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文檔簡介
1、電磁感應(yīng)定律問題教學(xué)法教案電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)中的一條基本定律,跟變壓器、電感元件 及多種發(fā)電機(jī)的運(yùn)作有親密關(guān)系。電磁感應(yīng)定律中電動勢的方向可以 通過楞次定律或右手定那么來確定.下面是我為大家整理的電磁感應(yīng) 定律問題教學(xué)法教案5篇,盼望大家能有所收獲!電磁感應(yīng)定律問題教學(xué)法教案1【教學(xué)目標(biāo)、重難點(diǎn)】本節(jié)課是司南版高中物理3-2的內(nèi)容。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)及同學(xué)特點(diǎn),我確定教學(xué)目標(biāo)如下:探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素,理解法拉第電磁感應(yīng)定律。體會電磁感應(yīng)定律對生產(chǎn)生活的影響,培育理論聯(lián)系實(shí)際的力 量。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是:法拉第電磁感應(yīng)定律。教學(xué)難點(diǎn)是:探究影響感應(yīng)電動勢大小因素的試驗(yàn)設(shè)計(jì)?!窘虒W(xué)方法】基于
2、以上特點(diǎn),我實(shí)行的是老師引導(dǎo)下科學(xué)探究的方法進(jìn)行教學(xué)?!窘虒W(xué)設(shè)計(jì)】我的教學(xué)設(shè)計(jì)分為如下三個(gè)局部:1.同學(xué)猜測讓同學(xué)回顧前面學(xué)習(xí)的感應(yīng)電流的三個(gè)探究試驗(yàn)以及感應(yīng)電動 勢的概念,猜測感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)。勢和動生電動勢產(chǎn)生的緣由。3.能用動生電動勢和感生電動勢的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。【要點(diǎn)梳理】學(xué)問點(diǎn)一、感生電動勢和動生電動勢由于引起磁通量的變化的緣由不同感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機(jī)理也不 同,一般分為兩種:一種是磁場不變,導(dǎo)體運(yùn)動引起的磁通量的變化 而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,這種電動勢稱作動生電動勢,另外一種是導(dǎo)體 不動,由于磁場變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動勢稱作感生電動 勢。.感應(yīng)電場19世紀(jì)60
3、年月,英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場理論中指 出,變化的磁場會在四周空間激發(fā)一種電場,我們把這種電場叫做感 應(yīng)電場。靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場,靜電場的電場線是由正電荷發(fā) 出,到負(fù)電荷終止,電場線不閉合,而感應(yīng)電場是一種渦旋電場,電 場線是封閉的,如下圖,假如空間存在閉合導(dǎo)體,導(dǎo)體中的自由電 荷就會在電場力的作用下定向移動,而產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說導(dǎo)體中 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。要點(diǎn)詮釋:感應(yīng)電場是產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢的緣由,感應(yīng) 電場的方向也可以由楞次定律來推斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場的 方向相同。10.感生電動勢(1)產(chǎn)生:磁場變化時(shí)會在空間激發(fā)電場,閉合導(dǎo)體中的自由電子 在電場力的作用下
4、定向運(yùn)動,產(chǎn)生感應(yīng)電流,即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。(2)定義:由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢成為感生電動勢。(3)感 生電場方向推斷:右手螺旋定那么。3、感生電動勢的產(chǎn)生由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫做感生電動勢,感生電動勢在 電路中的作用就是充當(dāng)電源,其電路是內(nèi)電路,當(dāng)它和外電路連接后 就會對外電路供電。變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場,導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在 電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。其中感應(yīng)電場 就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力,對電荷產(chǎn)生作用。例如磁場變化 時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E團(tuán)nS團(tuán)Bcos團(tuán).就學(xué)問點(diǎn)二、洛倫茲力與動生電動勢導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,該電動勢產(chǎn)生
5、的機(jī)理是什 么呢?導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與哪些因素有關(guān)?他是如何 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的?1、動生電動勢(1)產(chǎn)生:導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生動生電動勢(2)大?。篍團(tuán)BLv(B 的方向與v的方向垂直)(3)動生電動勢大小的推導(dǎo):ab棒處于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,垂直紙面對里,棒沿光11滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動,導(dǎo)軌寬度為L,經(jīng)過時(shí)間t由M 運(yùn)動導(dǎo)N,如下圖,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得:E團(tuán)團(tuán)eBSB團(tuán)L臥/也配BLv.就tt故動生電動勢大小為E團(tuán)BLv.2、動生電動勢緣由分析導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時(shí),產(chǎn)生動生電動勢,它是由于導(dǎo)體中 的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。如圖甲所示
6、,一條直導(dǎo)線CD在勻強(qiáng)磁場B中以速度v向右運(yùn)動, 并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直,由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起 以速度v運(yùn)動,因此每個(gè)電子受到的洛倫茲力為:F洛團(tuán)BevF洛的方向豎直向下,在力F洛的作用下,自由電子沿導(dǎo)體向下 運(yùn)動,使導(dǎo)體下端消失過剩的負(fù)電荷,導(dǎo)體上端消失過剩的正電荷, 結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢高于下端C的電勢,消失由D指向C的靜 電場,此電場對電子的靜電力F的方向向上,與洛倫茲力F洛方向相 反,隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累,電場不斷增加,當(dāng)作用在自由電 子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時(shí),DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn) 定的電勢差。假如用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來,由于D段的電 勢
7、比C段的電勢高,自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí) 針流淌,形成逆時(shí)針方向的電流,如圖乙所示。電荷的流淌使CD兩端積累的電荷不斷削減,洛倫茲力又不斷使 自由電子從D端運(yùn)動到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動勢。12可見運(yùn)動的導(dǎo)體CD就是一個(gè)電源,D端是電源的正極,C端是 電源的負(fù)極,自由電子受洛倫茲力的用,從D端搬運(yùn)到C端,也可以 看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端,這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力,依據(jù)電動勢 的定義,電動勢等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動到電源的正 極非靜電力所做的功,作用在單位電荷上的洛倫茲力為:F回F洛/e回Bv.于是動生電動勢就是:E 團(tuán)FL
