xx届高考物理第一轮复习法拉第电磁感应定律学案

1 / 9 XX 届高考物理第一轮复习法拉第电磁感应定律学案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第二课时法拉第电磁感应定律 【教学要求】 1理解法拉第电磁感应定律。 2理解计算感应电动势的两个公式 E=BLv和的区别和联系，并应用其进行计算。（对公式 E=BLv的计算，只限于 L 与 B、v 垂直的情况）。 【知识再现】 一、感应电动势： 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那一部分导体相当于电源，当电路断开时，无感应电流，但仍有感应电动势。 二、法 拉第电磁感应定律： 1、内容：电路中的感应电动势大小，跟穿过这一电路的_成正比。 2、公式： E n/t 。 3、 E n/t 计算的是感应电动势的平均值，可以理解为 E nBS/t ，或 E nSB/t 。 2 / 9 三、导体做切割磁感线时感应电动势大小的计算： 1、公式： E BLV 2、条件： 匀强磁场， LB ， VL 3、注意： L 为导体 “ 有效 ” 切割磁感线的等效长度 V为导体切割磁感线的速度，一般导体各部分切割磁感线的速度相同。 电势高低的判断 ：电源内部的电流是从低电势点流向高电势点。 4、对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况， V指平均速度如图所示，一长为 L 的导体杆 Ac 绕 A 点在纸面内以角速度 匀速转动，转动的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为 B则 Ac各部分切割磁感线的速度不相等， vA 0， vc L ，而且 Ac 上各点的线速度大小与半径成正比，所以 Ac 切割的速度可以用其平均切割速度，即 v=vc/2=L/2 ，故 E=BL2/2 。 知识点一磁通量 、磁通量的变化量 及磁通量的变化率 /t 的关系 【应用 1】矩形 形线框 abcd 绕 oo轴在磁感强度为的匀强磁场中以 2r s 的转速匀速转动，已知 ab=20cm，bd=40cm，匝数为 100匝，当线框从如图示位置开始转过 90 ，则 （ 1）线圈中磁通量的变化量 等于多少？ 3 / 9 （ 2）磁通量平均变化率为多少？ （ 3）线圈中产生的平均感应电动势 E 为多少？ 导示：（ 1）转过 90 ， =BS -0=10 -2Wb； （ 2） t=T/4= ， /t=/s ； （ 3） E n/t= 。 知识点二 E n/t 与 E BLV的比较 1研究对象不同：前 者是一个回路（不一定闭合），后者是一段直导线（或等效成直导线） 2.适用范围不同：前者具有普适性，无论什么方式引起 的变化都适用，计算的是整个回路的感应电动势后者只适用于一段导线切割磁感线的情况，计算的是切割磁感线的这段导体两端的电动势 3条件不同：前者不一定是匀强磁场，可以是 变化，可以是 B 变化，可以是 S 变化，也可以是 S 和 B 都变化。后者L,v,B之间应取两两互相垂直的分量，可采用投影的办法 4.意义不同：前者求的是平均电动势，后者求的是瞬时电动势，当 v 取平均位时，也可求平均电动势 5.使用情况不同： (1)求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时，两个公式都可 (2）求解某一过程（或某一段时间）内的电动势，平均电流，通过导体某一横截面的电荷量等问题，应选用 En/t 。 4 / 9 (3)求解某一时刻（或某一位置）的电动势，瞬时电流、功率及某段时间内的电功、电热等问题，应选用 E=BLv。 【应用 2】如图所示，足够长的两光滑导轨水平放置，两条导轨相距为 d，左端 mN 用阻值不计的导线相连，金属棒 ab可在导轨上滑动，导轨单位长度的电阻为 r0，金属棒 ab 的电阻不计。整个装置处于竖直向下的均匀磁 场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增加， B=kt，其中 k 为常数。金属棒 ab在水平外力的作用下，以速度 v 沿导轨向右做匀速运动， t=0时，金属棒 ab 与 mN相距非常近求： （ 1）当 t=to时，水平外力的大小 F （ 2）同学们在求 t=to时刻闭合回路消耗的功率时，有两种不同的求法： 方法一： t=to时刻闭合回路消耗的功率 P=Fv 方法二：由 Bld=F，得： （其中 R 为回路总电阻） 这两种方法哪一种正确 ?请你做出判断，并简述理由 导示 :（ 1）回路中的磁场变化和导体切割磁感线都产生感应电动 势，据题意，有 ； 联立求解得 又得 所以，即 （ 2）方法一错，方法二对； 5 / 9 方法一认为闭合回路所消耗的能量全部来自于外力所做的功，而实际上磁场的变化也对闭合回路提供能量。 方法二算出的 I 是电路的总电流，求出的是闭合回路消耗的总功率。 