高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案 課題：法拉第電磁感應(yīng)定律

1、高三物理一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案 課題：法拉第電磁感應(yīng)定律一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.電勢(shì)高低的判斷:在電磁感應(yīng)中判定電勢(shì)高低時(shí)必須把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體(或線圈)看成電源，且注意在電源內(nèi)部感應(yīng)電流是從電勢(shì)低處向電勢(shì)高處流動(dòng).若電路斷路無感應(yīng)電流時(shí)，可假設(shè)電路閉合有感應(yīng)電流，來判斷電勢(shì)的高低.RabvLSNGvababRErabGEr討論:分析下圖所示電路中那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源？并畫出等效電路.判斷a、b兩點(diǎn)電勢(shì)的高低.二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算1.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，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.表達(dá)式:，n為線

2、圈的匝數(shù).法拉第電磁感應(yīng)定律是計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的普適規(guī)律.(2)說明:本式是確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的普遍規(guī)律，適用于導(dǎo)體回路，回路不一定閉合.在中，E的大小是由匝數(shù)及磁通量的變化率(即磁通量變化的快慢)決定的，與或之間無大小上的必然聯(lián)系.磁通量表示穿過某一平面的磁感線的條數(shù)；磁通量的變化量表示磁通量變化的多少；磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢.大，及不一定大；大，及也不一定大.它們的區(qū)別類似于力學(xué)中的v、v及的區(qū)別.一般計(jì)算t時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，但若是恒定的，則E不變也是瞬時(shí)值.若S不變，B隨時(shí)間變化時(shí)，則；若B不變，回路面積S隨時(shí)間變化時(shí)，則.2.導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)公式:E=BLv(

3、可從法拉第電磁感應(yīng)定律推出)(2)說明:上式僅適用于導(dǎo)體各點(diǎn)以相同的速度在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁感線的情況，且L、v與B兩兩垂直.當(dāng)LB,Lv,而v與B成角時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLvsin.OA若導(dǎo)線是曲折的，則L應(yīng)是導(dǎo)線的有效切割長(zhǎng)度.公式E=BLv中，若v是一段時(shí)間內(nèi)的平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，若v為瞬時(shí)速度，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3.導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí):.DACBFba三：例題精選例1：如圖所示，在豎直向下的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根水平放置相距L且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD，在導(dǎo)體的A

4、C端連接一阻值為R的電阻，一根垂直于導(dǎo)體放置的金屬棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻及它們間的摩擦不計(jì)，若用恒力F沿水平方向向右拉棒運(yùn)動(dòng)，求金屬棒的最大速度。四：鞏固提高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2.一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右作加速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，下列說法正確的是（ ）vabdcA.線圈中無感應(yīng)電流，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.線圈中有感應(yīng)電流，也有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C.線圈中無感應(yīng)電流，無感

5、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.a、b、c、d各點(diǎn)電勢(shì)的關(guān)系是：UaUb，UcUd，UaUd 3. 穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少了2Wb，則（ ） A. 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2V B. 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少2V C. 線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D. 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變4如圖13-2-9所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一邊長(zhǎng)為20cm的圖13-2-9正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度cm/s通過磁場(chǎng)區(qū)域。在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t=0，在下圖所示的圖線中，能正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的是（ ）R5如

6、圖所示，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，垂直磁場(chǎng)方向放置一很長(zhǎng)的金屬框架，框架上有一導(dǎo)體棒ab保持與框邊垂直，并由靜止開始下滑。已知ab長(zhǎng)50cm，質(zhì)量為0.1kg，電阻為0.1，定值電阻R=0.9，框架電阻不計(jì)，取g=10m/s2，求：（1）導(dǎo)體棒下落的最大速度和最大加速度；（2）導(dǎo)體棒在下落的速度達(dá)到最大時(shí)產(chǎn)生的電功率。6 截面積為的100匝電阻可以忽略不計(jì)的線圈A，處在均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直線圈截面，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為（t為時(shí)間，以秒為單位），線圈電阻不計(jì)，求： （1）閉合S2后，通過R2的電流大小和方向； （2）S1切斷后，通過R2的電量。baBL1L27.如圖所示，U