8、團(tuán)BLv.上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果全都。學(xué)問點(diǎn)三、動生電動勢和感生電動勢具有相對性動生電動勢和感生電動勢的劃分,在某些狀況下只有相對意義, 如本章開頭的試驗(yàn)中,將條形磁鐵插入線圈中,假如在相對于磁鐵靜 止的參考系觀看,磁鐵不動,空間各點(diǎn)的磁場也沒有發(fā)生變化,而線 圈在運(yùn)動,線圈中的電動勢是動生的;但是,假如在相對于線圈靜止 的參考系內(nèi)觀看,那么看到磁鐵在運(yùn)動,引起空間磁場發(fā)生變化,因而, 線圈中的電動勢是感生的,在這種狀況下,畢竟把電動勢看作動生的 還是感生的,打算于觀看者所在的參考系,然而,并不是在任何狀況 下都能通過轉(zhuǎn)換參考系把一種電動勢歸結(jié)為另一種電動勢,不管是哪 一種電動勢,
9、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律都成立。學(xué)問點(diǎn)13四、應(yīng)用一一電子感應(yīng)加速器即使沒有導(dǎo)體存在,變化的磁場以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場, 電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了這個(gè)原理,電子加速器是加速電子的裝置,他 的主要局部如下圖,畫斜線的局部為電磁鐵兩極,在其間隙安放一 個(gè)環(huán)形真空室,電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的強(qiáng)大溝通電流來勵(lì)磁, 使兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B來回變化,從而在環(huán)形真空室內(nèi)感應(yīng)出很強(qiáng) 的感應(yīng)渦旋電場,用電子槍將電子注入喚醒真空室,他們在渦旋電場 的作用下被加速,同時(shí)在磁場里受到洛倫茲力的作用,沿圓規(guī)道運(yùn)動。如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速,這對磁場沿徑 向分布有肯定的要求,設(shè)電子軌道出的磁場為
10、B,電子做圓周運(yùn)動時(shí) 所受的向心力為洛倫茲力,因此:eBvmmv2/R mvlUReB也就是說,只要電子動量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加,就可以維 持電子在肯定的軌道上3運(yùn)動?!镜湫屠}】類型一、感生電動勢的運(yùn)算例1.有一面積為S=100 cm2的金屬環(huán),電阻為R=0.1 Q,環(huán)中磁 場變化規(guī)律如圖乙所示,且磁場方向垂直環(huán)面對里,在tl到t2時(shí)間 內(nèi),環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何?通過金屬環(huán)的電荷量為多少?【答案】逆時(shí)針方向0.01 C【解析】(1)由楞次定律,可以推斷14金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向.(2)由圖可知:磁感應(yīng)強(qiáng)度的變 化率為0BB20B1團(tuán)團(tuán)12就1金屬環(huán)中磁通量的變化率B團(tuán)B1團(tuán)團(tuán)
11、B0S團(tuán)2團(tuán)S0t0tt2就1環(huán)中形成的感應(yīng)電流I回E回/四回團(tuán)團(tuán)RRR就通過金屬環(huán)的電荷量Q回就由解得(B2團(tuán)Bl)S(O.20O.l)團(tuán) 10團(tuán)2Q團(tuán)團(tuán)C團(tuán)0.01C. R0.1舉一反三:【變式】在以下圖所示的四種磁場狀況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的 是()【答案】C例2.在空間消失如下圖的閉合電場,電場線為一簇閉合曲線, 這可能是()A.沿AB方向磁場在快速減弱B.沿AB方向磁場在快速增加C. 沿AB方向磁場在快速減弱D.沿AB方向磁場在快速增加【答案】AC【解析】依據(jù)電磁感應(yīng),閉合回路中的磁通量變化時(shí),使閉合回15 路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,該電流可用楞次定律來推斷,依據(jù)麥克斯韋電磁 理論,閉合回
12、路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,使由于閉合回路中受到了電場力的 作用,而變化的磁場產(chǎn)生電場,與是否存在閉合回路沒有關(guān)系,故空 間磁場變化產(chǎn)生的電場方向,仍可用楞次定律來推斷,四指環(huán)繞方向 即感應(yīng)電場的方向,由此可知AC正確?!究偨Y(jié)升華】感應(yīng)電場方向求原磁通量的變化狀況的基本思 路是:右手螺旋定那么玲楞次定感應(yīng)電場的方向感應(yīng)磁場的方向磁 通量的變化狀況6右手螺旋定那么6楞次定舉一反三:【變式1】如下圖,一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平 面內(nèi)做圓周運(yùn)動,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度勻稱增大時(shí),此粒子的動能將()A.不變B.增加C.削減D.以上狀況都可能【答案】B【高清課堂:電磁感應(yīng)定律應(yīng)用例1】【變式2】以下各種試驗(yàn)現(xiàn)象,
13、解釋正確的選項(xiàng)是()【答案】ABC16-22例3.一個(gè)面積S陰團(tuán)10m、匝數(shù)n=100匝的線圈放在勻強(qiáng)磁場 中,磁場方向垂直于線圈平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如 圖4-5-6所示,那么以下推斷正確的選項(xiàng)是()A.在開頭的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率等于0.08 Wb/s B.在開 頭的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零C.在開頭的2 s內(nèi)線圈 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于8 V D.在第3 s末線圈中的感應(yīng)電動勢等于 零【答案】AC【解析】磁通量的變化率回陰回S,就就其中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率以配朋=2 T/s ,所即為B前圖象的斜率.由圖知前2 s的 前就回口二2041Mo-2Wb/s=
14、0.08 Wb/s, 就A選項(xiàng)正確.在開頭的2 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B由2T減到0,又從0向相反方向的 B增力至IJ2T,所以這2 s內(nèi)的磁通量的變化量回回B1S1UB2s回2BS團(tuán)2團(tuán)2團(tuán)4團(tuán)10團(tuán)2Wb團(tuán)0.16Wb,B選項(xiàng)錯(cuò).在開頭的2 s內(nèi)E團(tuán)n困電L00回0.08V回8V,就4 s內(nèi)的電動勢,C選項(xiàng)正確.第3 s 末的感應(yīng)電動勢等于2 s6E回n四)團(tuán)BOiSlMOO團(tuán)204團(tuán)10團(tuán)2V團(tuán)8V.就就D選項(xiàng)錯(cuò).【總結(jié)升華】正確計(jì)算磁通量的變化量陰),是解題的關(guān)鍵。舉一反三:【變式1】閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小,跟穿過這一閉合17電路的以下哪個(gè)物理量成正比()A.磁通量B.磁感應(yīng)強(qiáng)度C.磁
15、通量的變化率D.磁通量的變化量【答案】C【高清課堂:電磁感應(yīng)定律應(yīng)用例2】【變式2】水平桌面上放一閉合鋁環(huán),在鋁環(huán)軸線上方有一條形 磁鐵,當(dāng)條形磁鐵沿軸線豎直向下快速靠近鋁環(huán)時(shí),以下推斷正確的 是()A.鋁環(huán)有收縮的趨勢,對桌面的壓力增大B.鋁環(huán)有擴(kuò)張的趨勢, 對桌面的壓力增大C.鋁環(huán)有收縮的趨勢,對桌面的壓力減小D.鋁環(huán) 有擴(kuò)張的趨勢,對桌面的壓力減小【答案】A【高清課堂:電磁感應(yīng)定律應(yīng)用 例3】【變式3】帶正電的小球在水平桌面上的圓軌道內(nèi)運(yùn)動,從上方 俯視,沿逆時(shí)針方向如圖??臻g內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場,不計(jì)一 切摩擦,當(dāng)磁場勻稱增加時(shí),小球的動能將()A.漸漸增大B.漸漸減小C.不變D.
