新人教版高中物理選修－2第四章《電磁感應》復習學案

1、新人教版高中物理選修2第四章電磁感應復習學案x4.1 劃時代的發(fā)現(xiàn) 探究電磁感應的產(chǎn)生條件學習目標1.了解電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程2.了解奧斯特、法拉第等科學家的科學思維方法3.理解磁通量的概念，會用公式計算穿過某一面積的磁通量和該公式中每一個物理量的物理意義4.知道穿過某一面積的磁通量大小也可以用穿過這一面積的磁感線多少來表示，且與磁感線怎樣穿過（垂直該面或傾斜該面穿過）無關(guān)，如果有一條磁感線穿過某一面積但又穿過來一條，則穿過這一面積的磁通量為零。5.知道磁通量的變化等于末磁通量與初磁通量的差，即6.理解產(chǎn)生感應電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，有兩個要點

2、，一是閉合電路，二是磁通量變化；與穿過閉合電路的磁通量有無，多少無關(guān)，只要磁通量變化，閉合電路中就有感應電流，不變就沒有。如圖1所示，閉合線圈在勻強磁場中繞垂直磁場方向的軸轉(zhuǎn)動，當線圈平面與磁場垂直時，穿過線圈平面的磁通量最大，但此時磁通量不變，線圈中無感應電流（可用示波器觀察）。自主學習1、定義： 的現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。在電磁感應現(xiàn)象中所產(chǎn)生的電流稱為 。2、到了18世紀末，人們開始思考不同自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，一些科學家相信電與磁之間存在著某種聯(lián)系，經(jīng)過艱苦細致地分析、試驗， 發(fā)現(xiàn)了電生磁，即電流的磁效應； 發(fā)現(xiàn)了磁生電，即電磁感應現(xiàn)象。3、 在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為 ，產(chǎn)生感應電

3、動勢的那段導體相當于 ； 4、產(chǎn)生感應電流的條件是： 。5、判斷感應電流的方向利用 或 ，但前者應用于閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，后者可應用于一切情況。 典型例題例1 如圖2所示，兩個同心圓形線圈a、b在同一水平面內(nèi)，圓半徑，一條形磁鐵穿過圓心垂直于圓面，穿過兩個線圈的磁通量分別為和，則：，（d）無法判斷分析：在磁鐵的內(nèi)部磁感線從s極指向n極，在磁鐵的外部磁感線從n極指向s極；故從下向上穿過的磁感線條數(shù)一樣多，但面積越大從上向下穿過來的磁感線條數(shù)越多，則磁感線的條數(shù)差越少，磁通量越少，c正確例2 光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖3所示，拋物線的方程是，下部處在一個水平方

4、向的勻強磁場中，磁場的上邊界是的直線（圖中的虛線所示）。一個小金屬塊從拋物線上（ba）處以速度v沿拋物線自由下滑，假設(shè)拋物線足夠長，金屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的總熱量是：分析：金屬塊可以看成一圈一圈的線圈組成的，線圈在進、出磁場的過程中，穿過線圈的磁通量變化，有感應電流產(chǎn)生，金屬塊的機械能越來越少，上升的最大高度越來越小，最后限定在磁場內(nèi)運動，由能量守恒定律，所以d正確。針對訓練1、1831年8月29日，法拉第終于取得突破性進展。這次他用一個軟鐵圓環(huán)，環(huán)上繞兩個互相絕緣的線圈a和b，如圖4所示，他在日記中寫道：“使一個有10對極板，每板面積為4平方英寸的電池充電。用一根銅導線將一個線圈，或更確切

5、地說把b邊的線圈的兩個端點連接，讓銅線通過一個距離，恰好經(jīng)過一根磁針的上方（距鐵環(huán)3英尺遠）然后把電池連接在a邊線圈的兩端；這時立即觀察到磁針的效應，它振蕩起來，最后又停在原先的位置上，一旦斷開a邊與電池的連接，磁針再次被擾動?！?以上載自郭奕玲 沈慧君所著物理學史，清華大學出版社)在法拉第的這個實驗中，（1）電路的連接是：a線圈與 ，b線圈 。法拉第觀察到的現(xiàn)象是： （2）線圈與電源接通時，小磁針 ，說明另一個線圈中產(chǎn)生了 。并且最后小磁針又 。2、下列說法正確的是：(a)導體在磁場中運動時，導體中一定有感應電流(b)導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中一定有感應電流(c)只要穿過電路的磁

