浙江省高中物理 第四章 电磁感应 第3课时 法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修32.ppt

第3课时法拉第电磁感应定律 研究选考 把握考情 知识点一电磁感应定律 基础梳理 1 感应电动势在 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 导体本身的电阻相当于 当电路断开时 无感应电流 但有感应电动势 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 跟穿过这一电路的磁通量的 成正比 电磁感应 电源 电源内阻 变化率 要点1法拉第电磁感应定律的理解 要点精讲 例1 有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装磁铁 磁场方向向下 并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈 下列说法正确的是 a 当列车运动时 通过线圈的磁通量会发生变化b 列车的速度越快 通过线圈的磁通量变化越快c 列车运行时 线圈中会产生感应电流d 线圈中的感应电动势的大小与列车速度无关 解析列车运动时安装在每节车厢底部的磁铁产生的磁场使通过线圈的磁通量发生变化 列车速度越快 通过线圈的磁通量变化越快 根据法拉第电磁感应定律可知 由于通过线圈的磁通量发生变化 线圈中会产生感应电动势 感应电动势的大小与通过线圈的磁通量的变化率成正比 与列车的速度有关 由以上分析可知 选项a b c正确 d错误 答案abc名师点睛磁通量的变化率 t决定感应电动势的大小 磁通量 最大 感应电动势不一定最大 磁通量为零 感应电动势不一定为零 d 穿过线圈的磁通量 等于0 所产生的感应电动势就一定为0 跟踪训练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 越大 所产生的感应电动势就越大b 穿过线圈的磁通量的变化量 越大 所产生的感应电动势就越大 答案c 要点2法拉第电磁感应定律的应用 例2 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 转轴垂直于磁场 若线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图1所示 则 图1a 线圈中0时刻的感应电动势最大b 线圈中t1时刻的感应电动势最大c 线圈中0至t1时间内平均感应电动势为0 4vd 线圈中t1至t2时间内感应电动势逐渐减小 解析单匝线圈产生的感应电动势取决于磁通量的变化率 而磁通量的变化率在 t图象中实际上是图线上各点切线的斜率 0时刻斜率最大 t1时刻斜率最小 因此0时刻的感应电动势最大 而t1时刻的感应电动势为0 从0到t1时刻 所用时间为0 005s 磁通量改变了2 10 3wb 则磁通量的变化率为0 4wb s 因此感应电动势为0 4v 从t1至t2时间内 图线的斜率逐渐增大 所以感应电动势也逐渐增大 故正确选项为a c 答案ac 答案b 跟踪训练2 如图2所示 一正方形线圈的匝数为n 边长为a 线圈平面与匀强磁场垂直 且一半处在磁场中 在 t时间内 磁感应强度的方向不变 大小由b均匀地增大到2b 在此过程中 线圈中产生的感应电动势为 图2 知识点二导体切割磁感线时产生的感应电动势 导体垂直于磁场运动 b l v两两垂直时 如图3所示 感应电动势e 基础梳理 图3 blv 要点精讲 1 在公式e blv中 l是指导体棒的有效切割长度 即导体棒在垂直于速度v方向上的投影长度 如图4所示的几种情况中 感应电动势都是e blv 图4 2 公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度 当导线不动而磁场运动时 也有感应电动势产生 3 该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论 通常用来求导线运动速度为v时的瞬时感应电动势 随着v的变化 e也相应变化 若v为平均速度 则e也为平均感应电动势 例3 如图5所示 pqrs为一正方形导线框 它以恒定速度向右进入以mn为边界的匀强磁场 磁场方向垂直于线框平面 边界mn与线框的边成45 角 e f分别为ps和pq的中点 关于线框中的感应电流 正确的说法是 图5 a 当e点经过边界mn时 线框中感应电流最大b 当p点经过边界mn时 