16、無法判定18【答案】A類型二、動生電動勢的運(yùn)算例4.如下圖,三角形金屬導(dǎo)軌EOF上放有一金屬桿AB,在外 力作用下,使AB保持與OF垂直,以速度v勻速從0點(diǎn)開頭右移, 設(shè)導(dǎo)軌與金屬棒均為粗細(xì)相同的同種金屬制成,那么以下推斷正確的選項(xiàng)是 ()A.電路中的感應(yīng)電流大小不變B.電路中的感應(yīng)電動勢大小不變 C.電路中的感應(yīng)電動勢漸漸增大D.電路中的感應(yīng)電流漸漸減小【答案】AC【解析】導(dǎo)體棒從。開頭到如下圖位置所經(jīng)受時(shí) 間設(shè)為t,團(tuán)EOF二團(tuán),那么導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度L團(tuán)=OBtan團(tuán),故E=B L0V 回二 B v0vt 就 a n 回=Bv2ta n 團(tuán)前,即電路中電動勢與時(shí)間成正比,C選項(xiàng)正
17、確;電路中電流強(qiáng)度EBv2tan回前.IHBRmL/S而L等于回OAB的周長,L 回 0B 團(tuán)AB 團(tuán) 0A 回vtO/ttanlil+所以vtl=vt(l+tanl?2), cos回cos回回Bvtan回回S1回回回團(tuán)1機(jī)an團(tuán)團(tuán)團(tuán)cos回回回回恒量.所以A正確.【總結(jié)升華】導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度在變化,同時(shí)導(dǎo)軌與19有同學(xué)猜測:與磁通量變化量團(tuán)有關(guān),還有同學(xué)猜測與磁通量 的變化率團(tuán)/配有關(guān)。老師通過多媒體展現(xiàn)一根導(dǎo)體棒切勻速切割磁感線的過程,推導(dǎo) 磁通量變化率,其中團(tuán)是等于B乘以團(tuán)S,而團(tuán)S又等于L乘以v址(指 到PPT),該式中,消去回3得到:團(tuán)/9=BLv,老師并指明當(dāng)B、L肯 定
18、時(shí),磁通量的變化率何/四)就取決于速度V。(這里,我對教材做了重大處理,目的是為了讓同學(xué)明白要掌握 磁通量變化率不變就是要掌握速度V不變,要轉(zhuǎn)變磁通量變化率就是 要轉(zhuǎn)變速度V。這就為后面的師生共同探究奠定了重要的基礎(chǔ)。)接下來是對同學(xué)的猜測進(jìn)行試驗(yàn)探究,我將探究試驗(yàn)分為同學(xué)探 究試驗(yàn)和老師演示試驗(yàn)兩個(gè)局部。2、同學(xué)探究試驗(yàn)我把同學(xué)分為兩組,分發(fā)如圖試驗(yàn)器材,讓同學(xué)自主探究。由于 試驗(yàn)器材不夠精密,同學(xué)只能覺察團(tuán)/既越大,E就越大,而很難發(fā) 覺E與回究竟有沒有關(guān)系。試驗(yàn)室又沒有現(xiàn)成的試驗(yàn)裝置可以解決 這個(gè)問題,老師在反復(fù)討論的基礎(chǔ)上,利用強(qiáng)磁鐵、軌道、小車、線 框、光電門、傳感器,細(xì)心設(shè)計(jì)了這么
19、一套試驗(yàn)裝置,它不僅可以探 究E與團(tuán)是否有關(guān)、還可以探究E與團(tuán)/配的關(guān)系,詳細(xì)探究過程 見片段教學(xué)。.師生共同探究試驗(yàn)詳見片段教學(xué)。.推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的公式金屬棒的長度也在變化。例5.如下圖,bacd為靜止于水平面上寬度為L,而長度足夠長 的U型金屬滑軌,ac邊接有電阻R,其他局部電阻不計(jì).ef為一可在 滑軌平面上滑動,質(zhì)量為m的勻稱導(dǎo)體棒.整個(gè)滑軌面處在豎直向上 的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,忽視全部摩擦.假設(shè)用恒力F沿水平方向向右拉棒,使其平動,求導(dǎo)體棒的最大 速度.假設(shè)導(dǎo)體棒從開頭運(yùn)動到獲得最大速度發(fā)生的位移為s,求這一 過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.FRmF2R2【答案】22 (2
20、)Fs-44BL2BL【解析】方法1:導(dǎo)體棒 受到恒力F后的運(yùn)動狀況,可用如下式子表示:F團(tuán)F安F/mBLvE/RBILF玲v個(gè)玲E個(gè)31個(gè)玲F安個(gè)玲F合J合la J當(dāng)a=0時(shí),速度到達(dá)最大值,即F團(tuán)BIL1UB解得BLvL, RvlUFR. B2L2方法2:從能量角度看,當(dāng)棒 穩(wěn)定時(shí)P,即 外=電E2B2L2V2F(1v;團(tuán),RR解得v團(tuán)FR. B2L2(2)導(dǎo)體棒受到恒力F后的能量轉(zhuǎn)化狀況如下:團(tuán)系統(tǒng)勻速運(yùn)動后的動能F做功團(tuán)克服安培力做功電流做功電能 內(nèi)能團(tuán)被轉(zhuǎn)化的動能一依據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守怛定律得:Fs團(tuán)解得12mv團(tuán)Q, 2mF2R2QiFs團(tuán).2B4L4【總結(jié)升華】用能量角20 度來思維
21、,會使問題簡化;用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律來解題是學(xué)習(xí)高中 物理應(yīng)當(dāng)具備的力量之一。例6.如下圖,小燈泡規(guī)格為2 V,4 W,接在光滑水平導(dǎo)軌上, 導(dǎo)軌間距為0.1 m,電阻不計(jì).金屬棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上,電阻為1。, 整個(gè)裝置處于B=1T的勻強(qiáng)磁場中.求:為使燈泡正常發(fā)光,ab的滑行速度為多大?拉動金屬棒ab 的外力的功率有多大?【答案】(1)40 m/s (2)8 W【解析】當(dāng)金屬棒在導(dǎo)軌上滑行時(shí),切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 相當(dāng)于回路的電源,為小燈泡供應(yīng)電壓.金屬棒在光滑的導(dǎo)軌上滑行 過程中,外力克服安培力做功,能量守恒,所以外力的功率與電路上 產(chǎn)生的電功率相等.燈泡的額定電流和電阻分別為l=
22、P=2 A, UU2R?=1Q.PEBIv回,R回rR因設(shè)金屬棒的滑行速度為v,那么I感=式中r為棒的電阻.由I感=1,即Blv=L R+r 得v=l(R+r)2l?(l+l)=m/s=40 m/s. BI1W.1(2)依據(jù)能量轉(zhuǎn)換,外力的機(jī) 械功率等于整個(gè)電路中的電功率,即22P) W=8 W.機(jī)=P 電二l(RIBj團(tuán)2團(tuán)(1+1【總結(jié)升華】用好“燈泡正常發(fā)光、“光滑水平導(dǎo)軌這些條件21 是這類題的思路基礎(chǔ)。類型三、動生電動勢和感生電動勢的區(qū)分與聯(lián)系例7.如下圖,兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上,每根導(dǎo)軌 每米的電阻為導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可以忽視的導(dǎo)線相連,兩導(dǎo)軌 間的距離1=0.20
23、m.有r0=0.10 Q,隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面, 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系為B=kt,比例系數(shù)k=0.020T/s.一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動,在滑動過程中保 持與導(dǎo)軌垂直.在t=0時(shí)刻,金屬桿緊靠在P、Q端,在外力作用下, 桿以恒定的加速度從靜止開頭向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?,求在t=6.0 s時(shí) 金屬桿所受的安培力.-3【答案】1.4401ON【解析】以a表示金屬桿運(yùn)動的加速度,在t時(shí)刻,金屬桿與初 始位置的距離1_團(tuán)12at. 2此時(shí)桿的速度v=at,這時(shí),桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S=LI,回路中的感應(yīng)電動勢EIUS回B+Blv.就因B=kt故國B銖.就回路的總電阻R=
