2020高中物理 第章 2 法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精PAGE11-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精二、法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1。知道什么是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．2．掌握磁通量、磁通量變化量和磁通量變化率的區(qū)別．(重點(diǎn)、難點(diǎn))3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律．（重點(diǎn))4．學(xué)會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律分析與解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題．（重點(diǎn)、難點(diǎn))一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1．概念在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源．2．產(chǎn)生條件只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化，在回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．3．探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素實(shí)驗(yàn)1：閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，如圖所示,改變導(dǎo)體AB的切割速度,觀(guān)察電流計(jì)示數(shù)大小．現(xiàn)象分析:導(dǎo)體AB切割速度越快，電流計(jì)示數(shù)越大，說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；切割速度越慢，電流計(jì)示數(shù)越小，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越?。畬?shí)驗(yàn)2:磁鐵在線(xiàn)圈中運(yùn)動(dòng)，如圖所示，以不同的速度將條形磁鐵插入或拔出線(xiàn)圈時(shí)，比較電流計(jì)示數(shù)大小．現(xiàn)象分析:磁鐵插入或拔出的速度越快,電流計(jì)的示數(shù)越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；反之，速度越慢，電流計(jì)的示數(shù)越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越?。覀儚拇磐康淖兓瘉?lái)看，上面實(shí)驗(yàn)由于磁通量都發(fā)生變化，均發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象．從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析可知：無(wú)論以何種方式改變磁通量,只要磁通量變化得越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)．4．磁通量的變化率磁通量變化量跟發(fā)生這個(gè)變化所用時(shí)間的比值．二、法拉第電磁感應(yīng)定律1．內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比．2．公式：E＝eq\f（ΔΦ，Δt),若為n匝線(xiàn)圈，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝neq\f(ΔΦ,Δt）．3．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,一定有其他能向電能轉(zhuǎn)化,在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中遵守能量守恒定律．1．思考判斷(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)． (√)(2)只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變，回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生． （√）（3）線(xiàn)圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大． (×)(4)線(xiàn)圈中磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大． (×)（5）線(xiàn)圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大． （√）(6）線(xiàn)圈中磁通量變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大． （×)2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件是(）A．導(dǎo)體必須做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)B．導(dǎo)體回路必須閉合，且回路所包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化C．無(wú)論導(dǎo)體回路是否閉合，只要它包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化D．導(dǎo)體回路不閉合C［產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是回路中的磁通量發(fā)生變化，與回路閉合與否無(wú)關(guān),故C選項(xiàng)正確，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；磁通量變化的方式很多,不一定是導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．］3．如圖所示，電流表與螺線(xiàn)管組成閉合電路．以下關(guān)于電流表指針偏轉(zhuǎn)情況的陳述中正確的是()A．磁鐵快速插入螺線(xiàn)管時(shí)比慢速插入螺線(xiàn)管時(shí)電流表指針偏轉(zhuǎn)大B．磁鐵快速插入螺線(xiàn)管和慢速插入螺線(xiàn)管,磁通量變化相同，故電流表指針偏轉(zhuǎn)相同C．磁鐵放在螺線(xiàn)管中不動(dòng)時(shí)螺線(xiàn)管中的磁通量最大，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)最大D．