高中物理第一章電磁感應(yīng)3法拉第電磁感應(yīng)定律省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)新名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

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法拉第電磁感應(yīng)定律第一章電磁感應(yīng)1/301.了解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表示式.2.會(huì)用E＝BLvsinθ和E＝n處理問(wèn)題.目標(biāo)定位2/30二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三、E＝n

及E＝BLvsinθ對(duì)比應(yīng)用欄目索引一、法拉第電磁感應(yīng)定律對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾3/30一、法拉第電磁感應(yīng)定律知識(shí)梳理1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由

產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)那部分導(dǎo)體相當(dāng)于

，導(dǎo)體本身電阻相當(dāng)于

.當(dāng)電路斷開(kāi)時(shí)，

___(填“有”或“無(wú)”)感應(yīng)電流，但

(填“有”或“無(wú)”)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.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)大小，跟穿過(guò)這一電路磁通量成正比.(2)表示式：答案電源內(nèi)阻電磁感應(yīng)電源無(wú)改變率有4/303.對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)了解(1)磁通量改變常由B改變或S改變引發(fā).①當(dāng)ΔΦ僅由B改變引發(fā)時(shí)，②當(dāng)ΔΦ僅由S改變引發(fā)時(shí)，

(2)

計(jì)算是Δt時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)Δt→0時(shí)，

值才等于瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).5/30【深度思索】(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與Φ或ΔΦ大小有沒(méi)相關(guān)系？答案E大小與Φ或ΔΦ大小沒(méi)相關(guān)系.答案(2)Φ、ΔΦ、

與線圈匝數(shù)相關(guān)嗎？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與線圈匝數(shù)相關(guān)嗎？答案Φ、ΔΦ、

均與某一面積相聯(lián)絡(luò)，與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)；n匝線圈時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與線圈匝數(shù)相關(guān).6/30典例精析例1

一閉合圓形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈軸線與磁場(chǎng)方向成30°角，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻改變．在以下方法中能使線圈中感應(yīng)電流增加一倍是(

)A．把線圈匝數(shù)增大一倍

B．把線圈面積增大一倍C．把線圈半徑增大一倍

D．把線圈匝數(shù)降低到原來(lái)二分之一解析答案7/30解析設(shè)感應(yīng)電流為I，電阻為R，匝數(shù)為n，線圈半徑為r，線圈面積為S，導(dǎo)線橫截面積為S′.答案C8/30例2如圖1甲所表示螺線管，匝數(shù)n＝1500匝，橫截面積S＝20cm2，方向向右穿過(guò)螺線管勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所表示規(guī)律改變，圖1解析磁通量改變量是由磁感應(yīng)強(qiáng)度改變引發(fā)，則Φ1＝B1SΦ2＝B2S

ΔΦ＝Φ2－Φ1，所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4Wb＝8×10－3Wb.答案8×10－3Wb

(1)2s內(nèi)穿過(guò)螺線管磁通量改變量是多少？解析答案9/30(2)磁通量改變率多大？解析磁通量改變率為答案4×10－3Wb/s

(3)螺線管中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為多少？解析依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小答案6V解析答案解題技巧10/30解題技巧應(yīng)用E＝n時(shí)應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)題：(1)此公式適合用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(2)計(jì)算電動(dòng)勢(shì)大小時(shí)，ΔΦ取絕對(duì)值不包括正、負(fù).(3) 圖像斜率，

圖像斜率.11/30針對(duì)訓(xùn)練如圖2甲所表示，一個(gè)圓形線圈匝數(shù)n＝1000，線圈面積S＝200cm2，線圈電阻r＝1Ω，線圈外接一個(gè)阻值R＝4Ω電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間改變規(guī)律如圖乙所表示，求：(1)前4s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；解析前4s內(nèi)磁通量改變?chǔ)う担溅?－Φ1＝S(B2－B1)＝200×10－4×(0.4－0.2)Wb＝4×10－3Wb由法拉第電磁感應(yīng)定律得圖2答案1V解析答案12/30返回解析答案(2)前5s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).解析前5s內(nèi)磁通量改變?chǔ)う怠洌溅?′－Φ1＝S(B2′－B1)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb＝0由法拉第電磁感應(yīng)定律得答案013/302.不垂直切割：導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時(shí)，如圖乙所表示，則E＝

＝

.BLv1BLvsinθ二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)答案知識(shí)梳理1.垂直切割：導(dǎo)體棒垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，B、L、v兩兩垂直時(shí)，如圖3甲所表示，E＝

