2017_2018学年高中物理电磁感应与现代社会学案4探究感应电动势的大小同步备课课件沪科版.pptx

第1章电磁感应与现代生活 4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E BLv或E BLvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势 内容索引 知识探究 达标检测 知识探究 1 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 较小 较大 表2 较大 较小 较大 较小 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 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 答案 2 感应电动势的大小跟磁通量变化的大小有关吗 感应电动势的大小跟磁通量变化的大小无必然联系 答案 3 感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关吗 磁通量变化相同 但磁通量变化越快 感应电动势越大 答案 4 磁场方向对感应电动势的大小是否有影响 磁场方向对感应电动势的大小没有影响 答案 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 2 公式 E n 其中n为 总是取值 此公式一般用来表示 t时间内感应电动势的 变化率 绝对 线圈匝数 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 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 E n有两种常见形式 线圈面积S不变 磁感应强度B均匀变化 E nS 磁感应强度B不变 线圈面积S均匀变化 E nB 其中是 t图像上某点切线的 为B t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 如果电路没有闭合 这时虽然没有 但感应电动势依然存在 斜率 没有 感应电流 电源 例1下列几种说法中正确的是A 线圈中磁通量变化越大 线圈中产生的感应电动势一定越大B 线圈中磁通量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大C 线圈放在磁场越强的位置 线圈中产生的感应电动势一定越大D 线圈中磁通量变化越快 线圈中产生的感应电动势一定越大 答案 解析 本题考查对法拉第电磁感应定律的理解 关键是抓住感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比 感应电动势的大小和磁通量的大小 磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系 它由磁通量的变化率决定 故选D 例2如图2甲所示的螺线管 匝数n 1500匝 横截面积S 20cm2 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 答案 解析 图2 1 2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少 8 10 3Wb 磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的 则 1 B1S 2 B2S 2 1 所以 BS 6 2 20 10 4Wb 8 10 3Wb 2 磁通量的变化率多大 答案 解析 4 10 3Wb s 图2 答案 解析 6V 根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小E n 1500 4 10 3V 6V 图2 3 线圈中感应电动势的大小为多少 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时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1 如图所示 这时线框面积的变化量为 S Lv t穿过闭合电路磁通量的变化量为 B S BLv t根据法拉第电磁感应定律得E BLv 1 当导体平动切割磁感线时 即B L v两两垂直时 如图4所示 E BLv 垂直 图4 2 公式中L指 即导体在与v垂直的方向上的投影长度 有效切割长度 图5 R 如图6所示 如果长为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v1 vsin 和平行于磁感线的分量v2 vcos 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E BLv1 BLvsin 例3如图7所示 PQRS为一正方形导线框 它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中 磁场方向垂直线框平面 MN边界与线框的边QR所在的水平直线成45 角 E F分别为PS和PQ的中点 关于线框中的感应电流A 当E点经过边界MN时 感应电流最大B 当P点经过边界MN时 感应电流最大C 当F点经过边界MN时 感应电流最大D 当Q点经过边界MN时 感应电流最大 图7 答案 解析 当P点经过边界MN时 有效切割长度最长 感应电动势最大 所以感应电流最大 例4试写出如图8所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式 导线长均为l 速度为v 磁感应强度均为B 图 3 4 中导线垂直纸面 1 E 0 2 E Blv 3 E 0 4 E Blvcos 图8 答案 达标检测 2 1 对法拉第电磁感应定律的理解 多选 如图9所示 闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度随时间变化 下列说法正确的是A 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流可能减小B 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流一定增大C 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流一定增大D 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流可能不变 1 2 3 由法拉第电磁感应定律可知 感应电流的大小取决于磁通量的变化率 与磁感应强度的增与减无关 选项A D正确 答案 解析 图9 2 公式E n的应用 多选 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 转轴垂直于磁场 若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图10所示 则O D过程中A 线圈中O时刻感应电动势最大B 线圈中D时刻感应电动势为零C 线圈中D时刻感应电动势最大D 线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0 4V 图10 答案 解析 1 2 3 1 2 3 3 公式E BLv的应用 如图11所示 在竖直向下的匀强磁场中 将一个水平放置的金属棒ab以水平初速