第4章第4節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律導學案

1、編寫時間： 2014 年 3 月 10日 2013-2014學年度第二學期 總第 9/10 課時 編寫人：程萬軍課前復(fù)習1什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及其產(chǎn)生條件。2導體中產(chǎn)生電流的條件有哪些。新課學習4.4 法拉第電磁感應(yīng)定律A學習目標1知道什么是感應(yīng)電動勢2理解理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及數(shù)學表達式3知道公式E=Blvsin的推導過程學習重點、難點重點：法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用難點：應(yīng)用定律解決實際問題學習過程：1法拉第電磁感應(yīng)定律：(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.(2)表達式：E=/t . 其中各物理量均采用國際單位制.當閉合電路為n匝線圈時

2、，表達式為：E=n/t .注：公式中計算的是感應(yīng)電動勢的大小，不涉及它的正負.CINN1DMM12【推導演練】導線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢： 如圖所示，矩形線框CDMN放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場里，線框平面跟磁感線垂直。設(shè)線框可動部分MN的長度為l，適根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推導：當它以速度v向右運動時，閉合電路的感應(yīng)電動勢的表達式?！舅伎寂c討論】當導線的運動方向與導體本身不垂直時，上述問題又當如何理解？v導體的橫截面B知識應(yīng)用【閱讀理解】課本P16在直流電動機中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法正確的是（ ）A穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大B穿過線圈的磁通量為0，感應(yīng)電動勢一定為

3、0C穿過線圈的磁通量的變化越大，感應(yīng)電動勢越大D穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大2有一個1000匝的線圈，在0.4s內(nèi)通過它的磁通量從0.02Wb增加到0.09Wb，求線圈中的感應(yīng)電動勢如果線圈的電阻是10，把一個電阻為990的電熱器連接在它的兩端，通過電熱器的電流是多大？L1L2B3如圖所示，矩形線圈在勻強磁場中繞OO軸轉(zhuǎn)動時，線圈中的感應(yīng)電動勢是否變化？為什么？設(shè)線圈的兩個邊長為L1和L2，轉(zhuǎn)動時角速度是，磁場的磁感應(yīng)強度為B試證明：在圖示位置時，線圈中的感應(yīng)電動勢為E=BS，式中S=L1L2，為線圈的面積。法拉第電磁感應(yīng)定律B【學習目標】1.了解感應(yīng)電動勢，知道產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那

4、部分導體相當于電源2.知道感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)3.理解磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，區(qū)別磁通量、磁通量變化量、磁通量變化率三個概念4.知道法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及表達式5.會用法拉第電磁感應(yīng)定律進行有關(guān)的計算6. 會用E=Blv或E=Blvsin進行有關(guān)計算【學習重點】法拉第電磁感應(yīng)定律【學習難點】磁通量的變化及磁通量的變化率的理解【自學導學】1. 穿過 的磁通量發(fā)生變化時，電路中就會有感應(yīng)電流。閉合電路中有感應(yīng)電流，電路中就一定有電動勢。如果電路不閉合，雖然沒有感應(yīng)電流，但 仍然存在。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫_,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導體相當于_。2.

5、法拉第電磁感應(yīng)定律告訴我們電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小跟 成正比。若產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電路是一個有n匝的線圈，且穿過每匝線圈的磁感量變化率都相同，則整個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E= 。3.直導線在勻強磁場中做切割磁感線的運動時，如果運動方向與磁感線垂直，那么導線中感應(yīng)電動勢的大小與 、 和 三者都成正比。用公式表示為E= ；如果導線的運動方向與導線本身是垂直的，但與磁感線方向有一夾角，我們可以把速度分解為兩個分量，垂直于磁感線的分量v1=vsin,另一個平行于磁感線的分量不切割磁感線，對感應(yīng)電動勢沒有貢獻。所以這種情況下的感應(yīng)電動勢為E= 。4.如圖1所示，前后兩次將磁鐵插入閉合線圈的相同位置，第

