第二章電磁感應(yīng)2．法拉第電磁感應(yīng)定律第1課時法拉第電磁感應(yīng)定律課前預(yù)習(xí)反饋

知識點

11．感應(yīng)電動勢(1)在___________現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。

(2)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于_______。(3)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要閉合回路中有感應(yīng)電流，這個回路就一定有____________；回路斷開時，雖然沒有感應(yīng)電流，但____________依然存在。電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)電源感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢2．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_________成正比。(2)表達式：E＝________(單匝線圈)，E＝_________(多匝線圈)。變化率『判一判』(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有感應(yīng)電動勢，就一定有感應(yīng)電流。(

)(2)磁通量越大，磁通量的變化量也越大。(

)(3)穿過某電路的磁通量變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大。(

)(4)穿過線圈的磁通量的變化率越大，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大。(

)(5)穿過線圈的磁通量等于零，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定為零。(

)×××√×『選一選』(2024·河北高二開學(xué)考試)如圖甲所示，連接電流傳感器的銅線線圈套在長玻璃管上，將強磁鐵從長玻璃管上端由靜止釋放，磁鐵下落過程中穿過線圈，并不與玻璃管接觸，實驗觀察到的感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示(不計電流傳感器的電阻)，則(

)A．若將強磁鐵兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實驗，則感應(yīng)電流先負后正B．t1～t3過程中磁鐵對線圈的作用力方向始終向上C．t2時刻線圈受到磁鐵的作用力不為零D．若將銅線圈匝數(shù)加倍，線圈中產(chǎn)生的電流峰值也將加倍答案：A解析：根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化?？芍魧⒋盆F兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實驗，磁場方向相反，則磁場的變化也隨之相反，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向也相反，即先產(chǎn)生負向感應(yīng)電流，后產(chǎn)生正向感應(yīng)電流，故A正確；根據(jù)楞次定律的來拒去留，可知t1～t3時間內(nèi)，磁鐵受到線圈的作用力方向始終向上，所以磁鐵對線圈的作用力方向始終向下，故B錯誤；由乙圖中感應(yīng)電流的變化可知，t2時刻強磁鐵恰好運動到線圈處，此時穿過線圈的磁通量最大，電流為0，線圈受到磁鐵的作用力為零，故C錯誤；若將銅線圈匝數(shù)加倍，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢加倍，線圈電阻加倍，感應(yīng)電流峰值不變，故D錯誤。知識點

21．垂直切割導(dǎo)體棒垂直于磁場運動，B、l、v兩兩垂直時如圖所示，E＝_________。導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢Blv2．非垂直切割導(dǎo)線的運動方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時，如圖所示，E＝_________。Blvsinθ『判一判』(6)動生電動勢(切割磁感線產(chǎn)生的電動勢)產(chǎn)生的原因是導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷受到洛倫茲力的作用。(

)(7)右手定則判斷的就是感應(yīng)電動勢內(nèi)部電流方向。(

)(8)只要導(dǎo)體棒做切割磁感線運動，導(dǎo)體棒中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與電路是否閉合無關(guān)。(

)√√√『想一想』如圖所示，水平U形光滑框架，寬度為1m，電阻忽略不計，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝0.2kg、電阻R＝0.5Ω，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B＝0.2T，方向垂直框架向上?，F(xiàn)用F＝1N的外力由靜止開始向右拉ab棒，當(dāng)ab棒向右運動的距離為d＝0.5m時速度達到2m/s，求此時：(1)ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大?。?2)ab棒的電流；(3)ab棒所受的安培力。答案：(1)0.4V

(2)0.8A

(3)0.16N，方向水平向左解析：(1)根據(jù)導(dǎo)體棒切割磁感線的電動勢為E＝BLv＝0.4V。根據(jù)右手定則可知電流方向由a流向b。(3)ab受安培力為F安＝ILB＝0.16N，根據(jù)左手定則可知安培力的方向水平向左。課內(nèi)互動探究探究

法拉第電磁感應(yīng)定律要點提煉物理量單位物理意義計算公式磁通量ΦWb表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少Φ＝B·S⊥典例剖析(1)金屬棒上電流的方向；(2)感應(yīng)電動勢的大??；(3)物體剛好離開地面的時間(g取10m/s2)。思路引導(dǎo)：本類問題中的恒量與變量必須分清楚，導(dǎo)體不動，磁場發(fā)生變化，產(chǎn)生感生電動勢，由于變化率是定值，因此E、I均為恒量。但ab桿受到的安培力隨磁場的增強而增大，根據(jù)力的變化判斷出重物剛好離開地面的臨界條件。答案：(1)電流由a到d

(2)0.08V

(3)5s解析：(1)由楞次定律可以判斷，金屬棒上的電流由a到d。(3)物體剛好離開地面時，其受到的拉力F＝mg，由以上各式代入數(shù)據(jù)解得t＝5s。對點訓(xùn)練?A．圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B．圓環(huán)具有收縮的趨勢答案：D探究