24、2LrO回路中的感應(yīng)電流22I團(tuán)E.R作用于桿的安培力F=BII解得3k2l2F0t,2r0代入數(shù)據(jù)為F=1.44W0-3N.【總結(jié)升華】在導(dǎo)體棒向左運(yùn)動過程中,產(chǎn)生的是動生電動勢還 是感生電動勢?兩種電動勢是相加還是相減?這是求解電流時(shí)應(yīng)留意 的問題。例8.如下圖,導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)電 動勢,因而在電路中有電流通過,以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.因?qū)w運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢B.動生電動 勢的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)C.動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D.動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的緣由是一樣的【答案】AB【解析】如下圖,當(dāng)導(dǎo)體向右運(yùn)動時(shí),其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛
25、 倫茲力作用向下運(yùn)動,于是在棒的B端消失負(fù)電荷,而在棒的A端消 失正電荷,所以A端電勢比B端高.棒AB就相當(dāng)于一個(gè)電源,正極在 A端.【總結(jié)升華】正確推斷洛倫磁力的方向,認(rèn)清電源局部。類型 三、圖像問題例9.如下圖,一個(gè)邊長為I的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面對23 里的勻強(qiáng)磁場;一個(gè)邊長也為I的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向 垂直;虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直,ba的延長線平分導(dǎo)線 框.在t=0時(shí),使導(dǎo)線框從圖示位置開頭以恒定速度沿ab方向移動, 直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域.以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度,取 逆時(shí)針方向?yàn)檎?以下表示i-t關(guān)系的圖示中,可能正確的選項(xiàng)是()【答案】C【解
26、析】從正方形線框下邊開頭進(jìn)入到下邊完全進(jìn)入 過程中,線框切割磁感線的有效長度漸漸增大,所以感應(yīng)電流也漸漸 增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤.從正方形線框下邊完全進(jìn)入至下邊剛穿出磁場邊界時(shí), 切割磁感線有效長度不變,故感應(yīng)電流不變,B項(xiàng)錯(cuò).當(dāng)正方形線框下 邊離開磁場,上邊未進(jìn)入磁場的過程比正方形線框上邊進(jìn)入磁場過程 中,磁通量削減的稍慢,故這兩個(gè)過程中感應(yīng)電動勢不相等,感應(yīng)電 流也不相等,D項(xiàng)錯(cuò),故正確選項(xiàng)為C.【總結(jié)升華】進(jìn)入過程中哪 一局部相當(dāng)于電源?應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行分析討論?怎樣利用線框的邊長和 磁場寬度的關(guān)系?是此題的關(guān)鍵思路。舉一反三:【高清課堂:電磁感應(yīng)定律應(yīng)用例8】【變式】如下圖的電路可以用來討論電磁感
27、應(yīng)現(xiàn)象。干電池、 開關(guān)、線圈A、滑動變阻器串聯(lián)成一個(gè)電路,電流計(jì)、線圈B串聯(lián)成 另一個(gè)電路。線圈A、B套在同一個(gè)閉合鐵芯上,且它們的匝數(shù)足夠 多。從開關(guān)閉合時(shí)開頭計(jì)時(shí),流經(jīng)電流計(jì)的電流大小i隨時(shí)間t變化 的圖象是()24【答案】B例10.如下圖,兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)。 兩質(zhì)量、長度均相同的導(dǎo)體棒c、d,置于邊界水平的勻強(qiáng)磁場上方 同一高度h處。磁場寬為3h,方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放c, c剛進(jìn)入磁場即勻速運(yùn)動,此時(shí)再由靜止釋放d,兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始 終保持良好接觸。用ac表示c的加速度,Ekd表示d的動能,xc、xd分別表示c、 d相對釋放點(diǎn)的位移。以下圖中正確的選項(xiàng)
28、是()【答案】BD【解析】c導(dǎo)體棒落入磁場之前做自由落體運(yùn)動,加速度恒為g, 有h 回12gt,2 V 團(tuán)gt,C棒進(jìn)入磁場以速度V做勻速直線運(yùn)動時(shí),d棒開頭做自由落體 運(yùn)動,與c棒做自由落體運(yùn)動的過程相同,此時(shí)c棒在磁場中做勻速 直線運(yùn)動的路程為h0Vt 0gt 202 h,d棒進(jìn)入磁場而c還沒有傳出磁場的過程,無電磁感應(yīng),兩導(dǎo)體 棒僅受到重力作用,加速度均為g,知道c棒穿出磁場,B正確。c棒穿出磁場,d棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢,在回路中產(chǎn)生感應(yīng) 電流,因此時(shí)d棒速度大于c進(jìn)入磁場是切割磁感線的速度,故電動 勢、電流、安培力都大于c剛進(jìn)入磁場時(shí)的大小,d棒減速,直到穿 出磁場僅受重力,做勻加速
29、運(yùn)動,結(jié)合勻變速直線運(yùn)動252v20vO02gh,可知加速過程動能與路程成正比,D正確?!究偨Y(jié)升華】在分析電磁感應(yīng)中的圖象問題時(shí),解決問題時(shí)可從 看坐標(biāo)軸表示什么物理量;看詳細(xì)的圖線,它反映了物理量的狀態(tài)或 變化,要看圖象在坐標(biāo)軸上的截距,它反映的是一個(gè)物理量為零時(shí)另 一物理量的狀態(tài)等等。在分析這類問題時(shí)除了運(yùn)用右手定那么、楞次定 律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律外還要留意相關(guān)集合規(guī)律的運(yùn)用。舉一反三:【高清課堂:電磁感應(yīng)定律應(yīng)用 例9】【變式】如圖(甲)所示,一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平面的勻 強(qiáng)磁場中。假設(shè)磁感強(qiáng)度B隨時(shí)間t按如圖(乙)所示的規(guī)律變化,設(shè)圖 中磁感強(qiáng)度垂直紙面對里為正方向,環(huán)中
30、感生電流沿順時(shí)針方向?yàn)檎?方向。那么環(huán)中電流隨時(shí)間變化的圖象可能是以下圖中的()【答案】C電磁感應(yīng)定律問題教學(xué)法教案4【教學(xué)目標(biāo)】學(xué)問與技能知道什么叫感應(yīng)電動勢知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量,并能區(qū) 分、ACD、團(tuán)團(tuán)四理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式知道 E二BLvsinB如何推得會用Emn回麗t和E二BLvsin0解決問題過程與方法26通過推導(dǎo)到線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢公式E=BLv,把握運(yùn) 用理論學(xué)問探究問題的方法情感態(tài)度與價(jià)值觀從不同物理現(xiàn)象中抽象出共性與共性問題,培育同學(xué)對不同事 物進(jìn)行分析,找出共性與共性的辯證唯物主義思想了解法拉第探究科學(xué)的方法,學(xué)習(xí)他的執(zhí)著
