湖北省监利县第一中学高考物理 法拉第电磁感应定律自感复习学案.doc

法拉第电磁感应定律 自感【学习目标】1. 知道感应电动势产生原因，理解法拉第电磁感应定律，能利用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小2. 能利用e=blv解决导体切割磁感线产生的各种感应电动势 3. 了解法拉第电磁感应定律在日常生活中的应用自感、互感、电磁阻尼、电磁驱动 【使用说明和学法指导】1、通读课本相关内容，完成知识梳理部分。2、不懂的位置红笔标注疑问。知识梳理(限时10分钟)知识点一法拉第电磁感应定律1. 感应电动势 (1)概念：在_中产生的电动势(2)产生条件：穿过回路的_发生改变，与电路是否闭合_(3)方向判断：感应电动势的方向用_或_判断 2. 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_成正比(2)公式：en，其中n为_(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守_定律，即i.(4)导体切割磁感线时的感应电动势动生电动势切割方式电动势表达式说明垂直切割e_导体棒与磁场方向垂直，磁场为匀强磁场式中l为导体切割磁感线的有效长度旋转切割中导体棒的平均速度等于中点位置的线速度l倾斜切割e_ (为v与b的夹角)旋转切割以一端为轴eblbl2知识点二自感、涡流 1. 互感现象 两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的_会在另一个线圈中产生_的现象.例如：变压器。2. 自感现象 由于通过导体自身的_而产生的电磁感应现象3. 涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生_，这种电流像水的旋涡，所以叫涡流(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到_，安培力的方向总是_导体的运动(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生_使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来交流感应电动机就是利用_的原理工作的(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了_的推广应用探究一 对法拉第电磁感应定律的理解1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()a. 感应电动势的大小与线圈匝数无关 b. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大c. 穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大d. 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2. ( ) 感应电动势的概念如图所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势，下列论述正确的是() a. 图a中回路产生的感应电动势恒定不变b. b中回路产生的感应电动势一直在变大c. 图c中回路在0t1时间内产生的感应电动势小于在t1t2时间内产生的感应电动势d. 图d中回路产生的感应电动势先变小再变大 3.如图甲所示，一个阻值为r，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和b0，导线的电阻不计求0至t1时间内 (1)过电阻r1的电流大小和方向；(2)通过电阻r1的电荷量q及电阻r1上产生的热量q 小结：1.通过电阻的电荷量q=it，但与时间无关，其中的i为通过r1的平均电流，故q= 。2.要求产生热量时，需要使用焦耳定律q=i2rt，其中i为通过r的有效电流。探究二 e=blv的灵活应用4. ( ) 2012课标全国卷如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为b0.使该线框从静止开始绕过圆心o、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为 a. b. c. d. 5.( ) (多选)半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为r0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为b.杆在圆环上以速度v平行于直径cd向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心o开始，杆的位置由确定，如图所示则 a0时，杆产生的电动势为2bavb时，杆产生的电动势为bavc0时，杆受的安培力大小为d时，杆受的安培力大小为6. 