高二物理學(xué)案 法拉第電磁感應(yīng)定律粵教選修

1、1.4 法拉第電磁感應(yīng)定律 學(xué)案（粵教版選修3-2）1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源，導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻2電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比，表達(dá)式E(單匝線(xiàn)圈)，En(多匝線(xiàn)圈)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)EBLv(B、L、v兩兩垂直)，EBLvsin_(vL但v與B夾角為)3關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是()A電源電動(dòng)勢(shì)就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源C在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中沒(méi)有感應(yīng)電流就一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D電路中有電流就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)答案B解析電源電動(dòng)勢(shì)的來(lái)源很多，不一定是由于電磁

2、感應(yīng)產(chǎn)生的，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，如果沒(méi)有感應(yīng)電流，也可以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C錯(cuò)誤；電路中的電流可能是由化學(xué)電池或其它電池作為電源提供的，所以有電流不一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4穿過(guò)一個(gè)單匝線(xiàn)圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少2 Wb，則()A線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2 VB線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2 VC線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持不變答案D5一根導(dǎo)體棒ab在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中自由下落，并始終保持水平方向且與磁場(chǎng)方向垂直如圖1所示，則有()圖1AUab0BUaUb，Uab保持不變CUaUb，Uab越來(lái)越大DUaUa，由UabEBLv及棒自由下落時(shí)v越來(lái)越大，可知Uab越來(lái)越大

3、，D項(xiàng)正確b，所以UbUa，由UabEBLv及棒自由下落時(shí)v越來(lái)越大，可知Uab越來(lái)越大，D項(xiàng)正確【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一公式En的理解1一個(gè)200匝、面積為20 cm2的線(xiàn)圈，放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向與線(xiàn)圈平面成30角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T，在此過(guò)程中穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化量是_Wb；磁通量的平均變化率是_Wb/s；線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是_V.答案410481031.6解析磁通量的變化量是由磁場(chǎng)的變化引起的，應(yīng)該用公式BSsin 來(lái)計(jì)算，所以BSsin (0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb磁通量的變化率為 Wb/s8103 Wb/s，感應(yīng)電動(dòng)

4、勢(shì)的大小可根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得En2008103 V1.6 V點(diǎn)評(píng)要理解好公式En，首先要區(qū)分好磁通量，磁通量的變化量，磁通量的變化率，現(xiàn)列表如下：物理量單位物理意義計(jì)算公式磁通量Wb表示某時(shí)刻或某位置時(shí)穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)條數(shù)的多少BS磁通量的變化量Wb表示在某一過(guò)程中穿過(guò)某一面積的磁通量變化的多少21磁通量的變化率Wb/s表示穿過(guò)某一面積的磁通量變化的快慢特別提醒(1)對(duì)、而言，穿過(guò)一匝線(xiàn)圈和穿過(guò)n匝是一樣的，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則不一樣，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比(2)磁通量和磁通量的變化率的大小沒(méi)有直接關(guān)系，很大時(shí)，可能很小，也可能很大；0時(shí)，可能不為零2下列說(shuō)法正確的是()A線(xiàn)圈中磁通量變化

5、越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大B線(xiàn)圈中磁通量越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大C線(xiàn)圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大D線(xiàn)圈中磁通量變化得越快，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大答案D解析線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)En，即E與成正比，與或的大小無(wú)直接關(guān)系磁通量變化得越快，即越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，故只有D正確點(diǎn)評(píng)正確理解決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素是磁通量的變化率，這是分析本題的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)二公式EBLvsin 的理解3如圖2所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一根跟磁場(chǎng)垂直長(zhǎng)20 cm的導(dǎo)線(xiàn)以2 m/s的速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向垂直導(dǎo)線(xiàn)與磁感線(xiàn)成30 角，則導(dǎo)線(xiàn)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)圖2