31、的科學(xué)探究精神 【重點(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn):法拉第電磁感應(yīng)定律難點(diǎn):平均電動勢與瞬時(shí)電動勢區(qū)分【教學(xué)內(nèi)容】導(dǎo)入新課同在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?在電磁感應(yīng)現(xiàn) 象中,磁通量發(fā)生變化的方式有哪些狀況?恒定電流中學(xué)過,電路中 產(chǎn)生電流的條件是什么?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(gè)電路中就 肯定有電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。下面 我們就來探討感應(yīng)電動勢的大小打算因素。新課教學(xué)同一.感應(yīng)電 動勢L在圖a與圖b中,假設(shè)電路是斷開的,有無電流?有無電動勢?電路斷開,確定無電流,但有電動勢。2.電流大,電動勢肯定 大嗎?電流的大小由電動勢和電阻共同打算,電阻肯定的狀
32、況下,電流 越大,說明電動勢越大。3.圖b中,哪局部相當(dāng)于a中的電源?螺線管相當(dāng)于電源。4.圖27 b中,哪局部相當(dāng)于a中電源內(nèi)阻?螺線管自身的電阻。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,不管電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量 發(fā)生變化,電路中就有感應(yīng)電動勢。有感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的 本質(zhì)。分析圖4.2-1、4.2-3、4.2-6、4.2-7中的電源是哪一局部。二.電磁感應(yīng)定律空間 百度空間稚子居整理收集稚言智語志斂于中,中庸為道感應(yīng)電動勢跟什么因素有關(guān)?結(jié)合其次節(jié)中的幾個(gè)演示試驗(yàn),提 出三個(gè)問題供同學(xué)思索:問題1:在試驗(yàn)中,電流表指針偏轉(zhuǎn)緣由是什么?穿過電路的 變化團(tuán)產(chǎn)生E感團(tuán)產(chǎn)生I感.問題2:電流表指針偏
33、轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系? 由全電路歐姆定律知ERMI=,當(dāng)電路中的總電阻肯定時(shí),E感越大,I 越大,指針偏轉(zhuǎn)越大。問題3:在圖4.2-2中,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?磁通量變化相同,但磁通量變化的 快慢不同。老師:磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述,即單位時(shí)間 內(nèi)磁通量的變化量,用公式表示為團(tuán)團(tuán)就團(tuán)豳t??梢杂X察,越大,E28感越大,即感應(yīng)電動勢的大小完全由磁通量的變化率打算。精確的 試驗(yàn)說明:電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路磁通量的變化 率成正比,即E團(tuán)團(tuán)豳t。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。(師生共同活動,推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)
34、式)設(shè)tl時(shí)刻穿過回路的磁通量為1, t2時(shí)刻穿過回路的磁通量為 2,在時(shí)間At=t2-tl內(nèi)磁通量的變化量為二201,磁通量的變化 率為E=k團(tuán)團(tuán)就亞就,感應(yīng)電動勢為E,那么在國際單位制中,電動勢單位是伏(V),磁通量單位是韋伯(Wb), 時(shí)間單位是秒(s),可以證明式中比例系數(shù)k=l,(同學(xué)們可以課下自己 證明),那么上式可寫成E=團(tuán)團(tuán)就設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量變化率都 相同,這時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成,因此感應(yīng)電動勢變?yōu)镋=n團(tuán)回就團(tuán)團(tuán)就比擬:磁通量、磁通量的變化量團(tuán)、磁通量的變化率的 意義磁通量是穿過某一面積的磁感線的條數(shù);磁通量的變化量29通過師生共同探究
35、可以覺察感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正 比,即E:應(yīng)/武,這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。假設(shè)公式中各物理量 均采納國際單位制,k就等于1,此時(shí)E二回/四,假如線圈是N匝,E 又等于N田/回t。(課件)在導(dǎo)體棒勻速切割磁感線的特別狀況下,N=l, B團(tuán)v, E還 可以表示為BLVo5.電磁感應(yīng)定律在電磁流量計(jì)中的應(yīng)用關(guān)于應(yīng)用,以福州污水處理廠為例,該廠利用電磁流量計(jì)記錄污 水的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量,而電磁流量計(jì)正是利用電磁感應(yīng)定律的原 理制成的。當(dāng)管內(nèi)污水流淌時(shí),相當(dāng)于總是有一段和ab 一樣長的導(dǎo)體棒在 以流速v切割磁感線,而切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv,我們可以用 檢測電極測出E,由于B、L肯定,
36、也就間接測出污水的流速v,從而 可以計(jì)算出污水的瞬時(shí)流量和累積流量。電磁感應(yīng)定律問題教學(xué)法教案2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)(三維)L通過試驗(yàn)演示經(jīng)受探究感應(yīng)電動勢的存在來理解電磁感應(yīng)現(xiàn) 象里感應(yīng)電動勢,并能推斷其方向。.通過對的區(qū)分來體會這三個(gè)物理量的本質(zhì)含義。.在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上把握法拉第電磁感應(yīng)定律,并使同學(xué)體會在發(fā) 覺和熟悉物理規(guī)律中物理試驗(yàn)的重要作用,培育同學(xué)在物理試驗(yàn)中認(rèn) 真觀看和仔細(xì)思索的力量。團(tuán)二1-2表示磁通量變化的多少,并不涉及這種變化所經(jīng)受的時(shí)間; 磁通量的變化率國表示磁通量變化的快就慢。(2)當(dāng)磁通量很大時(shí),磁通量的變化量團(tuán)可能很小。同理,當(dāng)磁 通量的變化量團(tuán)很大時(shí),假設(shè)經(jīng)受的時(shí)間很長,那
37、么磁通量的變化率也 可能較小。(3)磁通量和磁通量的變化量團(tuán)的單位是Wb,磁通量 變化率的單位是Wb/So磁通量的變化量團(tuán)與電路中感應(yīng)電動勢 大小沒有必定關(guān)系,穿過電路的回是電路中存在感應(yīng)電動勢的前 提;而磁通量的變化率與感應(yīng)電動勢的大小相聯(lián)系,大,電路中的感 應(yīng)電動勢越大,反之亦然??臻g 團(tuán)團(tuán)就越百度空間稚子居整理收集一一稚言智語志斂于中,中庸 為道磁通量的變化率函,是圖象上某點(diǎn)切線的斜率。僦三.導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢導(dǎo)體切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動勢如何計(jì)算呢?如下圖電路,閉 合電路一局部導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, ab的長度 為L,以速度v勻速切割磁感線,求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
38、?解析:設(shè)在址時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動到albl,這時(shí)線 框面積的變化量為S=LvAt穿過閉合電路磁通量的變化量為30二 BAS = BLvAt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,得E=回回就二BLv問題:當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角e,感應(yīng)電動 勢可用上面的公式計(jì)算嗎?如下圖電路,閉合電路的一局部導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)體棒 以V斜向切割磁感線,求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。解析:可以把速度V分解為兩個(gè)重量:垂直于磁感線的重量 vl=vsin6和平行于磁感線的重量v2=vcosB。后者不切割磁感線,不產(chǎn) 生感應(yīng)電動勢。前者切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLvl=BLvsin0強(qiáng)調(diào)在國際單位制中,上式