將磁鐵從螺線(xiàn)管中拉出時(shí)，磁通量減少,所以電流表指針偏轉(zhuǎn)一定減小A［電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度是由螺線(xiàn)管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定,而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的變化率,所以選項(xiàng)A正確．］Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的區(qū)別物理量磁通量Φ磁通量變化量ΔΦ磁通量變化率eq\f（ΔΦ,Δt)單位WbWbWb/s或V物理意義某時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)面的磁感線(xiàn)條數(shù)穿過(guò)某個(gè)面的磁通量的變化量穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小計(jì)算Φ＝BS⊥，S⊥為在垂直B方向上S的投影面積ΔΦ＝｜Φ2－Φ1｜ΔΦ＝B·ΔS⊥ΔΦ＝ΔB·S⊥eq\f（ΔΦ,Δt）＝B·eq\f(ΔS⊥，Δt)或eq\f（ΔΦ,Δt)＝S⊥·eq\f（ΔB,Δt)【例1】一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,一面積為S的矩形線(xiàn)圈abcd如圖所示放置,將abcd繞ad邊轉(zhuǎn)180°，則穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量的變化量為（）A．0B．2BSC．BSD．eq\f（1，2)BS思路點(diǎn)撥：磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，所以確定好初、末狀態(tài)的磁通量是正確解題的關(guān)鍵．B[開(kāi)始時(shí)穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量為Φ1＝BS，后來(lái)線(xiàn)圈翻轉(zhuǎn)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變?yōu)棣?＝－BS，所以ΔΦ＝｜Φ2－Φ1｜＝2BS.故選B.]［注意事項(xiàng)］磁通量有正負(fù)之分，其正負(fù)是這樣規(guī)定的：任何一個(gè)面都有正、反兩面,若規(guī)定磁感線(xiàn)從正面穿入為正磁通量,則磁感線(xiàn)從反面穿入時(shí)磁通量為負(fù)值．1．一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向右,一面積為S的矩形線(xiàn)圈abcd如圖所示放置，平面abcd與豎直方向成θ角，將abcd繞ad軸轉(zhuǎn)180°角，則穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量的變化量有（）A．0B．2BSC．2BScosθD．2BSsinθC［開(kāi)始時(shí)穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量為Φ1＝BScosθ，后來(lái)穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量為Φ2＝－BScosθ，則磁通量的變化量為ΔΦ＝｜Φ2－Φ1｜＝2BScosθ.]對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)成正比，而不能理解為與磁通量Φ或磁通量的變化量ΔΦ成正比．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然的聯(lián)系．2．(1）對(duì)公式E＝neq\f（ΔΦ,Δt）的認(rèn)識(shí)①適用于回路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，回路可以閉合，也可以不閉合．②感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)電路的電動(dòng)勢(shì)．(2）導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體以速度v沿垂直導(dǎo)體的方向在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv?！纠?】如圖所示,將一條形磁鐵插入某一閉合線(xiàn)圈，第一次用0。05s,第二次用0.1s．設(shè)插入方式相同,試求：(1）兩次線(xiàn)圈中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比；(2）兩次線(xiàn)圈中平均電流之比;（3)兩次通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量之比．[解析］(1）由法拉第電磁感應(yīng)定律得eq\f(E1,E2）＝eq\f(ΔΦ,Δt1)·eq\f（Δt2，ΔΦ)＝eq\f(Δt2,Δt1)＝eq\f(2,1)。(2）利用歐姆定律可得eq\f(I1,I2）＝eq\f(E1,R）·eq\f(R，E2)＝eq\f（E1，E2）＝eq\f（2，1).（3)由q＝It得eq\f(q1,q2）＝eq\f（I1Δt1，I2Δt2)＝eq\f(1，1）.[答案］(1)2∶1（2）2∶1(3）1∶12．如圖所示，導(dǎo)體棒ab在間距為L(zhǎng)的兩導(dǎo)軌上以速度v垂直磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.試分析導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大．[解析］由法拉第電磁感應(yīng)定律知，在時(shí)間t內(nèi)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f（ΔS,Δt）B＝eq\f(vtL，t)B＝BLv.[答案]BLv1．決定閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素是(）A．磁通量 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度C．磁通量的變化率 D．磁通量的變化量C［由E＝eq\f(ΔΦ，Δt)知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于eq\f(ΔΦ,Δt），即磁通量的變化率．］2．（多選）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,電動(dòng)勢(shì)的單位V可以表示為(）A．T/s B．Wb/sC．T·m2/s D．Wb·m2/sBC[由E＝eq\f（ΔΦ，Δt）＝eq\f（ΔBS，Δt)知B、C正確．]3．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(dòng)勢(shì)的大?。ǎ〢．跟穿過(guò)這一閉合電路的磁通量成正比B．跟穿過(guò)這一閉合電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比C．跟穿過(guò)這一閉合電路的磁通量的變化率成正比D．跟穿過(guò)這一閉合電路的磁通量的變化量成正比C[由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝neq\