 知知識梳理一、感應電動勢1定義在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢2產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于電源3在電磁感應現(xiàn)象中，感應電動勢的產(chǎn)生與電路是否閉合、電路如何組成無關(guān)4電磁感應現(xiàn)象也伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，通常是機械能轉(zhuǎn)化為電能二、電磁感應定律1內(nèi)容電路中感應電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比2表達式對單匝線圈ek，k為比例常數(shù)，國際單位制中k1.上式可簡化為e，對n匝線圈en.3單位在國際單位制中，感應電動勢e的單位是伏特(v)4特例導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢導體在勻強磁場中運動，如圖121甲所示，當b、l、v兩兩垂直時，eblv.圖121當導體與磁感線垂直，導體的運動方向與導體本身垂直，但與磁感線方向夾角為時(如圖121乙)，eblvsin .基礎(chǔ)自測思考判斷1有感應電動勢一定有感應電流()2感應電動勢的方向由電源的負極指向電源的正極()3線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大()4線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大()5當b、l、v三者大小、方向均不變時，在t時間內(nèi)的平均感應電動勢和它在任意時刻產(chǎn)生的瞬時感應電動勢相同()合作探究1產(chǎn)生感應電動勢的條件與產(chǎn)生感應電流的條件有何不同？【提示】產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化；不論回路是否閉合，只要穿過它的磁通量發(fā)生變化，就會產(chǎn)生感應電動勢2與線圈匝數(shù)有關(guān)嗎？e感與線圈匝數(shù)有關(guān)嗎？【提示】無關(guān)，有關(guān)合 作 探 究攻 重 難感應電動勢感應電動勢與感應電流的比較比較項目感應電動勢e感應電流i定義在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流產(chǎn)生條件磁通量發(fā)生變化，與電路是否閉合無關(guān)電路閉合，磁通量發(fā)生變化大小決定因素閉合電路內(nèi)磁通量變化的快慢，與外電路無關(guān)感應電動勢與電路的具體組成因果關(guān)系感應電動勢是原因和本質(zhì)，感應電流是結(jié)果和現(xiàn)象數(shù)學關(guān)系遵循閉合電路歐姆定律，即ie/(rr)“衛(wèi)星懸繩發(fā)電”是人類為尋找衛(wèi)星的新型電力能源供應系統(tǒng)而進行的實驗假設(shè)在實驗中，用飛機拖著一根很長的金屬線(其下端懸掛一個金屬球，以保證金屬線總是呈豎直狀態(tài))，在我國上空平行地面飛行，如果用該系統(tǒng)為衛(wèi)星供電，則下列說法正確的是()a這是利用電磁感應原理，金屬線相當于發(fā)電機的繞組線圈b如果飛機自北向南飛行，金屬線上有感應電流產(chǎn)生c如果飛機自南向北飛行，金屬線上有感應電流產(chǎn)生d飛機只有由正西飛向正東方向，金屬線上才有感應電流產(chǎn)生a用飛機拖著一根很長的金屬線，飛機飛行時，只要金屬線做切割磁感線運動，就會產(chǎn)生感應電流，故是利用運動導線切割地磁場的磁感線產(chǎn)生感應電流的原理，金屬線相當于發(fā)電機的繞組線圈，a正確；地磁場的磁感線是呈南北分部的，如果飛機自南向北或自北向南飛行，金屬線運動方向與磁感線方向平行，故不能產(chǎn)生感應電流，b、c錯誤；只要飛機在東西方向上運動，就能做切割磁感線運動，金屬線上有感應電流產(chǎn)生，故d錯誤感應電動勢和感應電流產(chǎn)生條件的比較導體棒只要切割磁感線，就產(chǎn)生感應電動勢，與電路是否閉合無關(guān)而感應電流產(chǎn)生必須具備兩個條件：(1)閉合回路，(2)磁通量發(fā)生變化針對訓練1(多選)下列關(guān)于感應電動勢的說法中，正確的是()a只要回路內(nèi)磁通量發(fā)生變化，就會有感應電動勢產(chǎn)生b只要回路內(nèi)磁通量發(fā)生變化，就會有感應電流產(chǎn)生c導體棒無論沿哪個方向切割磁感線都會有感應電動勢產(chǎn)生d導體棒必須垂直于磁場方向運動才會有感應電動勢產(chǎn)生ac只要回路內(nèi)磁通量變化，就可以產(chǎn)生感應電動勢；而只有在閉合回路中，磁通量發(fā)生變化，才產(chǎn)生感應電流，故a正確，b錯誤；無論導體棒沿什么方向切割磁感線，磁場在垂直于導體棒方向都有分量，所以都會有感應電動勢產(chǎn)生，故c正確，d錯誤2(多選)關(guān)于感應電流和感應電動勢的關(guān)系，下列敘述中正確的是()【導學號：11452007】a電路中有感應電流，一定有感應電動勢b電路中有感應電動勢，不一定有感應電流c兩個不同電路中，感應電動勢大的其感應電流也大d兩個不同電路中，感應電流大的其感應電動勢也大ab有感應電流則磁通量一定變化，因此一定有感應電動勢，選項a正確；電路中有感應電動勢，若電路不閉合，則無感應電流，故b項正確；兩個不同電路，總阻值不一定相等，由i，當e大時，若總阻值rr很大，則電流可能較小，故c、d兩項均錯誤電磁感應定律1.