39、中B、L、v的單位分別是特斯拉(T)、 米(m)、米每秒(m/s), 8指v與B的夾角。比擬:公式E=n(M就與 E=BLvsin0的區(qū)分與聯(lián)系團(tuán)團(tuán)就團(tuán)回就討論對象不同:E=n動的一段導(dǎo)體。物理意義不 同:E=n的討論對象是一個(gè)回路,而E=BLvsine討論對象是磁場中運(yùn)求得是At時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢,當(dāng)At玲0時(shí),那么E為瞬時(shí) 感應(yīng)電動勢;而E=BLvsin0,假如v是某時(shí)刻的瞬時(shí)速度,那么E也是該 時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢;假設(shè)v為平均速度,那么E為平均感應(yīng)電動勢。M(3)E=n求得的電動勢是整個(gè)回路的感應(yīng)電動勢,而不是回路中31 某局部導(dǎo)體的電動勢。就整個(gè)回路的電動勢為零,其回路中某段導(dǎo)體
40、 的感應(yīng)電動勢不肯定為零。?0(4)E=BLvsine和E=n本質(zhì)上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特別 狀況。但是,當(dāng)導(dǎo)體就做切割磁感線運(yùn)動時(shí),用E=BLvsinB求E比擬便利;當(dāng)穿過電路 的磁通量發(fā)生變化,曲用=求E比擬便利。前四.反電動勢引導(dǎo)同學(xué)爭論教材圖4.3-3中,電動機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電 動勢。這個(gè)電動勢是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流,還是減弱了電源的電流? 是有利于線圈轉(zhuǎn)動還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動?空間 百度空間“稚子居整理收集稚言智語志斂于中,中庸為道同學(xué)爭論后發(fā)表見解。老師總結(jié)點(diǎn)評。電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減弱了電源的電 流,這個(gè)電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。 這樣
41、,線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動就必需向電動機(jī)供應(yīng)電能,電能轉(zhuǎn)化為 其它形式的能。爭論:假如電動機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動,會發(fā)生什么狀況? 這時(shí)應(yīng)實(shí)行什么措施?同學(xué)爭論,發(fā)表見解。電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動,這時(shí)就沒有了反電動勢, 線圈電阻一般都很小,線圈中電流會很大,電動機(jī)可能會燒毀。這時(shí), 應(yīng)馬上切斷電源,進(jìn)行檢查。32假設(shè)條件許可,盡可能演示pl3做一做,進(jìn)而得出:1=【典型例題】【例1】如下圖,有一夾角為e的金屬角架,角架所圍區(qū)域內(nèi) 存在勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感強(qiáng)度為b,方向與角架所在平面垂直, 一段直導(dǎo)線ab,從角頂c貼著角架以速度v向右勻速運(yùn)動,求:(l)t時(shí)刻角架的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢;(2)t時(shí)間內(nèi)角架的
42、平均感應(yīng)電動 勢?解:(1)E=BLv=Bv2tan&t (2)團(tuán)團(tuán)就B團(tuán)SIBB團(tuán) 12Vt“ttanet回 12Bvtan&t2E?E 反 R回EREW例2有一面積為S=100cm2的金屬環(huán),電阻為R=0.1Q, 環(huán)中磁場變化規(guī)律如下圖,磁場方向垂直環(huán)面對里,那么在tl-t2時(shí) 間內(nèi)通過金屬環(huán)的電荷量為 C.(10-2C)【當(dāng)堂反應(yīng)】教材pl3(l)、【課堂小結(jié)】.法拉第電磁感應(yīng)定律:E=n 團(tuán)團(tuán)就.導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢:E=BLvsin6,當(dāng)vIZB時(shí):E=BLv3.電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動阻礙線3.電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動阻礙線的轉(zhuǎn)動,1=【課后作業(yè)】電磁感應(yīng)定律問題教學(xué)法
43、教案5一、楞次定律的推廣含義的應(yīng)用阻礙原磁通量的變化一一“增反減同.阻礙(導(dǎo)體的)相對運(yùn)動一一“來拒去留.磁通量增加,線圈面積“縮小,磁通量減小,線圈面積擴(kuò)張.33阻礙線圈自身電流的變化(自感現(xiàn)象).如下圖,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo) 軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩可自由滑動的導(dǎo)體 ab和cd.當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流漸漸增加時(shí),導(dǎo)體ab和cd的運(yùn)動狀 況是()A.一起向左運(yùn)動B.一起向右運(yùn)動C.ab和cd相向運(yùn)動,相互靠近D.ab和cd相背運(yùn)動,相互遠(yuǎn)離答案:C.如下圖,老師做了一個(gè)物理小試驗(yàn)讓同學(xué)觀看:一輕質(zhì)橫桿 兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿可繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動,老
44、師拿一條形磁鐵 插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)小環(huán),同學(xué)們看到的現(xiàn)象是 ()A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動D.無論磁鐵插 向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動答案:B.直導(dǎo)線ab放在如下圖的水平導(dǎo)體框架上,構(gòu)成一個(gè)閉合回 路.長直導(dǎo)線cd和框架處在同一個(gè)平面內(nèi),且cd和ab平行,當(dāng)cd 中通有電流時(shí),覺察ab向左滑動.關(guān)于cd中的電流以下說法正確的34是()A.電流確定在增大,不管電流是什么方向B.電流確定在減小,不管電流是什么方向C.電流大小恒定,方向由c到dD.電流大小恒定,方向由d到c解析:ab向左滑動,說明通過回
45、路的磁通量在減小,通過回路 的磁感應(yīng)強(qiáng)度在減弱,通過cd的電流在減小,與電流方向無關(guān).答案:B4.如圖是某電磁沖擊鉆的原理圖,假設(shè)突然覺察鉆頭M向右運(yùn)動, 那么可能是().開關(guān)S閉合瞬間.開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的,變阻器滑片P向左快速滑動.開關(guān)S已經(jīng)是閉合的,變阻器滑片P向右快速滑動A.B.C.D.答案:A5.如下圖,通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈,線圈 均與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動.為了檢測出個(gè)別未閉合的不合格 線圈,讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直于傳送帶,35線圈進(jìn)入磁場前等距離排列,穿過磁場后依據(jù)線圈間的距離,就能夠 檢測出不合格線圈,通過觀看