如图所示磁感应强度b0.2 t的匀强磁场中有一折成30角的金属导轨aob，导轨平面垂直于磁场方向一条直导线mn垂直ob方向放置在导轨上并接触良好当mn以v4 m/s从导轨o点开始向右平动时，若所有导体单位长度的电阻r0.1 /m，求：(1)经过时间t后，闭合回路的感应电动势的瞬时值； (2)在时间t内，闭合回路的感应电动势的平均值； (3)闭合回路中的瞬时电流大小和方向小结：1.e=blv中的l为有效长度。2.公式的选用：en、e=blv哪个式子可以用于求感应电动势的瞬时值？哪个式子可以用于求感应电动势的平均值？探究三 自感7. ( ) (多选)如图所示的电路中，a1和a2是完全相同的灯泡，线圈l的电阻可以忽略下列说法中正确的是a. 合上开关k接通电路时，a2先亮，a1后亮，最后一样亮b. 合上开关k接通电路时，a1和a2始终一样亮c. 断开开关k切断电路时，a2立刻熄灭，a1过一会儿才熄灭d. 断开开关k切断电路时，a1和a2都要过一会儿才熄灭当堂检测8. ( )如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒水平抛出，在整个过程中不计空气阻力，则金属棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小 a. 逐渐增大 b. 逐渐减小c. 保持不变 d. 无法判断9.交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为s，匀强磁场的磁感应强度为b，匀速转动的角速度为，线圈电阻为r，外电路电阻为r.当线圈处于中性面时开始计时，逆时针匀速转动180过程中，求：(1)通过r的电荷量q；(2)写出r两端的电压瞬时值的表达式；(3)r上产生的电热q；(4)外力做的功w.9.2法拉第电磁感应定律 自感1.解析：根据法拉第电磁感应定律en，感应电动势的大小与线圈的匝数、磁通量的变化率(磁通量变化的快慢)成正比，所以a、b选项错误，c正确；因不知原磁场变化趋势(增强或减弱)，故无法用楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向，d错误答案：c2.解析：磁通量随时间t变化的图象中，斜率表示感应电动势，所以图a中不产生感应电动势，图b中产生恒定的感应电动势，图c中0t1时间内的感应电动势大于t1t2时间内的感应电动势，图d中感应电动势先变小再变大综合分析知，选项d正确 答案：d3. 解题探究在求解该题时，应明确：(1)公式ens中的s应为_ 提示：线圈在磁场范围内的有效面积(2)公式qit中的i应为_ 提示：流过电阻的平均电流尝试解答(1)方向由b到a(2)(1)穿过闭合线圈的磁场的面积为sr由题图乙可知，磁感应强度b的变化率的大小为根据法拉第电磁感应定律得：enns由闭合电路欧姆定律可知流过电阻r1的电流为i再根据楞次定律可以判断，流过电阻r1的电流方向应由b到a(2)0至t1时间内通过电阻r1的电荷量为qit1电阻r1上产生的热量为qi2r1t14.解析：先求出线框转动半周时产生的感应电动势，再由此求出磁通量的变化率.设圆的半径为l，电阻为r，当线框以角速度匀速转动时产生的感应电动势e1b0l2.当线框不动，而磁感应强度随时间变化时e2l2，由得b0l2l2，即，故c项正确5. 解题探究(1)时，杆切割的有效长度多大？ (2)0时和时，电路的总电阻各为多大？时，r(2)ar0ar0(aa)r0尝试解答选_.0时，杆在cd位置，产生的电动势为eb2av2bav，通过杆的电流为i，杆受到的安培力为fbi2a，a项正确，c项错误；时，杆切割的有效长度为a，产生的电动势为ebav，电路的总电阻为r(2)ar0ar0ar0ar0，通过杆的电流为i，杆受到的安培力为fbia，b项错误，d项正确6.解析：(1)设运动时间t后，在ob上移动svt4t，mn的有效长度lstan30t；感应电动势瞬时值eblv0.2t4 v1.85t v(2)这段时间内感应电动势的平均值eblv0.24 v0.92t v (3)随着t增大，回路电阻增大，当时间为t时，回路总长度l4t()t m10.9t m，回路总电阻rlr10.9t0.1 1.09t ，回路总电流i a1.69 a，电流大小恒定，方向沿逆时针方向7.解析：合上开关，a2立刻就亮了，受自感作用，a1灯逐渐变亮，两灯相同，线圈电阻忽略，稳定后流过两灯的电流相同，断开开关时，两灯和线圈组成闭合回路，线圈的自感作用使电流从原来的值逐渐减小，两灯均慢慢熄灭答案：ad8.解析：当导体切割磁感线时感应电动势的大小为eblv，其中v指的是导体沿垂直于磁场方向的分速度大小，对应于本题金属棒水平方向的分速度v0，所以导体棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小eblv0，大小保持不变答案：c9. 解析：本题考查交流电的平均值、瞬时值和有效值的意义，意在考查学生正确区分相似概念的能力(1)通过电阻r的电荷量qt由闭合电路欧姆定律得，由法拉第电磁感应定律得，nbs(bs)2bs联立以上四式得：q(2)线圈由中性面