7、形導(dǎo)線框固定在水平面上，右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab，ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，它們圍成的矩形邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2，回路的總電阻為R.從t=0時(shí)刻起，在豎直向上方向加一個(gè)隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=kt，（k0）那么在t為多大時(shí)，金屬棒開始移動(dòng)？8. 如圖所示，在水平面上有一個(gè)固定的兩根光滑金屬桿制成的37角的導(dǎo)軌AO和BO，在導(dǎo)軌上放置一根始終和OB垂直的金屬桿CD，導(dǎo)軌和金屬桿是用同種材料制成的，單位長(zhǎng)度的電阻值均為，整個(gè)裝置位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系為B=0.8T，現(xiàn)給棒CD一個(gè)水平向右的外力，使CD棒從t=0時(shí)刻由O點(diǎn)處開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

8、，加速度大小為，求： （1）t=4s時(shí)，回路中的電流大小； （2）t=4s時(shí)，CD棒上安培力的功率是多少？圖13-3-79：如圖13-3-7，一個(gè)U形導(dǎo)體框架，其寬度l=1m，框架所在平面與水平面的夾角=300，其電阻可忽略不計(jì)。設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)與U形導(dǎo)體框架的平面垂直，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=0.2T。今有一條形導(dǎo)體ab，其質(zhì)量為m=0.5kg，有效電阻R=0.1，跨接在U形導(dǎo)體框架上，并且能無摩擦的滑動(dòng)，求（1）由靜止釋放導(dǎo)體，導(dǎo)體ab下滑的最大速度。（2）在最大速度時(shí)，在ab上釋放的電功率（g=10m/s2）。圖13-2-1110如圖13-2-11所示，形導(dǎo)線框水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2T的勻

9、強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,導(dǎo)線MN和PQ足夠長(zhǎng),間距為0.5m,橫跨在導(dǎo)線框上的導(dǎo)體棒ab的電阻r=1.0,接在NQ間的電阻R=4.0,電壓表為理想電表,其余電阻不計(jì).若導(dǎo)體棒在水平外力作用下以速度v=2.0m/s向左做勻速直線運(yùn)動(dòng),不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)線框間的摩擦.(1) 通過電阻的電流方向如何?(2) 電壓表的示數(shù)為多少? (3) 若某一時(shí)刻撤去水平外力,則從該時(shí)刻起,在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)1.0m的過程中,通過導(dǎo)體棒的電荷量為多少? BdcbaMRN7：如圖所示，ab和cd是兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌固定，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在導(dǎo)軌所在的平面內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面斜向

10、上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在導(dǎo)軌的a、b端之間連接一阻值為R的定值電阻。一根質(zhì)量為m的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上。且總與導(dǎo)軌垂直。導(dǎo)軌和棒接觸良好，且電阻均可不計(jì)。（1）導(dǎo)軌與棒之間光滑接觸，棒運(yùn)動(dòng)的最大速度是多少？（2）若導(dǎo)軌與棒之間動(dòng)摩擦因數(shù)為，棒運(yùn)動(dòng)的最大速度又是多少？圖13-3-114如圖13-3-11所示，固定于水平桌面上足夠長(zhǎng)的兩平行導(dǎo)軌PQ、 MN，PQ、MN的電阻不計(jì)，間距為d=0.5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻均為r=0.1，質(zhì)量分別為=300g和=500g的兩金屬棒、平行擱在光滑導(dǎo)柜上，現(xiàn)固定棒，在水平恒力F=0.8N的作用下，由靜止開始做加速運(yùn)動(dòng)，試求：（1）當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0.2V時(shí)，棒的加速度多大？（2）棒能達(dá)到的最大速度（4）若固定，當(dāng)棒的速度為v，且離開棒距離為s的同時(shí)，撤去外力F，為保持棒做勻速運(yùn)動(dòng)，可以采用將B從原值（=0.2T）逐漸減小的辦法，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化（寫出B與t的關(guān)系式）例4：（2004上海）水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，問距為L(zhǎng)，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見圖13-4-4），金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)；均勻磁場(chǎng)豎直向下.用與導(dǎo)軌平行的恒定拉