2018至2019版高中物理第1章电磁感应与现代生活1.3探究感应电动势的大小学案沪科版.docx

1.3探究感应电动势的大小目标定位 1.能区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率.2.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能应用于计算感应电动势的大小.3.能够运用EBLv或EBLvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势一、法拉第电磁感应定律实验探究：感应电动势大小与磁通量变化的关系实验装置如图1所示，根据实验结果完成表格(填“较大”或“较小”)，然后回答下列问题图1表1同样速度快速插入线圈不同速度插入线圈一条磁铁两条磁铁一条磁铁两条磁铁指针摆动角度相对_相对_角度大小和磁铁条数无必然联系表2一条磁铁缓慢插入线圈一条磁铁快速插入线圈N极向下S极向下N极向下S极向下指针摆动角度_(1)在实验中，为什么可以用电流表指针偏转角度大致判断感应电动势的大小？(2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小有关吗？(3)感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关吗？(4)磁场方向对感应电动势的大小是否有影响？答案较小较大较小较小较大较大(1)穿过闭合电路的变化产生E感产生I感由闭合电路欧姆定律I知，当电路的总电阻一定时，E感越大，I感越大，指针偏转角度越大(2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小无必然联系(3)磁通量变化相同时，磁通量变化越快，感应电动势越大(4)磁场方向对感应电动势的大小没有影响要点总结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公式：En，其中n为线圈匝数，总是取绝对值此公式一般用来表示t时间内感应电动势的平均值3对法拉第电磁感应定律的理解(1)磁通量的变化率和磁通量没有(填“有”或“没有”)直接关系很大时，可能很小，也可能很大；0时，可能不为0.(2)En有两种常见形式：线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：EnS.磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：EnB.(其中是t图像上某点切线的斜率，为Bt图像上某点切线的斜率)(3)产生感应电动势的那部分导体相当于电源如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在例1关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 ()A穿过线圈的磁通量最大时，所产生的感应电动势就一定最大B穿过线圈的磁通量的变化量增大时，所产生的感应电动势也增大C穿过线圈的磁通量等于0，所产生的感应电动势就一定为0D穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大答案D解析根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量及磁通量的变化量没有必然联系当磁通量很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而增大时，可能减小如图所示，t1时刻，最大，但E0；0t1时间内增大，但减小，E减小；t2时刻，0，但最大，E最大故D正确例2如图2甲所示的螺线管，匝数n1 500匝，横截面积S20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化图2(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？(2)磁通量的变化率多大？(3)线圈中感应电动势的大小为多少？答案(1)8103 Wb(2)4103 Wb/s(3)6 V解析(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则1B1S，2B2S，21，所以BS(62)20104 Wb8103 Wb(2)磁通量的变化率为 Wb/s4103 Wb/s(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小En1 5004103 V6 V.二、导体切割磁感线时的感应电动势如图3所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，ab以速度v匀速垂直切割磁感线，求回路中产生的感应电动势图3答案设在t时间内导体由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时闭合电路面积的变化量为SLvt穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBLvt根据法拉第电磁感应定律得EBLv.要点总结1当导体平动垂直切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如图4所示)EBLv.图42公式中L指有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度图5图5甲中的有效切割长度为：Lsin ；图乙中的有效切割长度为：L；图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，LR；沿v2的方向运动时，LR.延伸思考如图6所示，如果处在匀强磁场(磁感应强度为B)中的长为L的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角(90)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？图6答案如图所示，可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1vsin 和平行于磁感线的分量v2vcos .后者不切割磁感线，不产生感应电动势；前者切割磁感线，产生的感应电动势为EBLv1BLvsin .例3如图7所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知abbcL，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差大小为()图7ABLv BBLvsin CBLvcos DBLv(1sin )答案B解析杆切割磁感线的有效长度为Lsin ，故B正确例4如图8所示，水平放置的两平行金属导轨相距L0.50 m，左端接一电阻R0.20 ，磁感应强度B0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，长度也为0.50 m的导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒接触良好且电阻均可忽略不计当ac棒以v4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：图8(1)ac棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小和方向答案见解析解析(1)ac棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为EBLv0.400.504.0 V0.80 V.(2)回路中感应电流大小为I A4.0 A.(3)ac棒受到的安培力大小为F安BIL0.404.00.50 N0.80 N，由右手定则知，ac棒中感应电流由c流向a.由左手定则知，安培力方向水平向左由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F外F安0.80 N，方向水平向右1(对法拉第电磁感应定律的理解)如图9所示，半径为R的n匝线圈套在边长为l的正方形abcd之外，匀强磁场垂直穿过该正方形，当磁场以的变化率变化时，线圈产生的感应电动势的大小为()图9AR2 Bl2CnR2 Dnl2答案D解析由题意可知，线圈中磁场的面积为l2，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势大小为Ennl2，故只有选项D正确2(公式En的应用)(多选)如图10甲所示，线圈的匝数n100匝，横截面积S50 cm2，线圈总电阻r10 ，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示规律变化，则在开始的0.1 s内()图10A磁通量的变化量为0.25 WbB磁通量的变化率为2.5102 Wb/sCa、b间电压为0D在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A答案BD解析通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，由于0时刻和0.1 s时刻的磁场方向相反，则磁通量穿入的方向不同，则(0.10.4)50104 Wb2.5103 Wb，A项错误；磁通量的变化率Wb/s2.5102 Wb/s，B项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为En2.5 V且恒定，C项错误；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I A0.25 A，D项正确3(公式EBLv的应用)如图11所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将