.圖3BLv14/303.公式E＝BLvsinθ了解(1)該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律一個(gè)推論，通慣用來(lái)求導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(2)式中L應(yīng)了解為導(dǎo)體切割磁感線時(shí)有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)體在與v垂直方向上投影長(zhǎng)度.如圖4甲中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv＝2Brv≠Bπrv(半圓形導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)).在圖乙中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLvsinθ≠BLv.(3)公式中v應(yīng)了解為導(dǎo)體和磁場(chǎng)間相對(duì)速度，當(dāng)導(dǎo)體不動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一樣有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.圖415/30答案【深度思索】導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大嗎？答案導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與垂直磁感線速度相關(guān)，而速度大，垂直磁感線方向速度不一定大.所以，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定越大.16/30典例精析例3如圖5所表示，一金屬?gòu)潡U處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知ab＝bc＝L，當(dāng)它以速度v向右平動(dòng)時(shí)，a、c兩點(diǎn)間電勢(shì)差為(

)A.BLv

B.BLvsinθC.BLvcosθ

D.BLv(1＋sinθ)解析答案圖5總結(jié)提升解析導(dǎo)體桿切割磁感線有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)sinθ，故B正確.B返回17/30總結(jié)提升在公式E＝BLv中，L是指導(dǎo)體棒有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體棒在垂直于速度v方向上投影長(zhǎng)度.返回18/30三、E＝n及E＝BLvsinθ對(duì)比應(yīng)用經(jīng)典精析例4在范圍足夠大、方向豎直向下勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B＝0.2T,有一水平放置光滑框架，寬度為l＝0.4m，如圖6所表示，框架上放置一質(zhì)量為0.05kg、電阻為1Ω金屬桿cd，框架電阻不計(jì).若cd桿以恒定加速度a＝2m/s2，由靜止開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則：(1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？圖6解析答案19/30由①②得：E＝0.4V故平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv＝0.4V.答案0.4V20/30(2)第5s末，回路中電流多大？解析第5s末：v′＝at＝10m/s，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E′＝Blv′答案0.8A圖6解析答案總結(jié)提升返回21/30總結(jié)提升E＝BLv和E＝n本質(zhì)上是統(tǒng)一.前者是后者一個(gè)特殊情況.不過(guò)，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用E＝BLv求E比較方便；當(dāng)穿過(guò)電路磁通量發(fā)生改變時(shí)，用E＝n求E比較方便.返回22/301.(對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律了解)關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，以下說(shuō)法正確是(

)A.穿過(guò)閉合電路磁通量最大時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定最大B.穿過(guò)閉合電路磁通量為零時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零C.穿過(guò)閉合電路磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零D.穿過(guò)閉合電路磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定不為零對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾1234解析答案解析磁通量大小與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不存在內(nèi)在聯(lián)絡(luò)，故A、B錯(cuò)誤；D當(dāng)磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí)，閉合電路磁通量一定改變，一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生，有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故C錯(cuò)，D對(duì).23/302.(公式E＝n應(yīng)用)(多項(xiàng)選擇)如圖7甲所表示，線圈匝數(shù)n＝100匝，橫截面積S＝50cm2，線圈總電阻r＝10Ω，沿軸向有均勻改變磁場(chǎng)，設(shè)圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎艌?chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間做如圖乙所表示規(guī)律改變，則在開(kāi)始0.1s內(nèi)(

)A.磁通量改變量為0.25WbB.磁通量改變率為2.5×10－2Wb/sC.a、b間電壓為0D.在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)，電流表示數(shù)為0.25A1234解析答案圖724/30解析經(jīng)過(guò)線圈磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，若設(shè)Φ2＝B2S為正，則線圈中磁通量改變量為ΔΦ＝B2S－(－B1S)，代入數(shù)據(jù)得ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×10－4Wb＝2.5×10－3Wb，A錯(cuò)；1234答案BD磁通量改變率 B正確；依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)a、b間斷開(kāi)時(shí)，其間電壓等于線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為

且恒定，C錯(cuò)；在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)相當(dāng)于a、b間接通而形成回路，回路總電阻即為線圈總電阻，故感應(yīng)電流大小 D項(xiàng)正確.25/3012343.(公式E＝n應(yīng)用)(多項(xiàng)選擇)單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈磁通量Φ隨時(shí)間t改變關(guān)系圖像如圖8所表示，則(

)A.在t＝0時(shí)刻，線圈中磁通量最大，

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大B.在t＝1×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C.在t＝2×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D.在0～2×10－2s時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值為零圖8解析答案26/30解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知E∝，故t＝0及t＝2×10－2s時(shí)刻，E＝0，A錯(cuò)，C對(duì)；t＝1×10－2s時(shí)E最大，B對(duì)；0～2×10－2s時(shí)間內(nèi)，ΔΦ≠0，E≠0，D錯(cuò).1234答案BC27/