46、圖形,推斷以下說法正確的選項(xiàng)是().假設(shè)線圈閉合,進(jìn)入磁場時(shí),線圈相對傳送帶向后滑動.假設(shè)線圈不閉合,進(jìn)入磁場時(shí),線圈相對傳送帶向后滑動.從圖中可以看出,第2個(gè)線圈是不合格線圈.從圖中可以看出,第3個(gè)線圈是不合格線A.B.C.D.解析:由電磁感應(yīng)條件和楞次定律,正確,錯(cuò)誤.由各線圈位置關(guān)系,錯(cuò)誤,正確.答案:D二、楞次定律、右手定那么、左手定那么、安培定那么的綜合應(yīng)用安培定那么、左手定那么、右手定那么、楞次定律的比擬及應(yīng)用基本現(xiàn)象應(yīng)用的定那么或定律運(yùn)動電荷、電流產(chǎn)生磁場安培定那么磁場對運(yùn)動電荷、電流有作用力左手定那么36電磁感應(yīng)局部導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動右手定那么閉合回路磁通量變化楞次定律.應(yīng)用
47、區(qū)分關(guān)鍵是抓住因果關(guān)系:因電而生磁(I玲B)玲安培定那么;團(tuán)(2)因動而生電(v、Bf安)玲右手定那么;團(tuán)(3)因電而受力(I、B玲F安)玲左手定那么.如下圖,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒 PQ、MN,當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動時(shí),MN在磁場力的作用下向右 運(yùn)動,那么PQ所做的運(yùn)動可能是()不定項(xiàng)A.向右加速運(yùn)動B.向左加速運(yùn)動C.向右減速運(yùn)動D.向左減速運(yùn)動解析:由右手定那么,PQ向右加速運(yùn)動,穿過L1的磁通量向上且 增加,由楞次定律和左手定那么可推斷MN向左運(yùn)動,故A項(xiàng)錯(cuò).假設(shè)PQ向左加速運(yùn)動,狀況正好和A項(xiàng)相反,故B項(xiàng)對.假設(shè)PQ向右減速運(yùn)動,由右手定那么,穿過L1的磁通量
48、向上且減小,37 由楞次定律和左手定那么可判知MN向右運(yùn)動,故C項(xiàng)對.假設(shè)PQ向左減速運(yùn)動,狀況恰好和C項(xiàng)相反,故D項(xiàng)錯(cuò),應(yīng)選B、 C.答案:BC.如下圖,在勻強(qiáng)磁場中放有平行銅導(dǎo)軌,它與大導(dǎo)線圈M相 連接,要使小導(dǎo)線圈N獲得順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,那么放在導(dǎo)軌中的 裸金屬棒ab的運(yùn)動狀況是(兩導(dǎo)線圈共面放置)()A.向右勻速運(yùn)動.向左勻速運(yùn)動C.向右減速運(yùn)動D.向右加速運(yùn)動解析:欲使N產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場垂直 紙面對里,由楞次定律可知有兩種狀況:一是M中有順時(shí)針方向漸 漸減小的電流,使其在N中的磁場方向向里,且磁通量在減小,二是 M中有逆時(shí)針方向漸漸增大的電流,使其在N中的
49、磁場方向向外, 且磁通量在增大.因此,對于前者應(yīng)使ab向右減速運(yùn)動,對于后者那么 應(yīng)使ab向左加速運(yùn)動.應(yīng)選C.答案:C三、法拉第電磁感應(yīng)定律2.公式E=n與E=BLv的區(qū)分與聯(lián)系E=n38E=BLv區(qū)別討論對象閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動的那局部導(dǎo)體適用范圍對任何電磁感應(yīng)現(xiàn)象普遍適用只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的狀況聯(lián)系(l)E=BLv 可由 E=n推導(dǎo)出來.E即為瞬時(shí)感應(yīng)電動勢.(3)在B、L、v三者均不變時(shí),兩公式均可求At時(shí)間內(nèi)的平均感 應(yīng)電動勢.8.如圖中半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場B中,繞 0軸以角速度沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動,那么通過電阻R的電流的大小 和方向是(金屬圓盤
50、的電阻不計(jì))()A.由 c 至Ud, l=Br2u)/RB.由 d 至Ijc, l=Br2u)/RC.由 c 至Ijd, l=Br2u)/(2R)D.由 d 至lc, l=Br2u)/(2R)394.經(jīng)受由推導(dǎo)的過程,讓同學(xué)再次體會感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件,從而加深同學(xué)對感應(yīng)電動勢物理本質(zhì)的理解教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和理解 難點(diǎn):和E=BLvsin6的 區(qū)分和聯(lián)系教學(xué)方法與手段試驗(yàn)法問題法類比法使用教材構(gòu)想法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)的核心內(nèi)容。前面幾節(jié)是從感應(yīng)電 流的角度來熟悉電磁感應(yīng)現(xiàn)象的,這節(jié)課以感應(yīng)電流為引子,在此進(jìn) 一步深化到感應(yīng)電動勢來理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象,所以,在引課
51、時(shí)通過一 個(gè)例題引入,從而讓同學(xué)熟悉到有電流就得有電動勢,從而引入感應(yīng) 電動勢的概念,然后采納讓同學(xué)自己設(shè)計(jì)方案,自己動手做試驗(yàn),思 索爭論,老師引導(dǎo)找出規(guī)律的方法,使同學(xué)能夠深刻理解法拉第電磁 感應(yīng)定律的建立過程。對于公式,讓同學(xué)自己依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定 律,動手推導(dǎo),使同學(xué)深刻理解。老師行為同學(xué)行為課堂變化及處理主要環(huán)節(jié)的效果通過試驗(yàn)觀看讓同學(xué)通過類比得出物理規(guī)律。熟悉電磁感應(yīng)現(xiàn) 象中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的本質(zhì)培育同學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn)的力量培育同學(xué)的 合作的力量答案:D.如下圖,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路.虛線MN右 側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向垂直于回路所在的平面.回路 以速度v向右勻速
52、進(jìn)入磁場,直徑CD始終與MN垂直.從D點(diǎn)到達(dá)邊 界開頭到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止,以下結(jié)論錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A.感應(yīng)電流方向不變B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C.感應(yīng)電動勢最大值Em=BavD.感應(yīng)電動勢平均值=nBav答案:B.如下圖,在垂直紙面對里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū) 域中有一個(gè)勻稱導(dǎo)線制成的單匝直角三角形線框.現(xiàn)用外力使線框以 恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運(yùn)動,運(yùn)動中線框的AB邊始終與 磁場右邊界平行.AB=BC=I,線框?qū)Ь€的總電阻為R.那么線框離開磁 場的過程中()A.線框中的電動勢與時(shí)間無關(guān)通過線框截面的電荷量為C.線框所受外力的最大值為D.線框中的熱功率與時(shí)間成正比解析:三角形線