公式en與eblvsin 的區(qū)別與聯(lián)系eneblvsin 區(qū)別研究對象某個回路回路中做切割磁感線運動的那部分導體研究內(nèi)容(1)求的是t時間內(nèi)的平均感應電動勢，e與某段時間或某個過程對應(2)當t0時，e為瞬時感應電動勢(1)若v為瞬時速度，公式求的是瞬時感應電動勢(2)若v為平均速度，公式求的是平均感應電動勢(3)當b、l、v三者均不變時，平均感應電動勢與瞬時感應電動勢相等適用范圍對任何電路普遍適用只適用于導體切割磁感線運動的情況聯(lián)系(1)eblvsin 可由en在一定條件下推導出來(2)整個回路的感應電動勢為零時，回路中某段導體的感應電動勢不一定為零2對eblv的理解(1)當b、l、v三個量的方向相互垂直時，eblv該式適用于導體平動時，即導體上各點的速度相等時；當有任意兩個量的方向平行時，e0.(2)式中的l應理解為導線切割磁感線時的有效長度如圖122所示，導線切割磁感線的情況應取與b和v垂直的等效直線長度，即ab兩點的距離圖122(3)當導體繞一端轉(zhuǎn)動時如圖123所示，由于導體上各點的速度不同，是線性增加的，所以導體運動的平均速度為，由公式eblv得，eblbl2.圖123(4)公式中的v應理解為導線和磁場的相對速度，當導線不動而磁場運動時，也有電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生(5)切割磁感線的導體中產(chǎn)生感應電動勢，該部分導體等效為電源，電路中的其余部分等效為外電路如圖124(a)所示的螺線管，匝數(shù)n1 500匝，橫截面積s20 cm2，電阻r1.5 ，與螺線管串聯(lián)的外電阻r13.5 ，r225 ，方向向右穿過螺線管的勻強磁場的磁感應強度按圖124(b)所示規(guī)律變化，試計算電阻r2的電功率(a) (b)圖124思路點撥：本題是s不變，b均勻變化，應明確.螺線管的作用相當于電源【解析】由題圖(b)知，螺線管中磁感應強度b均勻增加，其變化率為 t/s2 t/s.由法拉第電磁感應定律知螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢enns1 500201042 v6.0 v由閉合電路歐姆定律知電路中的電流為i a0.2 a.電阻r2消耗的電功率為p2i2r2(0.2)225 w1.0 w.【答案】1.0 w針對訓練3一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，將磁感應強度在1 s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強度不變，在1 s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，線框中感應電動勢的比值為()【導學號：11452008】a.b1c2d4b根據(jù)法拉第電磁感應定律en，設(shè)線框匝數(shù)為n，面積為s0，初始時刻磁感應強度為b0，則第一種情況下的感應電動勢為e1nnb0s0；第二種情況下的感應電動勢為e2nnb0s0，所以兩種情況下線框中的感應電動勢相等，比值為1，故選項b正確4.如圖125所示，邊長為a的一匝正方形閉合線框abcd在勻強磁場中繞ab邊勻速轉(zhuǎn)動，磁感應強度為b，初始時刻線框所在平面與磁感線垂直，經(jīng)過t時刻轉(zhuǎn)過120，求：(1)線框內(nèi)感應電動勢在t時間段內(nèi)的平均值；(2)轉(zhuǎn)過120時感應電動勢的瞬時值圖125【解析】(1)設(shè)初始時刻線框向紙外的一面為正面，磁感線從反面穿入，此時磁通量1ba2，t時刻后，磁感線從正面穿出，2ba2，磁通量的變化量為，則.(2)由公式eblvsin ，v，120，所以e.【答案】(1)(2)當 堂 達 標固 雙 基1由法拉第電磁感應定律知(設(shè)回路的總電阻一定)()a穿過閉合電路的磁通量達最大時，回路中的感應電流達最大b穿過閉合電路的磁通量為零時，回路中的感應電流一定為零c穿過閉合電路的磁通量變化量越大，回路中的感應電流越大d穿過閉合電路的磁通量變化越快，回路中的感應電流越大d感應電動勢大小和磁通量大小、磁通量變化量的大小無關(guān)，它由磁通量變化率決定，故選d.2閉合電路的磁通量隨時間t變化圖象分別如圖126甲、乙、丙、丁所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應電動勢的論述，正確的是()【導學號：11452009】甲乙丙丁圖126a圖甲中回路產(chǎn)生的感應電動勢恒定不變b圖乙中回路產(chǎn)生的感應電動勢一直在變大c圖丙中回路在0t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢大于t02t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢d圖丁中回路產(chǎn)生的感應電動勢可能恒定不變c根據(jù)法拉第電磁感應定律，圖甲中回路不產(chǎn)生感應電動勢，圖乙中回路產(chǎn)生的感應電動勢保持不變，圖丁中斜率先減小后增大，回路中感應電動勢先減小后增大圖丙中0t0時間內(nèi)的磁通量的變化率大于t02t0時間內(nèi)的磁通量的變化率，故選c.3如圖127所示的幾種情況中，金屬導體中產(chǎn)生的感應電動勢為blv的是()圖127a只有乙和丁b甲、乙、丁c甲、乙、丙、丁 d只有乙b題圖甲中v、l、b兩兩垂直，則金屬導體產(chǎn)生的感應電動勢e甲blv.題圖乙中金屬導體的有效長度為l，產(chǎn)生的感應電動勢e乙blv.題圖丙中金屬導體有效長度為lsin ，產(chǎn)生的感應電動勢e丙blvsin .題圖丁中金屬導體的有效長度為l，產(chǎn)生的感應電動勢e丁blv.4.如圖128所示，邊長abl1、bcl2的矩形線圈abcd有n匝，