线框中感应电流最大c 当f点经过边界mn时 线框中感应电流最大d 当q点经过边界mn时 线框中感应电流最大解析当p点开始进磁场时 r点也开始进磁场 这是因为pr连线与mn平行 这时切割磁感线的有效长度为最大 等于rs 所以 回路产生的感应电动势最大 电流也最大 选项b正确 答案b 例4 如图6所示 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路 虚线mn右侧有磁感应强度为b的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右匀速进入磁场 直径cd始终与mn垂直 从d点到达边界开始到c点进入磁场为止 下列结论正确的是 图6 答案cd 知识点三反电动势 1 电动机转动时 线圈中会产生 它的作用是 线圈的转动 线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能 电能转化为 2 若电动机工作时由于机械阻力过大而停止转动 这时就没有了 线圈中电流会很大 可能会把电动机 这时应立即 进行检查 基础梳理 反电动势 阻碍 其他形式能 反电动势 烧毁 切断电源 即学即练 关于反电动势 下列说法中正确的是 a 只要线圈在磁场中运动就能产生反电动势b 只要穿过线圈的磁通量变化 就产生反电动势c 电动机在转动时线圈内产生反电动势d 反电动势就是发电机产生的电动势解析反电动势是与电源电动势相反的电动势 其作用是削弱电源的电动势 产生反电动势的前提是必须有电源存在 故c正确 答案c 1 关于感应电动势的大小 下列说法正确的是 a 穿过闭合电路的磁通量最大时 其感应电动势一定最大b 穿过闭合电路的磁通量为零时 其感应电动势一定为零c 穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定为零d 穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定不为零解析磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系 选项a b错误 当磁通量由不为零变为零时 闭合电路的磁通量一定改变 一定有感应电流产生 有感应电流就一定有感应电动势 选项c错误 d正确 答案d 2 如图7所示 闭合开关s 两次将条形磁铁插入闭合线圈 第一次用时0 2s 第二次用时0 4s 并且两次条形磁铁的起始和终止位置相同 则 a 第一次线圈中的磁通量变化较快b 第一次电流表g的最大偏转角较大c 第二次电流表g的最大偏转角较大d 若断开s 电流表g均不偏转 故两次线圈两端均无感应电动势 图7 解析两次线圈的磁通量变化相同 第一次时间短 则第一次线圈中磁通量变化较快 选项a正确 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比 磁通量的变化率大 感应电动势大 产生的感应电流也大 选项b正确 选项c错误 断开开关 电流表不偏转 可知感应电流为零 但感应电动势不为零 选项d错误 答案ab 3 为了利用海洋资源 海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速 假设海洋某处的地磁场磁感应强度竖直分量为0 5 10 4t 水平分量为0 3 10 4t 水流是南北流向 将两个电极一东一西竖直插入此处海水中 若两电极相距10m 与两电极相连的灵敏电压表读数为0 3mv 则海水的流速大小为 a 6m sb 60cm sc 1m sd 10cm s解析海水南北流动 将切割竖直分量的磁场 从而产生感应电动势 由法拉第电磁感应定律可得 u b竖直lv 解得速度v 0 6m s 60cm s 答案b 4 在图8中 ef gh为平行的金属导轨 其电阻不计 r为电阻 c为电容器 ab为可在ef和gh上滑动的导体横杆 有匀强磁场垂直于导轨平面 若用i1和i2分别表示图中该处导线中的电流 则当横杆ab 图8a 匀速滑动时 i1 0 i2 0b 匀速滑动时 i1 0 i2 0c 加速滑动时 i1 0 i2 0d 加速滑动时 i1 0 i2 0 解析导体横杆水平运动时产生感应电动势 对整个电路 可把导体横杆ab看做电源 等效电路如下图所示 当导体横杆匀速滑动时 电动势e不变 故i1 0 i2 0 当导体横杆加速运动时 电动势e不断变大 电容器不断充电 故i1 0 i2 0 答案d 5 如图9所示 匀强磁场的磁感应