6、答案0.2 V解析EBLvsin 30(10.22sin 30) V0.2 V點(diǎn)評(píng)(1)當(dāng)導(dǎo)體平動(dòng)垂直切割磁感線(xiàn)時(shí)，即B、L、v兩兩垂直時(shí)(如圖所示)EBLv.(2)當(dāng)導(dǎo)體平動(dòng)但不垂直切割磁感線(xiàn)時(shí)即v與B有一夾角，如右圖所示，此時(shí)可將導(dǎo)體的速度v向垂直于磁感線(xiàn)和平行于磁感線(xiàn)兩個(gè)方向分解，則分速度v2vcos 不使導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)，使導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的是分速度v1vsin ，從而使導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：EBLv1BLvsin .特別提醒不要死記公式，要理解含意vsin 是導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的速度圖34如圖3所示，MN、PQ為兩條平行放置的金屬導(dǎo)軌，左端接有定值電阻R，金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間，與導(dǎo)軌

7、接觸良好，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌接觸點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)，金屬棒與導(dǎo)軌間夾角為60，以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)軌和棒的電阻，則流過(guò)金屬棒中的電流為()AI BICI DI答案B解析本題考查公式EBLvsin .公式EBLv適用于B、L、v三者互相垂直的情況，本題B與L，B與v是相互垂直的，但L與v不垂直，故取L垂直于v的長(zhǎng)度Lsin 即有效切割長(zhǎng)度，所以EBLvsin 60BLv，由歐姆定律I得I.故正確答案為B.點(diǎn)評(píng)當(dāng)L與v不垂直時(shí)，要找出有效切割長(zhǎng)度【方法技巧練】電動(dòng)勢(shì)公式En和EBLvsin 的選用技巧5如圖4所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌abdc，b

8、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)MN為放在ab和dc上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)令U表示MN兩端電壓的大小，則()圖4AUvBl，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dBUvBl，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由d到bCUvBl，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dDUvBl，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b答案A解析此回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有兩種求法：(1)因B、l、v兩兩垂直可直接選用EBlv得EvBl(2)可由法拉第電磁感應(yīng)定律E求解因在t時(shí)間內(nèi)，桿掃過(guò)的面

9、積Slvt所以回路磁通量的變化BSBlvt由E得EBlv題目中的導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，其電動(dòng)勢(shì)EBlv，其內(nèi)阻等于R，則U，電流方向可以用右手定則判斷，A正確方法總結(jié)求解導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大小不變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題時(shí)，兩個(gè)公式都可使用6如圖5所示，A、B兩個(gè)閉合線(xiàn)圈用同樣的導(dǎo)線(xiàn)制成，匝數(shù)都為10匝，半徑rA2rB，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則A、B線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為EAEB_，線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流之比為IAIB_.圖5答案1112解析A、B兩環(huán)中磁通量的變化率相同，線(xiàn)圈匝數(shù)相同，由En可得EAEB11；又因?yàn)镽，故RARB21，所以IAIB12.方法總結(jié)當(dāng)導(dǎo)體和磁場(chǎng)間無(wú)

10、相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁通量的變化完全是由磁場(chǎng)的變化引起的，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算只能采用公式En.7如圖6所示，圓形金屬線(xiàn)框半徑r0.5 m，圓形線(xiàn)框平面垂直于磁場(chǎng)方向放置，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T，現(xiàn)把圓形線(xiàn)框翻轉(zhuǎn)180，所用時(shí)間t0.2 s，則這段時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大？如果金屬導(dǎo)線(xiàn)的電阻率1.0107 m，導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積S01.0107 m2，則圓形線(xiàn)框內(nèi)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電流為多大？圖6答案7.85 V2.5 A解析本題考查磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間t內(nèi)磁通量的變化量為21Br2(Br2)2r2B.在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E V7.85 V線(xiàn)圈的電阻R 3.14 所以線(xiàn)圈中的平均電流I A2.5 A方法總結(jié)若產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是線(xiàn)圈面積變化，則可直接應(yīng)用公式En.8如圖7所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場(chǎng)中有一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線(xiàn)框，ab邊質(zhì)量為m，其余邊質(zhì)量不計(jì)，cd邊有固定的水平軸，導(dǎo)線(xiàn)框可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)；現(xiàn)將導(dǎo)線(xiàn)框拉至水平位置由靜止釋放，不計(jì)摩擦和空氣阻力，金屬框經(jīng)過(guò)時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到豎直位置，此時(shí)ab邊的速度為v，求：圖7(1)此過(guò)程中線(xiàn)框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小；(2)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)到豎直位置時(shí)線(xiàn)框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小答案(1)(2)Blv解析(1)1BSB