鲁科版选修32 第1章 第2节　感应电动势与电磁感应定律 学案.doc

第2节感应电动势与电磁感应定律学 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、感应电动势1定义在电磁感应现象中产生的电动势2产生感应电动势的那部分导体相当于电源3在电磁感应现象中，感应电动势的产生与电路是否闭合、电路如何组成无关4电磁感应现象也伴随着能量的转化，通常是机械能转化为电能二、电磁感应定律1内容电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比2表达式对单匝线圈ek，k为比例常数，国际单位制中k1.上式可简化为e，对n匝线圈en.3单位在国际单位制中，感应电动势e的单位是伏特(v)4特例导体切割磁感线产生的感应电动势导体在匀强磁场中运动，如图121甲所示，当b、l、v两两垂直时，eblv.图121当导体与磁感线垂直，导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为时(如图121乙)，eblvsin .基础自测思考判断1有感应电动势一定有感应电流()2感应电动势的方向由电源的负极指向电源的正极()3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()4线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大()5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()合作探究1产生感应电动势的条件与产生感应电流的条件有何不同？【提示】产生感应电流的条件是穿过闭合导体回路的磁通量发生变化；不论回路是否闭合，只要穿过它的磁通量发生变化，就会产生感应电动势2与线圈匝数有关吗？e感与线圈匝数有关吗？【提示】无关，有关合 作 探 究攻 重 难感应电动势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ie/(rr)“卫星悬绳发电”是人类为寻找卫星的新型电力能源供应系统而进行的实验假设在实验中，用飞机拖着一根很长的金属线(其下端悬挂一个金属球，以保证金属线总是呈竖直状态)，在我国上空平行地面飞行，如果用该系统为卫星供电，则下列说法正确的是()a这是利用电磁感应原理，金属线相当于发电机的绕组线圈b如果飞机自北向南飞行，金属线上有感应电流产生c如果飞机自南向北飞行，金属线上有感应电流产生d飞机只有由正西飞向正东方向，金属线上才有感应电流产生a用飞机拖着一根很长的金属线，飞机飞行时，只要金属线做切割磁感线运动，就会产生感应电流，故是利用运动导线切割地磁场的磁感线产生感应电流的原理，金属线相当于发电机的绕组线圈，a正确；地磁场的磁感线是呈南北分部的，如果飞机自南向北或自北向南飞行，金属线运动方向与磁感线方向平行，故不能产生感应电流，b、c错误；只要飞机在东西方向上运动，就能做切割磁感线运动，金属线上有感应电流产生，故d错误感应电动势和感应电流产生条件的比较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而感应电流产生必须具备两个条件：(1)闭合回路，(2)磁通量发生变化针对训练1(多选)下列关于感应电动势的说法中，正确的是()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2(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()【导学号：11452007】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很大，则电流可能较小，故c、d两项均错误电磁感应定律1.公式en与eblvsin 的区别与联系eneblvsin 区别研究对象某个回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体研究内容(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对应(2)当t0时，e为瞬时感应电动势(1)若v为瞬时速度，公式求的是瞬时感应电动势(2)若v为平均速度，公式求的是平均感应电动势(3)当b、l、v三者均不变时，平均感应电动势与瞬时感应电动势相等适用范围对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系(1)eblvsin 可由en在一定条件下推导出来(2)整个回路的感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零2对eblv的理解(1)当b、l、v三个量的方向相互垂直时，eblv该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时；当有任意两个量的方向平行时，e0.(2)式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度如图122所示，导线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两点的距离图122(3)当导体绕一端转动时如图123所示，由于导体上各点的速度不同，是线性增加的，所以导体运动的平均速度为，由公式eblv得，eblbl2.图123(4)公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生(5)切割磁感线的导体中产生感应电动势，该部分导体等效为电源，电路中的其余部分等效为外电路如图124(a)所示的螺线管，匝数n1 500匝，横截面积s20 cm2，电阻r1.5 ，与螺线管串联的外电阻r13.5 ，r225 ，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图124(b)所示规律变化，试计算电阻r2的电功率(a) (b)图124思路点拨：本题是s不变，b均匀变化，应明确.螺线管的作用相当于电源【解析】由题图(b)知，螺线管中磁感应强度b均匀增加，其变化率为 t/s2 t/s.由法拉第电磁感应定律知螺线管中产生的感应电动势enns1 500201042 v6.0 v由闭合电路欧姆定律知电路中的电流为i a0.2 a.电阻r2消耗的电功率为p2i2r2(0.2)225 w1.0 w.【答案】1.0 w针对训练3一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()【导学号：11452008】a.b1c2d4b根据法拉第电磁感应定律en，设线框匝数为n，面积为s0，初始时刻磁感应强度为b0，则第一种情况下的感应电动势为e1nnb0s0；第二种情况下的感应电动势为e2nnb0s0，所以两种情况下线框中的感应电动势相等，比值为1，故选项b正确4.如图125所示，边长为a的一匝正方形闭合线框abcd在匀强磁场中绕ab边匀速转动，磁感应强度为b，初始时刻线框所在平面与磁感线垂直，经过t时刻转过120，求：(1)线框内感应电动势在t时间段内的平均值；(2)转过120时感应电动势的瞬时值图125【解析】(1)设初始时刻线框向纸外的一面为正面，磁感线从反面穿入，此时磁通量1ba2，t时刻后，磁感线从正面穿出，2ba2，磁通量的变化量为，则.(2)由公式eblvsin ，v，120，所以e.【答案】(1)(2)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达最大时，回路中的感应电流达最大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感应电动势大小和磁通量大小、磁通量变化量的大小无关，它由磁通量变化率决定，故选d.2闭合电路的磁通量随时间t变化图象分别如图126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：11452009】甲乙丙丁图126a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大于t02t0时间内的磁通量的变化率，故选c.3如图127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()图127a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.4.如图128所示，边长abl1、bcl2的矩形线圈abcd有n匝，