第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律與力學電學要點

1、江蘇省灤陽中學高二物理74.法拉第電磁感應(yīng)定律編者：楊福松【學習目標】1 .理解感應(yīng)電動勢的概念； 2 .知道磁通量的變化率，能區(qū)分 、.,: t3 .掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，會計算感應(yīng)電動勢；4 .會計算導體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；了解反電動勢。 【要點導學】1、電磁感應(yīng)定律問題1:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電路中就一定有電動勢。在 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)？觀察實驗：問題2:圖圖4-4-1中，哪部分相當于的電源？哪部分相當于電源內(nèi)阻?問題3:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系?圖 4-4-1問題4:實驗中

2、，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?問題5:法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容？公式？單位?圖 4-4-2問題6:如果線圈有n匝，公式如何?問題7:磁通量發(fā)生變化一般有幾種情況？當回路面積S不變時，怎么表不？ 當磁感強度B不變時，怎么表示?2、導線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢(1)平動切割 問題8:如圖4-4-2導線切割磁感線時，磁通量是如何發(fā)生變化的？推導并得出公式。問題9:當導體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角9 ,感應(yīng)電動勢的公式又如何？(2)轉(zhuǎn)動切割問題10:如圖4-4-3所示當導體長為 L在垂直于磁場的平面內(nèi)，繞一端以 x x x x x x x角速度與勻速轉(zhuǎn)動，切割

3、磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是多少？式* XaK4式xxx X X X XJC X X X X圖 4-4-33、反電動勢問題11:圖4-4-4中，電動機線圈的轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這個 電動勢是加強了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動？圖 4-4-4問題12:如果電動機因機械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，會發(fā)生什么情 況？這時應(yīng)采取什么措施？【典型例題】1、法拉第電磁感應(yīng)定律的簡單應(yīng)用【例1】關(guān)于感應(yīng)電動勢大小的下列說法中，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，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大C.線圈放在磁感強度越強的地方，產(chǎn)生的

4、感應(yīng)電動勢一定越大D.線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大例2 一個200匝、面積200cm2的圓線圈，放在勻強磁場中，磁場的方向與線圈平面垂直,磁感應(yīng)弓II度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T,在此過程中，穿過線圈的磁通量變化量是 磁通量的變化率是 ,線圈中感應(yīng)電動勢的大小是 。【例3】用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框.每邊長為0.2m,正方形的一半放在和紙面垂直向里的勻強磁場中，如圖3所示，當磁場以10T/S的變化率增強時,線框中點a、b兩點的電勢差（）A. Uab=0.1VB. Uab=0.1VC. Uab= 0.2VD. Uab=0.2V1.a2、公式E=BLv的應(yīng)用【例4】如圖所

5、示，在豎直向下的勻強磁場中，有一根水平放置的金屬棒沿水平方向拋出，初速度方向和棒垂直，則棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將：（）A、隨時間增大B、隨時間減小C、不隨時間變化D、難以確定【例5】如圖1所示.平行金屬導軌的間距為 d, 一端跨接一阻值為感應(yīng)強度為B.方向垂直于導軌平面指向里.一根長金屬棒置于導軌上，與導軌成 60。角，當金屬棒以垂直于棒的速度v在導軌上滑行時，電阻 R中的電流強度為（不計導軌和棒的電阻 ）（）A. Bdv/Rsin60°B. Bdv/RR的電阻，勻強磁場的磁C. Bdvsin60°/RD. Bdvcos60° /R【例6】如圖所示，有一彎成8角的

6、光滑金屬導軌 POQ,水平放置在磁感應(yīng)強度為 B的勻強 磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，有一金屬棒MN與導軌的OQ邊垂直放置，當金屬棒從。點開始以加速度 a向右勻加速運動t秒時，棒與導軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動勢是多少 XXXX X XxHx卜QXXX “X3、導線轉(zhuǎn)動切割R,可轉(zhuǎn)動原金屬桿 OA的電阻為R/4,桿長【例7】如圖所示，粗細均勻的金屬環(huán)的電阻為為L, A端與環(huán)相接觸，一定值電阻分別與桿的端點 O及環(huán)邊連接，桿OA在垂直于環(huán)面向里的、磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場中，以角速度 總電流的變化范圍。順時針轉(zhuǎn)動，又定值電阻為 R/2,求電路中【法拉第電磁感應(yīng)定律分層練習班級 姓名 學號()1

