法拉第电磁感应定律+高二下学期物理教科版选择性必修第二册

复习任务群一第二章

电磁感应及其应用2法拉第电磁感应定律学习任务目标1.理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式。(物理观念)2.能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。(科学思维)3.能够运用E＝BLv或E＝BLvsinθ计算导体切割磁感线时的感应电动势。(科学思维)问题式预习知识点一法拉第电磁感应定律1．感应电动势(1)产生条件：穿过电路的_________发生变化，与电路是否闭合______。(2)产生感应电动势的那部分______相当于电源。磁通量无关导体2．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的_________成正比。(2)大小：E＝_____(单匝线圈)；E＝________(n匝线圈)。(3)在国际单位制中，磁通量的单位是__________________，感应电动势的单位是_______________。变化率韦伯(Wb)伏特(V)[科学思维]闭合回路的磁通量Φ随时间t的变化图像分别如图甲、乙、丙所示，试分析下列关于回路中产生的感应电动势的情况。(1)甲图产生的感应电动势：___。(2)乙图产生的感应电动势：______。(3)丙图产生的感应电动势：____________。零定值先大后小[判一判]1．产生感应电动势，不一定产生感应电流。

(

)2．感应电动势的大小与磁通量的大小有关。

(

)3．磁通量变化越大，感应电动势也越大。

(

)4．磁通量变化越快，感应电动势也越大。

(

)√××√知识点二导线切割磁感线的感应电动势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，E＝______。2．如图所示，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θ时，E＝____________________。3．单位关系：1V＝1T·1m·1m/s。BLvBLvsinθ[科学思维]如图所示的情况中，金属导体在磁场中做切割磁感线的运动。(1)甲图中产生的感应电动势：E＝____________

。(2)乙图中产生的感应电动势：E＝____________

。(3)丙图中产生的感应电动势：E＝_____________。BlvBlvBlvsinθ[做一做]如图所示，把一阻值为R、边长为L的正方形金属线框，从磁感应强度为B的匀强磁场中，以速度v向右匀速拉出。在此过程中线框中产生了电流，此电流(

)√任务型课堂任务一对法拉第电磁感应定律的理解和应用[探究活动]如图所示，在将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中：(1)快速插入和缓慢插入时穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转的角度相同吗？(2)分别用一根磁体和两根磁体以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转的角度相同吗？提示：(1)磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同，快速插入时比缓慢插入时指针偏转角度更大。(2)用两根磁体快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度更大。[评价活动]1．如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(

)A.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向√2．如图所示，半径为R的n匝线圈套在边长为a的正方形abcd之外，匀强磁场垂直穿过该正方形。当磁场以的变化率变化时，线圈产生的感应电动势的大小为(

)A.πR2 B.a2C.nπR2 D.na2√3．(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Φ随时间t变化的图像如图所示，则(

)A.在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B.在t＝1×10-2s时，感应电动势最大C.在t＝2×10-2s时，感应电动势为零D.在0～2×10-2s时间段，线圈中感应电动势的平均值为零√√4．如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1000匝、面积S＝2×10-2m2、电阻r＝1Ω，在线圈外接一阻值R＝4Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。(1)求0～4s，回路中的感应电动势。(2)t＝5s时，a、b两点哪点电势高？(3)求t＝5s时，电阻R两端的电压U。

磁通量Φ磁通量的变化量ΔΦ磁通量的变化率物理意义某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数在某一过程中穿过某个面的磁通量的变化量穿过某个面的磁通量变化的快慢任务二导线切割磁感线时的感应电动势√√3．如图所示，一底边为l、底边上的高也为l的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2l、宽为l的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。t＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线可能是(

)A

BC

D√4．如图，有一硬质导线Oabc，其中

是半径为R的半圆弧，b为圆弧的中点，直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动，导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为(

)A.φO>φa>φb>φc

B.φO<φa<φb<φcC.φO>φa>φb＝φc

D.φO<φa<φb＝φc√1．对公式E＝BLvsinθ中各量的理解(1)对θ的理解：当B、L、v三个量方向互相垂直时，θ＝90°，感应电动势最大；当有任意两个量的方向互相平行时，θ＝0°，感应电动势为零。(2)对L的理解：式中的L应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，L应是导线在与磁场垂直方向投影的长度；如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图甲、乙、丙所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即直线段ab的长度。

甲

乙丙(3)对v的理解：①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，也有电磁感应现象产生。任务三电磁感应现象中的电路问题[探究活动]如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距为l，两电阻分别为R1、R2，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导体棒ab以速率v匀速下滑(棒的电阻为r)。(1)画出等效电路图。(2)求R1两端的电压。[评价活动]1．用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示。当磁感应强度以10T/s的变化率增大时，线框中点a、b两点间的电势差是(

)A.Uab＝0.1V B.Uab＝－0.1VC.Uab＝0.2V D.Uab＝－0.2V√2．先后以3v和v的速度匀速把一矩形线圈拉出如图所示的匀强磁场区域，则下列说法正确的是(

)A.两次线圈中的感应电动势之比为3∶1B.两次线圈中的感应电流之比为1∶3C.两次通过线圈同一截面的电荷量之比为3∶1D.两次线圈中产生的焦耳热之比为1∶3√3．(多选)如图所示，一不计电阻的导体圆环半径为r、圆心在O点，过圆心放置有一长度为2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环紧密接触，将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场上边界恰与圆环直径在同一直线上。现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中心和圆环边缘相接触，R1＝

，S处于闭合状态，不计其他电阻，则下列判断正确的是(

)√√4．把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，并与圆环始终保持良好的接触。当金属棒以恒定速度v向右移动经过圆心O时，求：(1)流过金属棒的电流的大小、方向及金属

棒两端的电压UMN；(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率。解析：(1)金属棒MN右移时，切割磁感线，产生感应电动势，金属棒MN相当于一个电源，流过金属棒的电流即电源内的电流。当金属棒通过圆心O时，金属棒两端的电压即路端电压，由右手定则可判断出，金属棒上的电流方向为