53、框向外勻速運(yùn)動的過程中,由于有效切割磁感線 的長度l=vt,所以線框中感應(yīng)電動勢的大小E=Blv=Bv2t,應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò) 誤;線框離開磁場的運(yùn)動過程中,通過線圈的電荷量Q=lt=xAt=,選項(xiàng)40B正確;當(dāng)線框恰好剛要完全離開磁場時(shí),線框有效切割磁感線的長度 最大,那么F=Bll=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;線框的熱功率為P=Fv=Blvtxv=,選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.答案:B11.如下圖,電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌MN和0P放置在水平面 內(nèi).M0間接有阻值為R=3Q的電阻.導(dǎo)軌相距d=lm,其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T.質(zhì)量為m=0.1kg,電阻為r=l0的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置,并接觸良好用平行
54、于MN的恒 力F=1N向右拉動CD.CD受摩擦阻力f恒為0.5N.求:(1)CD運(yùn)動的最大速度是多少?(2)當(dāng)CD到最大速度后,電阻R消耗的電功率是多少?(3)當(dāng)CD的速度為最大速度的一半時(shí),CD的加速度是多少?解析:(1)設(shè)CD棒運(yùn)動速度為V,貝IJ:導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 為:E=Bdv據(jù)閉合電路歐姆定律有:上41那么安培力為:FO=Bdl據(jù)題意分析,當(dāng)v最大時(shí),有:F-FO-Ff=O聯(lián)立得:vm=8m/s.棒CD速度最大時(shí)同理有:Em=Bdvmlm=而 PRm=l-R聯(lián)立得:PRm=3W.當(dāng)CD速度為vm時(shí)有:E=Bdvm/21=F=Bid42據(jù)牛頓其次定律有:F-F,-Ff=ma聯(lián)立得
55、:a=2.5m/s2.答案:8m/s (2)3W (3)2.5m/s212.如下圖,兩豎直放置的平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m,其電阻不計(jì),處于水平向里的勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感 應(yīng)強(qiáng)度為0.5T,導(dǎo)體棒ab與cd的電阻均為0.1Q,質(zhì)量均為0.01kg.現(xiàn)用豎直向上的力拉ab棒,使之勻速向上運(yùn)動,此時(shí)cd棒恰 好靜止,棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,導(dǎo)軌足夠長,g取10m/s2,那么()A.ab棒向上運(yùn)動的速度為4m/sB.ab棒受到的拉力大小為0.443C.在2s時(shí)間內(nèi),拉力做功為0.2JD在2s時(shí)間內(nèi),ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱為0.4J解析:cd棒受到的安培力等于它的重力,A項(xiàng)錯(cuò)誤.ab棒受到向下的重力G
56、和向下的安培力F,那么ab棒受 到的拉力FT=F+G=2mg=0.2N, B項(xiàng)錯(cuò)誤.在2s內(nèi)拉力做的功,W=FTvt=0.2x2x2J=0.8J, C項(xiàng)錯(cuò)誤.在2s內(nèi)ab棒上產(chǎn)生的熱量D正確.答案:D.如下圖,在水平桌面上放置兩條相距I的平行粗糙且無限長 的金屬導(dǎo)軌ab與cd,阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連.金屬滑 桿MN垂直于導(dǎo)軌并可在導(dǎo)軌上滑動,且與導(dǎo)軌始終接觸良好.整個(gè) 裝置放于勻強(qiáng)磁場中,磁場的方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B.滑桿與導(dǎo)軌電阻不計(jì),滑桿的中點(diǎn)系一不行伸長的輕繩,繩繞過固44 定在桌邊的光滑輕滑輪后,與一質(zhì)量為m的物塊相連,拉滑桿的繩 處于水平拉直狀態(tài).現(xiàn)假設(shè)從靜
57、止開頭釋放物塊,用I表示穩(wěn)定后回路中 的感應(yīng)電流,g表示重力加速度,設(shè)滑桿在運(yùn)動中所受的摩擦阻力恒 為f,那么在物塊下落過程中()A.物體的最終速度為B.物體的最終速度為C.穩(wěn)定后物體重力的功率為I2RD.物體重力的最大功率可能大于解析:由題意分析可知,從靜止釋放物塊,它將帶動金屬滑桿 MN一起運(yùn)動,當(dāng)它們穩(wěn)定時(shí)最終將以某一速度做勻速運(yùn)動而處于平 衡狀態(tài),設(shè)MN的最終速度為V,對MN列平衡方程:+f=mg,你/=,所以A項(xiàng)正確;又從能量守恒定律角度進(jìn)行分析,物塊的重力 的功率轉(zhuǎn)化為因克服安培力做功而產(chǎn)生的電熱功率和克服摩擦力做 功產(chǎn)生熱功率,所以有:l2R+fv=mgv,所以,v=,所以B項(xiàng)錯(cuò)
58、誤,C項(xiàng)錯(cuò)誤;物塊重力的最大功率為Pm=mgv=mg ,所以D錯(cuò)誤.答案:A.兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如下圖放置,它們 各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊垂直于水平面.質(zhì)量均為m的金屬 細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦 因數(shù)均為山 導(dǎo)軌電阻不計(jì),回路總電阻為2R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)45 強(qiáng)度大小為B,方向水平向右的勻強(qiáng)磁場中.當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo) 軌的拉力F作用下以速度v沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動時(shí),cd桿也正好以某一速 度向下勻速運(yùn)動.重力加速度為g.以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是(A.ab桿所受拉力F的大小為11mg+B.cd桿所受摩擦力為零C.cd桿向下勻速運(yùn)動的速度為D
59、.ab桿所受摩擦力為2Hmg解析:ab桿的速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向平行,只有cd桿運(yùn) 動切割磁感線,設(shè)cd桿向下運(yùn)動的速度為vl,依據(jù)閉合電路的歐姆 定律及法拉第電磁感應(yīng)定律有:l=, E=BLvlcd桿只受到豎直向下的重力mg和豎直向上的安培力作用(由于 cd桿與導(dǎo)軌間沒有正壓力,所以摩擦力為零).由平衡條件得:mg=BLI=解得cd桿向下勻速運(yùn)動的速度為ab桿的受力如下圖,依據(jù)平衡條件可得:N=2mg, F=f=2pimg 綜上所述,選項(xiàng)B、C、D正確.答案:A.如下圖,平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的傾角為導(dǎo)軌電阻不 計(jì),與阻值為R的定值電阻相連,勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面,磁感 應(yīng)強(qiáng)度為B.有
60、一質(zhì)量為m長為I的導(dǎo)體棒從ab位置獲得平行于斜面 的,大小為v的初速度向上運(yùn)動,最遠(yuǎn)到達(dá)aE的位置,滑行的距離 為s,導(dǎo)體棒的電阻也為R,與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為山那么()A.上滑過程中導(dǎo)體棒受到的最大安培力為46B.上滑過程中電流做功發(fā)出的熱量為mv2-mgssin0C.上滑過程中導(dǎo)體棒克服安培力做的功為mv2D.上滑過程中導(dǎo)體棒損失的機(jī)械能為mv2-mgssin0解析:電路中總電阻為2R,故最大安培力的數(shù)值為.由能量守恒 定律可知:導(dǎo)體棒動能削減的數(shù)值應(yīng)當(dāng)?shù)扔趯?dǎo)體棒重力勢能的增加量 以及克服安培力做功產(chǎn)生的電熱和克服摩擦阻力做功產(chǎn)生的內(nèi)能.其 公式表示為:mv2=mgssin0+|imgs
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