高考一轮复习优秀课件：第十章电磁感应第一单元第2课时.ppt

第一单元 电磁感应基本规律 第2课时 法拉第电磁感应定律 选修32 第十章 电磁感应 基础回顾 考点法拉第电磁感应定律 1.法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通 量的_成正比 (2)公式：E_；对于n匝线圈，有E_. (3)物理意义：反映了电磁感应现象中感应电动势与磁通量变 化_有关 (4)适应性：适应于_导体回路 答案：1(1)变化率 (3)快慢 (4)所有 2导体切割磁感线产生的感应电动势 (1)当导体做垂直切割磁感线运动时，感应电动势的计算公 式为E_. (2)有转动轴的导体棒做切割磁感线运动时，若切割方向垂 直磁感线，则感应电动势的计算公式为E_. 答案：2(1)BLv (2) 要点深化 1磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化 率的区分 磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率 物理 意义 磁通量越大， 某时刻穿 过磁场中 某个面的磁 感线条数 越多 穿过某个面的末 、初磁通量的 差值的绝对 值 表述磁场中穿过 某个面的磁通 量变化快慢的 物理量 大小 计算 BS， S为与B垂直 的面积 21 或BS 或SB 注意 若穿过某个 面有方向 相反的磁 场，则不 能直接用 BS ，应考虑 相反方向 的磁通量 相互抵消 以后所剩 余的磁通 量 开始和转过 180时平 面都与磁 场垂直， 穿过平面 的磁通量 是不同的 ，一正一 负， 2BS，而 不是零 既不表示磁 通量的大 小，也不 表示变化 的多少， 在 t 图象 中用图线 的斜率表 示 2.理解感应电动势与感应电流产生的区别 只要在电路中有磁通量变化，无论电路是否闭合都能产生感 应电动势；而感应电流则需要闭合电路故感应电动势的产生可 先于感应电流，当要用电流时才把电路接通 3公式En 与EBLv的区别和联系 En 是计算感应电动势大小普遍适用的公式，应用的对 象主要是整个闭合回路，即非切割磁感线而产生电磁感应的情况 ，它算出来的电动势是t时间内的平均值如果磁通量是均匀变 化的，则平均感应电动势也等于瞬时感应电动势如果不是均 匀变化的，但当t0时，E的极限值也是瞬时感应电动势公式 中的n是独立的量，即与线圈是一匝还是多匝有关故计算E时要 分二部分认识：即n和 . EBLv是由En 推导出来的公式，应用对象是一段切割 磁感线的导体，它算出的电动势是切割磁感线的那部分导体所产 生的感应电动势，取瞬时速度时求出的是瞬时值，取平均速度时 求出的是平均值 4明确感应电动势的二种特殊情况中各公式的具体用法及 应用时须注意的问题 (1)导体切割磁感线运动产生的感应电动势EBLv，应用此 公式时B、L、v三个量必须是两两相互垂直，若不垂直应转化成 相互垂直的有效分量进行计算，生硬地套用公式会导致错误有 的注意到三者之间的关系，发现不垂直后，在不明白角含义的 情况下用EBLvsin 求解，这也是不可取的处理这类问题， 最好画图找B、L、v三个量的关系，如若不两两垂直则在图上画 出它们两两垂直的有效分量，然后将有效分量代入公式EBLv 求解；若导体棒是曲折的，则l要取与v垂直的有效长度 (2)导体棒以端点为轴在垂直于磁感线的匀强磁场中匀速转 动，计算此时产生的感应电动势须注意棒上各点的线速度不同， 应用平均速度(即中点位置的线速度)来计算，所以E BL2.这里 E反映的既是平均值，也是瞬时值 如右图所示，A为一固定的导体圆环，条形磁铁B从左 侧无穷远处沿圆环轴线移向圆环，穿过后移到右侧无穷远处 如果磁铁的移动是匀速的，则( ) A磁铁移近圆环时受到圆环的斥力，离开圆环时受到 圆环的引力 B磁铁的整个运动过程中，圆环 中电流方向不变 C磁铁的中点通过环面时，圆环中电流为零 D磁铁的中点通过环面时，圆环中电流最大 题型一磁通量变化及磁通量变化率等含义的理解 解析：根据楞次定律的推广意义：“来拒去留”知，磁铁移 近圆环时受到圆环的斥力，离开圆环时受到圆环的引力， 选项A正确、B错误根据法拉第电磁感应定律知，磁铁的 中点通过环面时，磁感线是平行的，磁通量的变化率为零 ，感应电动势为零，故感应电流为零，选项C正确、D错误 答案：AC 点评：本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律的综合应 用能力关键要理解磁通量变化大小与磁通量变化率的区 别 题型训练 1关于闭合电路中线圈的感应电动势E、磁通量，磁通量 的变化量及磁通量的变化率 、线圈的匝数N之间的关系，下 列说法正确的是( ) A0时，E可能最大 B很大时，E可能很小 C. 0时，E可能不等于0 DN越多，一定很大，故E也一定很大 解析：感应电动势和磁通量的变化率成正比，不是和磁通 量的多少成正比例如，有一个线圈在匀强磁场中匀速转 动，当线圈平面转到和磁场垂直，即线圈内磁通量达到最 大时，它的变化率却最小，这时感生电动势为零而当线 圈转到和磁场平行，即穿过线圈的磁通量为零时，磁通量 的变化率却达到最大，这时产生的感生电动势达到最大值 而与N无关 答案：AB (1)En 往往用来求t时间内的平均感应电动势这样 ，涉及过程量的计算要先用此公式确定闭合电路的电动势， 如计算一段时间通过导体横截面的电量时，先用En 计算 闭合电路的电动势，再应用公式Iq/t求t时间内通过某横截面 的电量 (2)当t0时，En 等于瞬时感应电动势这主要是在 讨论线圈在匀强磁场转动的情况下电动势瞬时值的问题发挥 了作用这一点在本章第二单元第3课时电磁感应图象及下一 章复习交流电时进行研究 题型二公式En 的用法研究 如右图所示，两条平行且足够长的金属导轨置于磁感 应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面两导轨间 距为L，左端接一电阻R，其余电阻不计长为2L的导体棒ab 如图所示放置， 开始时ab棒与导轨垂直，在ab棒绕a点紧贴导 轨滑倒的过程中，试求通过电阻R的电荷量 解析：根据法拉第电磁感应定律，得： 通过R的平均电流： 所以通过R的电荷量： 答案： 点评：由此看出通过电阻R的电荷量与时间无关，也即是 说，与线圈的运动情况无关，只与磁通量的变化量及电路 的总电阻有关 题型训练 2如图所示，闭合导线框的质量可忽略不计，将它从如 图所示的位置匀速拉出匀强磁场若第一次用0.3 s时间拉出， 通过导线截面的电量为q1，第二次用0.9 s时间拉出，通过导线 截面的电量为q2.则( ) Aq1q2 Bq1q2 Cq1q2 D不能确定 解析：根据例题得到的结论可得C正确 答案：C EBLv往往用来计算闭合电路中的部分导体做切割磁 感线运动时的感应电动势如果再结合此式计算闭合电路中 的电流，求得的是瞬时电流；如果再结合安培力的公式F BIL计算该导体棒或与之串联的另外一导体棒所受的安培力 时，所求得的也是瞬时安培力这对于分析处理导体做切割 磁感线做变速运动的问题有很大的作用 题型三公式EBLv的用法研究 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间 距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质 量为m的金属杆(见图甲)，金属杆与导轨的电阻忽略不计；匀 强磁场竖直向下用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上 ，杆从静止开始运动，最终将做匀速运动当改变拉力的大 小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如图乙 已知m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，取重力加速度g10 m/s2. (1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？ (2)磁感应强度B为多大？ (3)由v F 图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？ 图甲 图乙 解析：(1)加速度减小的加速运动 (2)感应电动势EBLv 感应电流I 安培力FMBIL 由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用，匀速时合 力为零 有： 所以： 由图线可以得到直线的斜率k2，所以 (3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f，f2 N 若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦 因数0.4. 答案：(1)加速度减小的加速运动 (2)1 T (3)由截距可求得动摩擦因数0.4 点评：本题要注意过程的分析，即根据a ，随 着v的增大，a减小，故金属杆做加速度减小的加速运动， 到a0，即 时，金属杆的速度值最大，以此做 匀速直线运动本题还有一点要特别注意，每次作用力是 恒力，但各次作用力不同，故最大速度值不同，才画得v F 图却不能以为每次作用力是变力而出错 题型训练 3如图所示，竖直放置的U型导轨宽为L，上端串有电阻 R(导轨其余部分电阻不计)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于 纸面向外，金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计一切 摩擦从静止释放后ab保持水平下滑，试求ab下滑的最大速度 vm. 解析：释放瞬间ab只受重力作用，开始向下加速运动，随 着速度的增大，感应电动势E、感应电流I、安培力F都随 之增大，加速度随之减小当F增大到Fmg时，加速度变 为零，这时ab达到最大速度 根据法拉第电磁感应定律，有： EBLvm 根据闭合电路欧姆定律，有： 根据安培力公式，有： 结合平衡关系，解得： 答案： 警示 不能分清两公式的用法 如右图所示，在一个磁感应强度为B的匀强磁场中 ，有一弯成45角的金属导轨，且导轨平面垂直磁场方向导 电棒MN以速度v从导轨的O点处开始无摩擦地匀速滑动，速 度v的方向与Ox方向平行，导电棒 与导轨单位长度的电阻为r，试确定回路中感应电动势和 感应电流随运动时间t的表达式 错解：导电棒MN以速度v从O点向右移动，经时间t到达图示 的位置 这时 回路中