6、一次用時0.2S，第二次用時1S；則前后兩次線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比 。圖1圖25. 如圖2所示，用外力將單匝矩形線框從勻強磁場的邊緣勻速拉出設(shè)線框的面積為S，磁感強度為B，線框電阻為R，那么在拉出過程中，通過導線截面的電量是_。6. 理解：.E的大小與無關(guān)，與線圈的匝數(shù)n成正比，與磁通量的變化率/t成正比。.不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，若電路是閉合的，就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。.求感應(yīng)電動勢的平均值時，一定要用公式求解。.磁通量的變化率在大小上等于單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.計算電動勢時，常有以下兩種情況：E=nB.S/t.面積不變，磁感應(yīng)強度發(fā)生變化；E=

7、nBS/t面積改變，磁感應(yīng)強度不變。.產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導體相當于電源。【合作學習】例題1：如圖所示，L是用絕緣導線繞制的線圈，匝數(shù)為100，由于截面積不大，可以認為穿過各匝線圈的磁通量是相等的，設(shè)在0.5秒內(nèi)把磁鐵的一極插入螺線管，這段時間里穿過每匝線圈的磁通量由0增至1.5105Wb。這時螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有多大？如果線圈和電流表總電阻是3歐，感應(yīng)電流有多大？注意：向線圈插入磁鐵的過程中，磁通量的增加不會是完全均勻的，可能有時快些，有時慢些，因此我們這里算出的磁通量變化率實際上是平均變化率，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流也都是平均值。例題2： 如圖所示，邊長為0.1m正方形線圈ABCD在大小

8、為0.5T的勻強磁場中以AD邊為軸勻速轉(zhuǎn)動。初始時刻線圈平面與磁感線平行，經(jīng)過1s線圈轉(zhuǎn)了90，求：（1）線圈在1s時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢平均值。（2）線圈在1s末時的感應(yīng)電動勢大小。 、直擊高考：矩形線圈abcd，長ab=20cm ,寬bc=10cm,匝數(shù)n=200,線圈回路總電阻R= 50，整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強磁場穿過，磁感應(yīng)強度B隨時間的變化規(guī)律如圖所示，求：（1）線圈回路的感應(yīng)電動勢。（2）在t=0.3s時線圈ab邊所受的安培力?！眷柟叹毩暋?.法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大?。?）A、跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比B、跟穿過這一閉合電路的磁

9、感應(yīng)強度成正比C、跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比D、跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比2.關(guān)于電磁感應(yīng)，下列說法中正確的是（ ）A、導體相對磁場運動，一定會產(chǎn)生電流B、導體切割磁感線，一定會產(chǎn)生電流C、閉合電路切割磁感線，一定會產(chǎn)生電流D、穿過電路的磁通量發(fā)生變化，一定會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢3.如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將水平放置的金屬棒ab以水平速度v拋出，且棒與磁場垂直，不計下落過程的空氣阻力，則棒在運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小的變化是( )A、越來越大B、越來越小C、保持不變D、無法判斷4.穿過一個單匝線圈的磁通量，始終為每秒鐘均勻地增加2Wb，則（ ）A、線圈中的感

10、應(yīng)電動勢每秒鐘增加2V B、線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減少2VC、線圈中的感應(yīng)電動勢始終為2V D、線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢5.如圖所示，讓線圈abcd從高為h處下落后，進入勻強磁場，從cd邊開始進入磁場，到ab邊剛進入磁場的這一段時間內(nèi)，在下列幾種表示線圈運動的v-t圖象中，可能的是（ ） 6.一個200匝、面積200cm2的圓線圈，放在勻強磁場中，磁場的方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T，在此過程中，穿過線圈的磁通量變化量是 ，磁通量的變化率是 ，線圈中感應(yīng)電動勢的大小是 。7.一導體棒長為40cm，在磁感應(yīng)強度為0.1T的勻強磁場中做切割磁感線運動，速度為5

11、m/s，棒在運動中能產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為 V。8.如圖所示，兩個互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻為細金屬環(huán)電阻的，磁場方向垂直穿過粗金屬環(huán)所在的區(qū)域，當磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化時，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則a、b兩點的電勢差為 。9.如圖所示，質(zhì)量為m,長為L的金屬棒PQ垂直地與豎直放置的寬為L的光滑金屬導軌接觸良好（導軌足夠長且電阻不計），勻強磁場中的磁感應(yīng)強度為B、方向垂直于導軌平面，金屬棒無初速度釋放，釋放后一小段時間內(nèi)，金屬棒下滑的速度逐漸 ，加速度逐漸 ，金屬棒的最大速度為 。10.如圖所示，在勻強磁場B=0.2T中，電阻為0.5的金屬桿以速度v=5m/s勻速向右平移，R=1.