6、通量發(fā)生變化，電路中一定有感應電流產(chǎn)生(d)只要穿過閉合電路磁通量發(fā)生變化，電路中一定有感應電流3、關(guān)于電磁感應現(xiàn)象，下列說法正確的是：(a)導體相對磁場運動，導體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應電流(b)導體垂直磁場運動，導體內(nèi)一定會產(chǎn)生感應電流(c)閉合電路在磁場中作切割磁感線運動，電路內(nèi)一定會產(chǎn)生感應電流(d)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中一定會產(chǎn)生感應電流4、關(guān)于電磁感應現(xiàn)象，下列說法中正確的是：(b) 閉合線圈放在變化的磁場中，必然有感應電流產(chǎn)生(c) 閉合正方形線圈在勻強磁場中垂直磁感線運動，必然產(chǎn)生感應電流(d) 穿過閉合線圈的磁通量變化時，線圈中有感應電流(e) 穿過閉合電路的磁感線條數(shù)

7、發(fā)生變化時，電路中有感應電流 能力訓練 1、如圖5所示，條形磁鐵穿過一閉合彈性導體環(huán)，且導體環(huán)位于條形磁鐵的中垂面上，如果把導體環(huán)壓扁成橢圓形，那么這一過程中：(b) 穿過導體環(huán)的磁通量減少，有感應電流產(chǎn)生(c) 穿過導體環(huán)的磁通量增加，有感應電流產(chǎn)生(d) 穿過導體環(huán)的磁通量變?yōu)榱?，無感應電流(e) 穿過導體環(huán)的磁通量不變，無感應電流2金屬矩形線圈abcd在勻強磁場中做如圖6所示的運動，線圈中有感應電流的是：3、如圖7所示，一個矩形線圈與通有相同大小電流的平行直導線在同一平面內(nèi)，且處于兩直導線的中央，則線框中有感應電流的是; (e) 兩電流同向且不斷增大 （b）兩電流同向且不斷減小(c)兩電

8、流反向且不斷增大 (d)兩電流反向且不斷減小4、如圖8所示，線圈兩端接在電流表上組成閉合回路，在下列情況中，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是(a)線圈不動，磁鐵插入線圈 (b)線圈不動，磁鐵拔出線圈(c)磁鐵插在線圈內(nèi)不動 (d)磁鐵和線圈一塊平動5、一個處在勻強磁場中的閉合線圈中有一定的磁通量穿過，能使該回路產(chǎn)生感應電流的是：(a)a) 改變磁場的磁感應強度(b) 改變回路平面與磁場方向的夾角(c) 改變閉合線圈所圍成的面積(d) 線圈在磁場中平移6、如圖9所示，直導線中通以電流i，矩形線圈與電流共面，下列情況能產(chǎn)生感應電流的是：(a) 電流i增大 （b）線圈向右平動(c)線圈向下平動(d)線圈繞a

9、b邊轉(zhuǎn)動7、如圖10所示，線圈abcd在磁場區(qū)域abcd中，下列哪種情況下線圈中有感應電流產(chǎn)生：(b) 把線圈變成圓形（周長不變）(b)使線圈在磁場中加速平移(c)使磁場增強或減弱 (d)使線圈以過ad的直線為軸旋轉(zhuǎn)8、閉合矩形線圈跟磁感線方向平行，如圖11所示，下列那種情況線圈中有感應電流：(a) 線圈繞ab軸轉(zhuǎn)動 (b)線圈垂直紙面向外平動(c)線圈沿ab軸向下移動(d)線圈繞cd軸轉(zhuǎn)動9、如圖12所示，開始時矩形線圈平面與磁場垂直，且一半在勻強磁場內(nèi)一半在勻強磁場外，若要使線圈中產(chǎn)生感應電流，下列方法可行的是：(a)以ab為軸轉(zhuǎn)動 (b)以為軸轉(zhuǎn)動(c)以ad為軸轉(zhuǎn)動 （小于60） (d