7、、關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小，下列說法中正確的是A.跟穿過閉合電路的磁通量有關(guān)系B.跟穿過閉合電路的磁通量的變化大小有關(guān)系C.跟穿過閉合電路的磁通量的變化快慢有關(guān)系D.跟電路的電阻大小有關(guān)系()2、一個N匝圓線圈，放在磁感強度為B的勻強磁場中，線圈平面跟磁感強度方向成30。角，磁感強度隨時間均勻變化，線圈導線規(guī)格不變，下列方法中可使線圈中感應(yīng)電 流增加一倍的是A.將線圈匝數(shù)增加一倍B.將線圈面積增加一倍C.將線圈半徑增加一倍D.適當改變線圈的取向()3、如圖圖4-4-9所示，RQPS為一正方形導線框，它以恒定速度向右進入以 MN為邊界的勻強磁場，磁場方向垂直線框平E "弋父" 乂

8、6面，MN線與線框的邊成45°角，E、F分別為PS和PQ的中點，)戶 二:關(guān)于線框中的感應(yīng)電流. I I'-N圖 4-4-92Wb,貝 UIXXXXIXXXxXXXXXX1圖 4-4-10A.當E點經(jīng)過邊界 MN時，感應(yīng)電流最大 B.當P點經(jīng)過邊界 MN時，感應(yīng)電流最大 C.當F點經(jīng)過邊界 MN時，感應(yīng)電流最大 D.當Q點經(jīng)過邊界 MN時，感應(yīng)電流最大()4、穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少A.線圈中感應(yīng)電動勢每秒鐘增加2VB.線圈中感應(yīng)電動勢每秒鐘減少2VC.線圈中無感應(yīng)電動勢D.線圈中感應(yīng)電動勢保持不變()5、如圖4-4-10所示，先后以速度 5和V2勻速

9、把一矩形線圈拉出有界的勻強磁場區(qū)域，V2=2vi,在先后兩種情況下A.線圈中的感應(yīng)電流之比 Ii：匕=2: lB.作用在線圈上的外力大小之比Fi： F2=1: 2C.線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Qi： Q2=1: 4D.通過線圈某截面白電荷量之比q1： q2=1 : 2，/ 圖 4-4-11()6、如圖4-4-11所示，邊長為 0.5m和0.4m的矩形線圈在上B=0.1T的勻強磁場中從水平方向轉(zhuǎn)到豎直方向，若B與水平方向間的夾角為30。，線圈電阻為 0.01則此過程中通過線圈的電荷量為A.1 CB.2cC.( 3-1)CD.( 3+1)C()7、如圖4-4-12所示，半徑為r的金屬環(huán)繞通過其直徑的軸

10、OO'以角速度3勻速轉(zhuǎn)動，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為Bo從金屬環(huán)的平面與磁場方向重合時開始計時，在轉(zhuǎn)過300角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢平均值為A. 2B«2 B, 2<3Bcoi2C. 3Bco2 D, 3V3Bcor21） 8、如圖4-4-13所示，金屬桿ab以恒定的速率 v在光滑的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），整個裝置置于垂直于紙面向里的勻強磁場中，下列說 法不正確的是A. ab桿中的電流與速率 v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平方成正比D.外力對ab桿做功的功率與速率 v的成正

11、比x圖 4-4-13AC圖 4-4-14圖 4-4-16B圖 4-4-159、電容器的電容為10 pF,垂直與回路平面的磁場的磁感強度以5X 103T/s的變化率增長,如圖4-4-14所示，則帶的電量為A、C兩極的電勢差為.Co （回路面積為10-2m2）V, A板帶電荷的種類為10、如圖4-4-15所示，在磁感應(yīng)強度為 0.2T的勻強磁場中，有一長為0.5m的導體AB在金屬 框架上以10m/s的速度向右滑動，R1=R2=20 ，其他電阻不計，則流過AB的電流是。 11、如圖4-4-16所示，矩形線圈的匝數(shù) n二100匝，ab邊的邊長L二0.4m, bc邊的邊長L2=0.2m, 在磁感應(yīng)強度 B=0.1T的勻強磁場中繞 OO'以角速度 3=100兀rad/s勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開 始，轉(zhuǎn)過180。的過程中，線圈中的平均電動勢多大？若線圈閉合，回路的總電阻 R=40Q ,則此過程中通過線圈導線某一截面的電荷量有多少？12、如圖4-4-17所示，MN和PQ是固定在水平面內(nèi)間距 L=0.20 m的平行金屬軌道，軌道的電阻忽略不計。金屬桿 ab垂直放置在軌道上。兩軌道間連接有阻值為Ro=1.5 的電阻，ab桿電阻R=0.50 Q o ab桿與軌道接觸良好并不計摩