选修3-2第4章第4节法拉第电磁感应定律导学案AB

高二物理选修3-2导学案第四章第4节法拉第电磁感应定律A/B》班级姓名评价1知识应用1．什么是电磁感应现象以及其产生条件。2．导体中产生电流的条件有哪些。§4.4法拉第电磁感应定律A学习目标1．知道什么是感应电动势．2．理解理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式．3．知道公式E=Blvsinθ的推导过程．学习重点、难点重点：法拉第电磁感应定律的理解和应用．难点：应用定律解决实际问题．学习过程：1．法拉第电磁感应定律：(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)表达式：E=ΔΦ/Δt.其中各物理量均采用国际单位制.当闭合电路为n匝线圈时，表达式为：E=nΔΦ/Δt.注：公式中计算的是感应电动势的大小，不涉及它的正负.2．【推导演练】导线切割磁感线时的感应电动势：如图所示，矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分MN的长度为l，适根据法拉第电磁感应定律推导：当它以速度v向右运动时，闭合电路的感应电动势的表达式。【思考与讨论】当导线的运动方向与导体本身不垂直时，上述问题又当如何理解？【阅读理解】课本P16在直流电动机中的电磁感应现象。1．关于电磁感应，下述说法正确的是（）A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大．B．穿过线圈的磁通量为0，感应电动势一定为0．C．穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大．D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大．2．有一个1000匝的线圈，在0.4s内通过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb，求线圈中的感应电动势．如果线圈的电阻是10Ω，把一个电阻为990Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？3．如图所示，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴转动时，线圈中的感应电动势是否变化？为什么？设线圈的两个边长为L1和L2，转动时角速度是ω，磁场的磁感应强度为B．试证明：在图示位置时，线圈中的感应电动势为E=BSω，式中S=L1L2，为线圈的面积。编写时间：2014年3月10日2013-2014学年度第二学期总第9/10课时编写人：程万军新课学习课前复习CINN1DMM1vθ导体的横截面BL1L2Bω2《法拉第电磁感应定律》B【学习目标】1.了解感应电动势，知道产生感应电动势的那部分导体相当于电源2.知道感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关3.理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，区别磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率三个概念4.知道法拉第电磁感应定律的内容及表达式5.会用法拉第电磁感应定律进行有关的计算6.会用E=Blv或E=Blvsinθ进行有关计算【学习重点】法拉第电磁感应定律【学习难点】磁通量的变化及磁通量的变化率的理解【自学导学】1.穿过的磁通量发生变化时，电路中就会有感应电流。闭合电路中有感应电流，电路中就一定有电动势。如果电路不闭合，虽然没有感应电流，但仍然存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫______________,产生感应电动势的那部分导体相当于_______。2.法拉第电磁感应定律告诉我们电路中产生感应电动势的大小跟成正比。若产生感应电动势的电路是一个有n匝的线圈，且穿过每匝线圈的磁感量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小E=。3.直导线在匀强磁场中做切割磁感线的运动时，如果运动方向与磁感线垂直，那么导线中感应电动势的大小与、和三者都成正比。用公式表示为E=；如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一夹角θ，我们可以把速度分解为两个分量，垂直于磁感线的分量v1=vsinθ,另一个平行于磁感线的分量不切割磁感线，对感应电动势没有贡献。所以这种情况下的感应电动势为E=。4.如图1所示，前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，第一次用时0.2S，第二次用时1S；则前后两次线圈中产生的感应电动势之比。5.如图2所示，用外力将单匝矩形线框从匀强磁场的边缘匀速拉出．设线框的面积为S，磁感强度为B，线框电阻为R，那么在拉出过程中，通过导线截面的电量是______。6.理解：.E的大小与ΔΦ无关，与线圈的匝数n成正比，与磁通量的变化率ΔΦ/∆t成正比。②.不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势，若电路是闭合的，就会有感应电流产生。.求感应电动势的平均值时，一定要用公式tnE求解。④.磁通量的变化率在大小上等于单匝线圈产生的感应电动势.⑤计算电动势时，常有以下两种情况：E=n∆B.S/∆t.面积不变，磁感应强度发生变化；E=nB∆S/∆t面积改变，磁感应强度不变。⑥.产生感应电动势的那部分导体相当于电源。【合作学习】例题1：如图所示，L是用绝缘导线绕制的线圈，匝数为100，由于截面积不大，可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相等的，设在0.5秒内把磁铁的一极插入螺线管，这段时间里穿过每匝线圈的磁通量由0增至1.5×10－5Wb。这时螺线管产生的感应电动势有多大？如果线圈和电流表总电阻是3欧，感应电流有多大？注意：向线圈插入磁铁的过程中，磁通量的增加不会是完全均匀的，可能有时快些，有时慢些，因此我们这里算出的磁通量变化率实际上是平均变化率，感应电动势和感应电流也都是平均值。例题2：如图所示，边长为0.1m正方形线圈ABCD在大小为0.5T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动。初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过1s线圈转了90°，求：（1）线圈在1s时间内产生的感应电动势平均值。（2）线圈在1s末时的感应电动势大小。、直击高考：矩形线圈abcd，长ab=20cm,宽bc=10cm,匝数n=200,线圈回路总电阻R=50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图所示，求：（1）线圈回路的感应电动势。