10、)以bc為軸轉(zhuǎn)動（小于）10、如圖13所示，在條形磁鐵的外面套著一個閉合彈簧線圈，若把線圈四周向外拉，使線圈包圍的面積變大，這時：(a) 線圈中有感應電流 （b）線圈中無感應電流(c)穿過線圈的磁通量增大 (d)穿過線圈的磁通量減小學后反思 _ _ 。參考答案自主學習：1.利用磁場產(chǎn)生電 感應電流 2.法拉第 3.感應電動勢 電源4.穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 5.右手定則 楞次定律針對訓練 1.（1）電源連接 兩端點連在一起 （2）振蕩（振動） 感應電流 停在原位置2d 3.d 4.cd 能力訓練 1.b 2.a 3.cd 4.ab 5.abc 6.abd 7.acd 8.a 9.abd

11、10.adx4.2法拉第電磁感應定律學習目標1、知道法拉第電磁感應定律的內(nèi)容及表達式2、會用法拉第電磁感應定律進行有關(guān)的計算3、會用公式進行計算自主學習1穿過一個電阻為r=1的單匝閉合線圈的磁通量始終每秒鐘均勻的減少2wb，則：（a）線圈中的感應電動勢每秒鐘減少2v (b)線圈中的感應電動勢是2v (c)線圈中的感應電流每秒鐘減少2a （d）線圈中的電流是2a2下列幾種說法中正確的是：(b) 線圈中的磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大(c) 穿過線圈的磁通量越大，線圈中的感應電動勢越大(d) 線圈放在磁場越強的位置，線圈中的感應電動勢越大(e) 線圈中的磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的

12、感應電動勢越大3有一個n匝線圈面積為s，在時間內(nèi)垂直線圈平面的磁感應強度變化了，則這段時間內(nèi)穿過n匝線圈的磁通量的變化量為 ，磁通量的變化率為 ，穿過一匝線圈的磁通量的變化量為 ，磁通量的變化率為 。4如圖1所示，前后兩次將磁鐵插入閉合線圈的相同位置，第一次用時0.2s，第二次用時1s；則前后兩次線圈中產(chǎn)生的感應電動勢之比 。5如圖2所示，用外力將單匝矩形線框從勻強磁場的邊緣勻速拉出設(shè)線框的面積為s，磁感強度為b，線框電阻為r，那么在拉出過程中，通過導線截面的電量是_典型例題例1 如圖3所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n=1000，線圈面積s=200cm2,線圈的電阻r=1,線圈外接一個阻值r=4的電

13、阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖所示；求：（1）前4s內(nèi)的感應電動勢（2）前5s內(nèi)的感應電動勢 例2.如圖4所示，金屬導軌mn、pq之間的距離l=0.2m,導軌左端所接的電阻r=1,金屬棒ab可沿導軌滑動，勻強磁場的磁感應強度為b=0.5t, ab在外力作用下以v=5m/s的速度向右勻速滑動，求金屬棒所受安培力的大小。分析：導體棒ab垂直切割磁感線 針對訓練1長度和粗細均相同、材料不同的兩根導線，分別先后放在u形導軌上以同樣的速度在同一勻強磁場中作切割磁感線運動，導軌電阻不計，則兩導線：(a)產(chǎn)生相同的感應電動勢 （b）產(chǎn)生的感應電流之比等于兩者電

14、阻率之比(c)產(chǎn)生的電流功率之比等于兩者電阻率之比(d)兩者受到相同的磁場力2在圖5中，閉合矩形線框abcd位于磁感應強度為b的勻強磁場中，ad邊位于磁場邊緣，線框平面與磁場垂直，ab、ad邊長分別用l1、l2表示，若把線圈沿v方向勻速拉出磁場所用時間為t，則通過線框?qū)Ь€截面的電量是: 3在理解法拉第電磁感應定律及改寫形勢,的基礎(chǔ)上（線圈平面與磁感線不平行），下面敘述正確的為：(b) 對給定線圈，感應電動勢的大小跟磁通量的變化率成正比(c) 對給定的線圈，感應電動勢的大小跟磁感應強度的變化 成正比 (d) 對給定匝數(shù)的線圈和磁場，感應電動勢的大小跟面積的平均變化率成正比(e)g)(h)(i)(

15、j) .題目給的三種計算電動勢的形式，所計算感應電動勢的大小都是時間內(nèi)的平均值4如圖6所示，兩個互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻為細金屬環(huán)電阻的，磁場方向垂直穿過粗金屬環(huán)所在的區(qū)域，當磁感應強度隨時間均勻變化時，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢為e，則a、b兩點的電勢差為 。5.根椐法拉第電磁感應定律e=/t推導導線切割磁感線,即在bl，vl， vb條件下，如圖7所示，導線ab沿平行導軌以速度v勻速滑動產(chǎn)生感應電動勢大小的表達式e=blv。 6如圖8所示，水平放置的平行金屬導軌，相距l(xiāng)=0.5m,左端接一電阻r=0.20,磁感應強度b=0.40t的勻強磁場方向垂直導軌平面，導體棒ab垂直導軌放在導軌上，

16、導軌和導體棒的電阻均可忽略不計，當ab棒以v=4.0m/s的速度水平向右滑動時，求：（1）ab棒中感應電動勢的大小 （2）回路中感應電流的大小能力訓練 3 如圖9所示，把金屬圓環(huán)勻速拉出磁場，下列敘述正確的是：(a)向左拉出和向右拉出所產(chǎn)生的感應電流方向相反 (b)不(c)管向什么方向拉出，(d)只要產(chǎn)生感應電流，(e)方向都是順時針(f)向右勻速拉出時，(g)感應電流方向不(h)變(i)要將金屬環(huán)勻速拉出，(j)拉力大小要改變2如圖10所示，兩光滑平行金屬導軌水平放置在勻強磁場中，磁場與導軌所在平面垂直，金屬棒可沿導軌自由移動，導軌一端跨接一個定值電阻，金屬棒和導軌電阻不計；現(xiàn)用恒力將金屬棒

17、沿導軌由靜止向右拉，經(jīng)過時間速度為v，加速度為，最終以2v做勻速運動。若保持拉力的功率恒定，經(jīng)過時間，速度也為v，但加速度為，最終同樣以2v的速度做勻速運動，則：3如圖11所示，金屬桿ab以恒定速率v在光滑平行導軌上向右滑行，設(shè)整個電路中總電阻為r（恒定不變）,整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中，下列敘述正確的是：(a)ab桿中的電流與速率成正比；(b)磁場作用于ab桿的安培力與速率v成正比；(c)電阻r上產(chǎn)生的電熱功率與速率v的平方成正比；(d)外力對ab桿做的功的功率與速率v的平方成正比。4如圖12中，長為l的金屬桿在外力作用下，在勻強磁場中沿水平光滑導軌勻速運動，如果速度v不變，而將磁

18、感強度由b增為2b。除電阻r外，其它電阻不計。那么：（a）作用力將增為4倍 （b）作用力將增為2倍（c）感應電動勢將增為2倍（d）感應電流的熱功率將增為4倍5如圖13所示，固定于水平絕緣平面上的粗糙平行金屬導軌，垂直于導軌平面有一勻強磁場。質(zhì)量為m的金屬棒cd垂直放在導軌上，除電阻r和金屬棒cd的電阻r外，其余電阻不計；現(xiàn)用水平恒力f作用于金屬棒cd上，由靜止開始運動的過程中，下列說法正確的是：（a）水平恒力f對cd棒做的功等于電路中產(chǎn)生的電能（b）只有在cd棒做勻速運動時，（c）f對cd棒做的功才等于電路中產(chǎn)生的電能（d）無論cd棒做何種運動，（e）它克服（f）安培力所做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能(d)r兩端的電壓始終等于cd棒中的感應電動勢的值6如圖14所示，在連有電阻r=3r的裸銅線框abcd上，以ad為對稱軸放置另一個正方形的小裸銅線框abcd，整個小線框處于垂直框面向里、磁感強度為b的勻強磁場中已知小線框每邊長l，每邊電阻為r,其它電阻不計?，F(xiàn)使小線框以速度v向右平移，求通過電阻r的電流及r兩端的電壓7. 在磁感強度b=5t的勻強磁場中，放置兩根間距d=0.1m的平行光滑直導軌，一端接有電阻r=9，以及電鍵s和電壓表垂直導軌擱置一根電阻r=1的金屬棒ab，棒與導軌良好接觸現(xiàn)使金屬棒以速度v=10m/s勻速向右移動，如圖15所示，試求： （1）電鍵s閉合前、