粤教版选修32 第1章 第4节　法拉第电磁感应定律 学案.doc

第四节法拉第电磁感应定律学 习 目 标知 识 脉 络1.理解感应电动势，知道感应电动势与感应电流的区别与联系2理解电磁感应定律的内容和数学表达式(重点)3理解导体垂直切割磁感线时感应电动势的数学表达式及其与一般表达式的区别4会用电磁感应定律解决有关问题(重点、难点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、影响感应电动势大小的因素1感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源在产生感应电流的电路中，即使电路不闭合，没有感应电流，感应电动势依然存在2探究影响感应电动势大小的因素(1)猜想依据感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化(2)猜想与假设可能与磁通量的变化有关；可能与完成一定的磁通量变化所用的时间有关(3)制订计划与设计实验方法：控制变量法程序：先控制时间不变，探究穿过回路的磁通量变化时，感应电动势的大小如何变化；再控制，探究器材：灵敏电流计、螺线管、条形磁铁(2根)、导线若干(4)信息收集与归纳实验条件控制通过改变所用条形磁铁的个数，改变螺线管中磁通量的变化量.通过改变条形磁铁插入或拔出螺线管的快慢，改变螺线管中磁通量变化所用的时间t.影响感应电动势的因素实验表明：感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关，即磁通量的变化率，用表示二、法拉第电磁感应定律1内容电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比2公式en，n为线圈匝数，是磁通量的变化量3单位的单位是韦伯，t的单位是秒，e的单位是伏特4电磁感应现象的本质在电磁感应现象里，一定产生感应电动势，不一定产生感应电流，是否产生感应电动势才是电磁感应现象的本质三、导体棒切割磁感线时的感应电动势1磁场方向、导体棒与导体棒的运动方向三者两两相互垂直时，eblv.2.如图141所示，导体棒与磁场方向垂直，导体棒的运动方向与导体棒本身垂直，但与磁场方向夹角为时，eblvsin .图1413单位关系1 v1 t1 m1 m/s.基础自测1思考判断(1)决定闭合电路中感应电动势大小的因素是磁通量的变化量()(2)闭合电路中感应电动势的大小由磁通量的变化率决定()(3)穿过闭合回路的磁通量越大，感应电动势越大()(4)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()(5)穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零()(6)对于eblv中的b、l、v三者必须相互垂直()(7)导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动势一定越大()(8)当b、l、v三者大小、方向均不变时，在t时间内的平均感应电动势和它在任意时刻产生的瞬时感应电动势相同()【提示】(1)感应电动势的大小与磁通量无关(3)磁通量越大，感应电动势不一定越大(5)磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零，故感应电动势的不一定为零(7)若速度与磁场平行，感应电动势为零2(多选)下列关于感应电动势的说法中，正确的是()【导学号：97752021】a只要回路内磁通量发生变化，就会有感应电动势产生b只要回路内磁通量发生变化，就会有感应电流产生c导体棒无论沿哪个方向切割磁感线都会有感应电动势产生d导体棒必须垂直于磁场方向运动才会有感应电动势产生ac只要回路内磁通量变化，就可以产生感应电动势；而只有在闭合回路中，磁通量发生变化，才产生感应电流，故a正确，b错误；无论导体棒沿什么方向切割磁感线，磁场在垂直于导体棒方向都有分量，所以都会有感应电动势产生，故c正确，d错误3穿过一个内阻为1 的10匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减少2 wb，则线圈中()a感应电动势每秒增加2 vb感应电动势每秒减少2 vc磁通量的变化率为2 wb/sd感应电流为2 ac磁通量的变化率2 wb/s，c正确；由en得e102 v20 v，感应电动势不变，a、b错误；由i得i a20 a，d错误4如图142所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为blv的是() 【导学号：97752022】甲乙丙丁图142a只有乙和丁b甲、乙、丁c甲、乙、丙、丁d只有乙b题图甲中v、l、b两两垂直，则金属导体产生的感应电动势e甲blv.题图乙中金属导体的有效长度为l，产生的感应电动势e乙blv.题图丙中金属导体有效长度为lsin ，产生的感应电动势e丙blvsin .题图丁中金属导体的有效长度为l，产生的感应电动势e丁blv.合 作 探 究攻 重 难影响感应电动势大小的因素1感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系，和电路的电阻r无关2在t图象中，磁通量的变化率是图象上某点切线的斜率3感应电动势与感应电流的比较比较项目感应电动势e感应电流i定义在电磁感应现象中产生的电动势在电磁感应现象中产生的电流产生条件磁通量发生变化，与电路是否闭合无关电路闭合，磁通量发生变化大小决定因素闭合电路内磁通量变化的快慢，与外电路无关感应电动势与电路的具体组成因果关系感应电动势是原因和本质，感应电流是结果和现象数学关系遵循闭合电路欧姆定律，即i(多选)关于感应电流和感应电动势的关系，下列叙述中正确的是()a电路中有感应电流，一定有感应电动势b电路中有感应电动势，不一定有感应电流c两个不同电路中，感应电动势大的其感应电流也大d两个不同电路中，感应电流大的其感应电动势也大ab有感应电流则磁通量一定变化，因此一定有感应电动势，选项a正确；电路中有感应电动势，若电路不闭合，则无感应电流，故b项正确；两个不同电路，总阻值不一定相等，由i，当e大时，若总阻值rr也很大，则电流可能较小，故c、d两项均错感应电动势和感应电流产生条件的比较(1)导体棒只要切割磁感线，就产生感应电动势，与电路是否闭合无关(2)感应电流产生必须具备两个条件：闭合回路；磁通量发生变化针对训练1关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是() 【导学号：97752023】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d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正确法拉第电磁感应定律1en一般用来求t时间内感应电动势的平均值，其中n为线圈匝数，取绝对值2常见感应电动势的计算式：(1)线圈面积s不变，磁感应强度b均匀变化：ens.