12、5，導軌間距L=0.2m，光滑且電阻不計，則電阻R兩端的電壓是多少伏？解：11.如圖所示的N匝矩形線圈在勻強磁場中繞OO軸轉(zhuǎn)動，線圈的兩個邊長分別為L1和 L2,轉(zhuǎn)動角速度為，磁場的磁感應(yīng)強度為B。線圈中是否有感應(yīng)電動勢？為什么？若有，試證明：在圖示的位置時，線圈中的感應(yīng)電動勢為E=NBS（其中S為線圈的面積）。 解：12.如圖所示，正方形單匝線圈處于勻強磁場中，磁感線垂直穿過線圈平面，線圈每邊長20cm，若磁場的磁感應(yīng)強度在t1=0.1s內(nèi)由0.1T均勻增加到0.4T，并在緊接著的t2=0.25s的時間內(nèi)由0.4T均勻增加到1.6T，則在t1的時間內(nèi)線框中的感應(yīng)電動勢的大小是多少伏？在t2時

13、間內(nèi)，感應(yīng)電動勢的大小又是多少伏？在（t1+t2）時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢的平均值是多少伏？(0.12V、0.192V、0.17V) 解：基礎(chǔ)達標：1、法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小 （ ）A.跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比B.跟穿過這一閉合電路的磁感應(yīng)強度成正比C.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比D.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比2、將一磁鐵緩慢地或迅速地插到閉合線圈中同樣位置處，不發(fā)生變化的物理量有 （ ）A.磁通量的變化率 B.感應(yīng)電流的大小C.消耗的機械功率 D.磁通量的變化量E.流過導體橫截面的電荷量3、恒定的勻強磁場中有一圓形閉合導線圈，線

14、圈平面垂直于磁場方向，當線圈在磁場中做下列哪種運動時，線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流 （ ）A.線圈沿自身所在平面運動 B.沿磁場方向運動C.線圈繞任意一直徑做勻速轉(zhuǎn)動 D.線圈繞任意一直徑做變速轉(zhuǎn)動4、一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固定軸做勻速運動，當線圈處于如圖所示位置時，此線圈 （ ）A.磁通量最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最小B.磁通量最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大C.磁通量最小，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大D.磁通量最小，磁通量變化率最小，感應(yīng)電動勢最小5、一個N匝的圓線圈，放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，線圈平面跟磁感應(yīng)強度方向成30角，磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化，線圈導線規(guī)

15、格不變.下列方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是 （ ）A.將線圈匝數(shù)增加一倍 B.將線圈面積增加一倍C.將線圈半徑增加一倍 D.適當改變線圈的取向6、閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一閉合電路的下列哪個物理量成正比（ ）A、磁通量 B、磁感應(yīng)強度 C、磁通量的變化率 D、磁通量的變化量7、穿過一個單匝數(shù)線圈的磁通量，始終為每秒鐘均勻地增加2 Wb，則（ ）A、線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘增大2 V B、線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減小2 VC、線圈中的感應(yīng)電動勢始終為2 V D、線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢8、如圖1所示，矩形金屬框置于勻強磁場中，ef為一導體棒，可在ab和cd間滑動并接觸良好；

16、設(shè)磁感應(yīng)強度為B，ef長為L，在t時間內(nèi)向左勻速滑過距離d，由電磁感應(yīng)定律E=n可知，下列說法正確的是（ ）圖1A、當ef向左滑動時，左側(cè)面積減少Ld,右側(cè)面積增加Ld，因此E=2BLd/tB、當ef向左滑動時，左側(cè)面積減小Ld，右側(cè)面積增大Ld，互相抵消，因此E=0C、在公式E=n中，在切割情況下，=BS，S應(yīng)是導線切割掃過的面積，因此E=BLd/tD、在切割的情況下，只能用E=BLv計算，不能用E=n計算9、在南極上空離地面較近處，有一根與地面平行的直導線，現(xiàn)讓直導線由靜止自由下落，在下落過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢（ ）A、增大 B、減小 C、不變 D、無法判斷10、一個200匝、面積為20