（2）在t=0.3s时线圈ab边所受的安培力。【巩固练习】图1图2高二物理选修3-2导学案第四章第4节法拉第电磁感应定律A/B》班级姓名评价31.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）A、跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B、跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2.关于电磁感应，下列说法中正确的是（）A、导体相对磁场运动，一定会产生电流B、导体切割磁感线，一定会产生电流C、闭合电路切割磁感线，一定会产生电流D、穿过电路的磁通量发生变化，一定会产生感应电动势3.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将水平放置的金属棒ab以水平速度v抛出，且棒与磁场垂直，不计下落过程的空气阻力，则棒在运动过程中产生的感应电动势大小的变化是()A、越来越大B、越来越小C、保持不变D、无法判断4.穿过一个单匝线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则（）A、线圈中的感应电动势每秒钟增加2VB、线圈中的感应电动势每秒钟减少2VC、线圈中的感应电动势始终为2VD、线圈中不产生感应电动势5.如图所示，让线圈abcd从高为h处下落后，进入匀强磁场，从cd边开始进入磁场，到ab边刚进入磁场的这一段时间内，在下列几种表示线圈运动的v-t图象中，可能的是（）6.一个200匝、面积200cm2的圆线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量是，磁通量的变化率是，线圈中感应电动势的大小是。7.一导体棒长为40cm，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中做切割磁感线运动，速度为5m/s，棒在运动中能产生的最大感应电动势为V。8.如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻为细金属环电阻的12，磁场方向垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点的电势差为。9.如图所示，质量为m,长为L的金属棒PQ垂直地与竖直放置的宽为L′的光滑金属导轨接触良好（导轨足够长且电阻不计），匀强磁场中的磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面，金属棒无初速度释放，释放后一小段时间内，金属棒下滑的速度逐渐，加速度逐渐，金属棒的最大速度为。10.如图所示，在匀强磁场B=0.2T中，电阻为0.5Ω的金属杆以速度v=5m/s匀速向右平移，R=1.5Ω，导轨间距L=0.2m，光滑且电阻不计，则电阻R两端的电压是多少伏？解：11.如图所示的N匝矩形线圈在匀强磁场中绕OOˊ轴转动，线圈的两个边长分别为L1和L2,转动角速度为ω，磁场的磁感应强度为B。线圈中是否有感应电动势？为什么？若有，试证明：在图示的位置时，线圈中的感应电动势为E=NBSω（其中S为线圈的面积）。解：12.如图所示，正方形单匝线圈处于匀强磁场中，磁感线垂直穿过线圈平面，线圈每边长20cm，若磁场的磁感应强度在△t1=0.1s内由0.1T均匀增加到0.4T，并在紧接着的△t2=0.25s的时间内由0.4T均匀增加到1.6T，则在△t1的时间内线框中的感应电动势的大小是多少伏？在△t2时间内，感应电动势的大小又是多少伏？在（△t1+△t2）时间内，感应电动势的平均值是多少伏？(0.12V、0.192V、0.17V)解：4基础达标：1、法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2、将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有（）A.磁通量的变化率B.感应电流的大小C.消耗的机械功率D.磁通量的变化量E.流过导体横截面的电荷量3、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流（）A.线圈沿自身所在平面运动B.沿磁场方向运动C.线圈绕任意一直径做匀速转动D.线圈绕任意一直径做变速转动4、一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，当线圈处于如图所示位置时，此线圈（）A.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最小B.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大C.磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大D.磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小5、一个N匝的圆线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变.下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是（）A.将线圈匝数增加一倍B.将线圈面积增加一倍C.将线圈半径增加一倍D.适当改变线圈的取向6、闭合电路中产生的感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比（）A、磁通量B、磁感应强度C、磁通量的变化率D、磁通量的变化量7、穿过一个单匝数线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则（）A、线圈中的感应电动势每秒钟增大2VB、线圈中的感应电动势每秒钟减小2VC、线圈中的感应电动势始终为2VD、线圈中不产生感应电动势8、如图1所示，矩形金属框置于匀强磁场中，ef为一导体棒，可在ab和cd间滑动并接触良好；设磁感应强度为B，ef长为L，在Δt时间内向左匀速滑过距离Δd，由电磁感应定律E=nt可知，下列说法正确的是（）图1A、当ef向左滑动时，左侧面积减少L·Δd,右侧面积增加L·Δd，因此E=2BLΔd/ΔtB、当ef向左滑动时，左侧面积减小L·Δd，右侧面积增大L·Δd，互相抵消，因此E=0C、在公式E=nt中，在切割情况下，ΔΦ=B·ΔS，ΔS应是导线切割扫过的面积，因此E=BLΔd/ΔtD、在切割的情况下，只能用E=BLv计算，不能用E=nt计算9、在南极上空离地面较近处，有一根与地面平行的直导线，现让直导线由静止自由下落，在下落过程中，产生的感应电动势（）A、增大B、减小C、不变D、无法判断10、一个200匝、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T.在此过程中穿过线圈的