導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢要點提煉1.E＝Blv的五性性質(zhì)含義正交性B、l、v三者互相垂直瞬時性若v為瞬時速度，則E為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢平均性若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢性質(zhì)含義相對性速度v是導(dǎo)體相對磁場運動的速度，若磁場也在運動，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系2.轉(zhuǎn)動切割(2)推導(dǎo)。方法一：設(shè)導(dǎo)體棒在Δt時間內(nèi)掃過面積ΔS，則方法二：整根導(dǎo)體棒的平均切割速度為典例剖析2．如圖所示，MN、PQ為兩條平行放置的金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌左端接電阻R，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面。金屬棒ab接觸良好地斜放在兩導(dǎo)軌之間，與導(dǎo)軌的夾角θ為60°，兩個觸點之間的長度為L，電阻為r。若金屬棒ab以速度v水平向右勻速運動，不計導(dǎo)軌的電阻，則通過金屬棒的電流為多大？a、b之間的電壓為多大？解析：金屬棒ab以速度v水平向右勻速運動時，B、L、v要兩兩垂直，該題條件是L與v不垂直，由動生電動勢公式，可得金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 (2024·浙江杭州高二階段練習(xí))如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OO′上，隨軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g，不計其他電阻和摩擦，下列說法正確的是(

)對點訓(xùn)練?C．微粒帶負電D．電容器所帶的電荷量為CBr2ω答案：B課堂小結(jié)易錯辨析警示易錯點1：易忽略電表改裝原理 (2024·安徽宿州高二下期中)如圖所示，直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B，方向平行于ab邊向上。ac、bc兩邊分別串有電壓表、電流表，當(dāng)金屬框繞ab邊逆時針轉(zhuǎn)動時，下列判斷正確的是(

)案例1A．電流表沒有讀數(shù)，b、c電勢相等B．電流表有讀數(shù)，b、c電勢不相等C．電壓表無讀數(shù)，a、c電勢不相等D．電壓表有讀數(shù)，a、c電勢不相等易錯分析：電壓表是由電流表改裝而成的，電壓表的指針實際指示的是通過表頭的電流大小，回路中沒有感應(yīng)電流時，電壓表沒有示數(shù)。答案：C解析：金屬框bc、ac邊做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，Ubc、Uac不為零，b、c電勢不相等，a、c電勢不相等，但運動的過程中穿過金屬框的磁通量始終為零，故金屬框中無電流，電流表沒有讀數(shù)，同時電壓表也沒有讀數(shù)；A、B、D錯誤，C正確。易錯點2：易混淆電動勢與電勢差、不能正確理解有效面積S案例2A．圓環(huán)中產(chǎn)生沿順時針方向的感應(yīng)電流B．圓環(huán)具有收縮的趨勢易錯分析：本題有兩個易錯點：一是誤認為法拉第電磁感應(yīng)定律中的面積S為圓環(huán)的實際面積，實際上S為有效面積，即包含磁場的那部分面積；二是易混淆電勢差的符號，電勢差是標(biāo)量，有正負，當(dāng)a點電勢高于b點電勢時，Uab>0，當(dāng)a點電勢低于b點電勢時，Uab<0。答案：BC課堂達標(biāo)檢測一、電磁感應(yīng)定律1．(多選)(2024·重慶北碚高二期末)法拉第為電磁學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻，提出了“場”的概念，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象等，下列關(guān)于磁場和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的認識正確的有(

)A．運動電荷在勻強磁場中一定會受到洛倫茲力作用B．運動電荷在磁場中某處所受洛倫茲力的方向一定與該處的磁感應(yīng)強度方向垂直C．穿過閉合導(dǎo)體線圈的磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大D．穿過閉合導(dǎo)體線圈的磁通量為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定為零答案：BC2．(多選)單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t的變化圖像如圖所示，則(

)A．在t＝0時，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動勢也最大B．在0～2×10－2s時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為零C．在t＝2×10－2s時，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動勢最小D．在t＝1×10－2s時，線圈中磁通量最小，感應(yīng)電動勢最大答案：CD解析：在t＝0時，線圈中磁通量最大，線圈與磁場垂直，磁通量的變化率最小，感應(yīng)電動勢最小，A錯誤；在0～2×10－2s時間內(nèi)，磁通量的變化量為磁通量最大值的2倍，則線圈中感應(yīng)電動勢的平均值不為零，B錯誤；在t＝2×10－2s時，線圈中磁通量最大，線圈與磁場垂直，磁通量的變化率最小，感應(yīng)電動勢最小，C正確；在t＝1×10－2s時，線圈中磁通量為零，最小，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，D正確。3．如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝100，線圈面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面的磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的是(

)A．線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針方向B．電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大C．電阻R兩端的電壓保持0.1V不變D．通過電阻R的電流為0.02A答案：D二、導(dǎo)體切割磁感線時