17、 cm2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30角，若磁感應(yīng)強度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T.在此過程中穿過線圈的磁通量的變化是_ Wb；磁通量的平均變化率是_ Wb/s；線圈中的感應(yīng)電動勢的大小是_ V.能力提升：11、如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一個水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)運動的整個過程中棒的取向不變且不計空氣阻力，則金屬棒在運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小將 （ ）A.越來越大B.越來越小C.保持不變D.無法確定12、如圖所示，C是一只電容器，先用外力使金屬桿ab貼著水平平行金屬導軌在勻強磁場中沿垂直磁場方向運動，到有一定速度時突然撤銷外力

18、.不計摩擦，則ab以后的運動情況可能是（ ）A.減速運動到停止 B.來回往復(fù)運動C.勻速運動 D.加速運動13、粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖4-3-12所示，則在移出過程中線框的一邊a、b兩點間電勢差絕對值最大的是（ ）14、一個面積S=410-2 m2、匝數(shù)n=100匝的線圈，放在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，則下列判斷正確的是（ ）A、在開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率等于-0.08 Wb/sB、在開始的2 s內(nèi)

19、穿過線圈的磁通量的變化量等于零C、在開始的2 s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于-0.08 VD、在第3 s末線圈中的感應(yīng)電動勢等于零15、如圖所示，閉合導線框的質(zhì)量可以忽略不計，將它從圖示位置勻速拉出勻強磁場.若第一次用0.3 s時間拉出，外力做的功為W1，通過導線截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s時間拉出，外力所做的功為W2，通過導線截面的電荷量為q2,則（ ）A、W1W2,q1q2 B、W1W2,q1=q2 D、W1W2,q1q216、如圖所示，半徑為r的n匝線圈套在邊長為L的正方形abcd之外，勻強磁場局限在正方形區(qū)域內(nèi)且垂直穿過正方形面積.當磁感應(yīng)強度以B/t的變化率均勻變化時，線圈

20、中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小為_.17、在圖中，EF、GH為平行的金屬導軌，其電阻可不計，R為電阻器，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動的導體橫桿.有均勻磁場垂直于導軌平面.若用I1和I2分別表示圖中該處導線中的電流，則當橫桿AB（ ）A、勻速滑動時，I1=0，I2=0 B、勻速滑動時，I10,I20C、加速滑動時，I1=0,I2=0 D、加速滑動時，I10,I2018、如圖4-3-10所示，在光滑的絕緣水平面上，一個半徑為10 cm、電阻為1.0 、質(zhì)量為0.1 kg的金屬環(huán)以10 m/s的速度沖入一有界磁場，磁感應(yīng)強度為B=0.5 T.經(jīng)過一段時間后，圓環(huán)恰好有一半進入磁場，該過程產(chǎn)生了3.

21、2 J的電熱，則此時圓環(huán)的瞬時速度為_m/s；瞬時加速度為_ m/s2.19、如圖所示，接有燈泡L的平行金屬導軌水平放置在勻強磁場中，一導體桿與兩導軌良好接觸并做往復(fù)運動，其運動情況與彈簧振子做簡諧運動的情況相同.圖中O位置對應(yīng)于彈簧振子的平衡位置，P、Q兩位置對應(yīng)于彈簧振子的最大位移處.若兩導軌的電阻不計，則（ ）A、桿由O到P的過程中，電路中電流變大B、桿由P到Q的過程中，電路中電流一直變大C、桿通過O處時，電路中電流方向?qū)l(fā)生改變D、桿通過O處時，電路中電流最大20、如圖4-3-14所示，半徑為R的圓形導軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于紙面向內(nèi).一根長度略大于導軌直徑的導體棒MN以速率v在圓導軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計.導體棒與圓形導軌接觸良好.求： (1)、在滑動過程中通