(2)磁感应强度b不变，线圈面积s均匀变化：enb.(3)磁感应强度b、垂直于磁场的回路面积s均发生变化：en.如图143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，则：甲乙图143(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？思路点拨：由乙图读出2 s初、末的磁感应强度，计算磁通量变化bt图线斜率为磁场变化率由ens计算电动势【解析】(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则1b1s2b2s21，所以bs(62)20104 wb8103 wb.(2)磁通量的变化率为 wb/s.4103 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.【答案】(1)8103 wb(2)4103wb/s(3)6 v应用en 时应注意的三个问题(1)此公式适用于求平均感应电动势(2)计算感应电动势大小时，取绝对值不涉及正、负(3)s，为t图象的斜率，为bt图象的斜率针对训练2(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化图象如图144所示，则() 【导学号：97752024】图144a在t0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大b在t1102 s时，感应电动势最大c在t2102 s时，感应电动势为零d在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零bc由法拉第电磁感应定律知e，故t0及t2102s时刻，e0，a错，c对t1102s，e最大，b对.02102s，0，e0，d错导体棒切割磁感线时的感应电动势1对公式eblvsin 的理解(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个特例，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则e为平均电动势(2)当b、l、v三个量方向相互垂直时，eblv；当有任意两个量的方向平行时，e0.(3)式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度如图145所示，导体切割磁感线的情况应取与b和v垂直的等效直线长度，即ab两点间的距离图145(4)公式中的v应理解为导体和磁场的相对速度，当导体不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生2en与eblvsin 的区别和联系eneblvsin 区别(1)求的是t时间内的平均感应电动势，e与某段时间或某个过程相对应(1)求的是瞬时感应电动势，e与某个时刻或某个位置相对应(2)求的是整个回路的感应电动势，整个回路的感应电动势为零时，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零(2)求的是回路中一部分导体切割磁感线时产生的感应电动势(3)由于是整个回路的感应电动势，因此电源部分不容易确定(3)由于是一部分导体切割磁感线的运动产生的，该部分就相当于电源联系公式en和eblvsin 是统一的，当t0时，e为瞬时感应电动势，只是由于高中数学知识所限，现在还不能这样求瞬时感应电动势，而公式eblvsin 中的v若代入，则求出的e为平均感应电动势如图146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两点间的电势差为()图146ablvbblvsin cblvcos dblv(1sin )思路点拨：先确定弯杆的有效长度由eblv计算b导体杆切割磁感线的有效长度为lsin ，故b正确在公式eblv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.针对训练3(多选)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 t一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是()a电压表记录的电压为5 mvb电压表记录的电压为9 mvc河南岸的电势较高d河北岸的电势较高bd可以将海水视为垂直河岸方向放置的导体，海水平动切割地磁场的磁感线产生感应电动势，则eblv9 mv，b项正确；由右手定则可知，感应电流方向由南向北，故河北岸的电势较高，d项正确当 堂 达 标固 双 基1由法拉第电磁感应定律知(设回路的总电阻一定)()a穿过闭合电路的磁通量最大时，回路中的感应电流最大b穿过闭合电路的磁通量为零时，回路中的感应电流一定为零c穿过闭合电路的磁通量变化量越大，回路中的感应电流越大d穿过闭合电路的磁通量变化越快，回路中的感应电流越大d回路电阻一定时，感应电动势越大，感应电流越大，而感应电动势的大小与磁通量大小、磁通量变化量的大小无关，它由磁通量变化率决定，故选d2(多选)a是闭合导体中的一部分，判断下列各图中有感应电动势产生的是()abcdac选项a、c中导体均切割磁感线，选项b、d中导体均不切割磁感线，故选项a、c正确，b、d错误3闭合电路的磁通量随时间t变化的图象分别如图147甲、乙、丙、丁所示，关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是() 【导学号：97752025】甲乙丙丁图147a图甲中回路产生的感应电动势恒定不变b图乙中回路产生的感应电动势一直在变大c图丙中回路在0t0时间内产生的感应电动势大于t02t0时间内产生的感应电动势d图丁中回路产生的感应电动势可能恒定不变c根据法拉第电磁感应定律，图甲中回路不产生感应电动势，图乙中回路产生的感应电动势保持不变，图丁中斜率先减小后增大，回路中感应电动势先减小后增大图丙中0t0时间内的磁通量的变化率的绝对值大于t02t0时间内的磁通量的变化率的绝对值，