类型一求感应电动势的两种方法 1、 E n/t ，它计算的是感应电动势的平均值，可以理解为 E nBS/t ，或 E nSB/t 。 2、 E BLV。 条件： 匀强磁场， LB ， VL 。 【例 1】（盐城中学 08 届高三年级 12 月份测试题）如图所示，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距 d 为，左端通过导线与阻值为 2的电阻 R 连接，右端通过导线与阻值为 4的小灯泡 L 连接，在 cDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场， cE 长为 2m， cDEF 区域内磁场的磁感应强度 B 随时间变化如图所示，在 t 0 时，一阻值为 2的金属棒在恒力 F 作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动，当金属棒从 AB位置运动到 EF位置过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求： （ 1）通过小灯泡的电流强度； （ 2）恒力 F 的大 小； （ 3）金属棒的质量。 6 / 9 导示：（ 1）金属棒未进入磁场时， R总 RL R/2 5，E1 t SBt， IL E1/R总， （ 2）因灯泡亮度不变，故 4s末金属棒进入磁场时刚好匀速运动。 I IL IR IL ILRLR， F FA BId， （ 3） E2 I（ R RRLR RL） 1V， v E2Bd 1m/s， a vt /s2， m Fa。 本题考查了两类电动势的计算方法：即感生电动势和动生 电动势。关键是抓住 “ 灯泡的亮度没有变化 ” 。 类型二感应电荷量的计算 回路中发生磁通变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流，在 t 内迁移的电量（感应电量）为： q=It=Et/R=/R 仅由回路电阻和磁通变化决定，与发生磁通变化的时间无关。因此，当用一根磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时，线圈里积聚的感应电量相等但快插与慢插时产生的感应电动势、感应电流不同，外力做的功也不同 【例 2】如图，金属杆 mN 和 PQ间距为 L， mP间连有电阻 R，竖直放置在垂直纸 面的匀强磁场中，磁感应强度为 B，有一7 / 9 金属棒 AB，长为 2L， A 端始终与 PQ接触，棒紧靠 mN滑倒求此过程中通过 R 的电量（其他电阻不计） 导示 :根据 E /t ， I=E/R， q=It得， q=/R=BL2/2R 。 追问：若在 NQ处连接一个电容为 c 的电容器，已知 AB棒角速度为 ，则通过 R 的电量又是多少？ 1、（东海高级中学 08 届高三第四次月考卷）如图所示，两根相距为 L 的平行直导轨 ab、 cd， b、 d 间连有一固定电阻 R，导轨电阻可忽略不计。 mN为放在 ab和 cd上的一导体杆，与ab垂 直，其电阻也为 R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。现对 mN 施力使它沿导轨方向以速度 v（如图）做匀速运动。令 U 表示 mN两端电压的大小，则（） A U=Blv/2 流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d B U=Blv/2 流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b c U=Blv流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d D U=Blv流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b 2、一个 N 匝圆线圈，放在磁感强度为 B 的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成 30 角，磁感强度随 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 () 8 / 9 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 3、（启东中学 XX 届高三第三次月考）某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边，当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。 （ 1）在图 像记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是。 （ 2）圆盘匀速转动时的周期是 s。 （ 3）该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈，当测得磁感