補(bǔ)課：法拉第電磁感應(yīng)定律

基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的________成正比．變化率如圖甲所示線圈的匝數(shù)n＝100匝，橫截面積S＝50cm2，線圈總電阻r＝10Ω，沿軸向有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎?，磁?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間作如圖乙所示變化，則在開始的0.1s內(nèi)

(

)A．磁通量的變化量為0.25WbB．磁通量的變化率為2.5×10－2

Wb/sC．a(chǎn)、b間電壓為0D．在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)，電流表的示數(shù)為0.25A1.關(guān)于電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，下列說(shuō)法正確的是(

)A．穿過(guò)電路的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大B．電路中磁通量的改變量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大C．電路中磁通量改變?cè)娇?，感?yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大D．若電路中某時(shí)刻磁通量為零，則該時(shí)刻感應(yīng)電流一定為零A．圖①中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B．圖②中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大C．圖③中，回路在0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．圖④中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)如圖9－2－3甲所示，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖乙所示，且磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，在t1到t2時(shí)間內(nèi)(1)環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？(2)通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為多少？如圖甲所示的螺線管，匝數(shù)n=1500匝，橫截面積S=20cm2，電阻r=1.5Ω，與螺線管串聯(lián)的外電阻R1=3.5Ω，R2=25Ω，方向向右穿過(guò)螺線管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化。試計(jì)算電阻R2的電功率和a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)。如圖所示,EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌,電阻可不計(jì),R為電阻器,C為電容器,AB為可在EF、GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿,有勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面.若I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流,則當(dāng)橫桿AB(

)

A.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1=0,I2=0

B.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1≠0,I2=0C.加速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1=0,I2=0

D.加速運(yùn)動(dòng)時(shí),I1≠0,I2≠02．導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直，則E＝______.(2)E＝Blvsinθ，θ為運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角．(3)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)：Blv1．理解E＝Blv的“四性”(1)正交性：本公式是在一定條件下得出的，除磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，還需B、l、v三者互相垂直．(2)瞬時(shí)性：若v為瞬時(shí)速度，則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(3)有效性：公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度．(4)相對(duì)性：E＝Blv中的速度v是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系．如圖所示，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(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直．從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是(

)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(dòng)勢(shì)最大值Em＝Bav例1：定值電阻R，導(dǎo)體棒ab電阻r，水平光滑導(dǎo)軌間距l(xiāng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)棒ab以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)：產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)回路電流ab兩端電壓電流的總功率ab棒消耗的電功率問(wèn)題1：

vRabr

vRab例1：定值電阻R，導(dǎo)體棒ab電阻r，水平光滑導(dǎo)軌間距l(xiāng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)棒ab以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)：?jiǎn)栴}2：棒ab受到的安培力為多大；要使棒ab勻速運(yùn)動(dòng)，要施加多大的外力，方向如何？問(wèn)題3：整個(gè)回路中消耗的電能從哪里轉(zhuǎn)化來(lái)的，它們之間有什么樣的關(guān)系？外力F對(duì)棒ab做功練習(xí)：如圖,一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度L=0.50m,接有電阻R=0.15Ω,設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)和框架平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T,方向如圖.今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上,并能無(wú)摩擦地沿框滑動(dòng),框架及導(dǎo)體ab電阻r=0.05Ω,當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：(1)導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的大小(2)維持ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力大小和方向(3)整個(gè)回路消耗的熱功率(4)當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)2m的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)ab導(dǎo)體的電量lFRab例2：其他條件不變，ab棒質(zhì)量為m，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向右恒力F的作用，則：rB問(wèn)1：ab將如何運(yùn)動(dòng)？問(wèn)2：ab的最大速度是多少？這時(shí)ab兩端的電壓為多少？加速度a減小的加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)3：ab的速度達(dá)到最大值前，外力做功功率與回路的電功率有什么樣的關(guān)系？P外﹥P電，W外=Q熱+△EKFRabr問(wèn)3：若ab向右運(yùn)動(dòng)位移為x時(shí)，速度達(dá)到最大值vm，這一過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少？例2：其他條件不變，ab棒質(zhì)量為m，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向右恒力F的作用，則：FRabr問(wèn)4：在上述過(guò)程中，通過(guò)回路某一橫截面的電量為多少？例2：其他條件不變，ab棒質(zhì)量為m，開始靜止，當(dāng)受到一個(gè)向右恒力F的作用，則：練習(xí)：如圖所示，金屬導(dǎo)軌MN、PQ之間的距離L=0.2m,導(dǎo)軌左端所接的電阻R=1,金屬棒ab(m=2kg)可沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=5T,ab在外力F=10N作用下向右滑動(dòng)，求（1）當(dāng)速度v=5m/s時(shí)的加速度；（2）ab棒能達(dá)到的最大速度vm（3）若達(dá)到最大速度的過(guò)程中在R上消耗的熱量為20J，求ab棒運(yùn)動(dòng)的位移X（4）求達(dá)到最大速度的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)R上的電量RPQMNab例：如圖所示,豎直放置的U形導(dǎo)軌寬為L(zhǎng),上端串有電阻R(其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計(jì))。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外。金屬棒ab的質(zhì)量為m,與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)摩擦，從靜止釋放后ab保持水平而下滑，試求ab下滑的最大速度vm。Ra

m

Lb

例：如圖所示，B＝0.2T與導(dǎo)軌垂直向上，導(dǎo)軌寬度L＝1m，α＝300，電阻可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m＝0.2kg，其電阻R＝0.1Ω，跨放在U形框架上，并能無(wú)摩擦的滑動(dòng)，求：（1）導(dǎo)體下滑的最大速度vm（2）在最大速度時(shí)ab上釋放的熱功率300BmgFFNabB300如