1、4法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.2.能夠運(yùn)用EBlv或EBlvsin 計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3.知道反電動(dòng)勢(shì)的定義和在生產(chǎn)中的應(yīng)用一、電磁感應(yīng)定律導(dǎo)學(xué)探究回顧“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，并回答下列問(wèn)題：(1)如圖1所示，將條形磁鐵從同一高度插入線(xiàn)圈的實(shí)驗(yàn)中，快速插入和緩慢插入有什么相同和不同？指針偏轉(zhuǎn)程度相同嗎？圖1(2)三個(gè)實(shí)驗(yàn)中哪些情況下指針偏轉(zhuǎn)角度會(huì)大一些？指針偏轉(zhuǎn)大小取決于什么？答案(1)磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同，快速插入比緩慢插入時(shí)指針偏轉(zhuǎn)程度大(2)將條形磁鐵插入

2、線(xiàn)圈的實(shí)驗(yàn)中，條形磁鐵快速插入(或拔出)比緩慢插入(或拔出)時(shí)的大，I大，E大，指針偏轉(zhuǎn)程度大導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)越快，越大，I越大，E越大，指針偏轉(zhuǎn)程度越大模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(或閉合)瞬間比開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)下移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)大，I大，E大，指針偏轉(zhuǎn)程度大指針偏轉(zhuǎn)大小取決于的大小知識(shí)梳理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(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)表達(dá)式：En，其中n是線(xiàn)圈的匝數(shù)2對(duì)、與的理解(1)：可形象地用某時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)面的磁感線(xiàn)的條數(shù)表示BS，S是與B垂直的投影面的面積(2)：某段時(shí)間內(nèi)穿過(guò)某個(gè)面的磁通量的變化量，21

3、，若只是S變化則BS，若只是B變化，則BS.(3)：穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的快慢，若只是S變化則B，若只是B變化則S.即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤(1)線(xiàn)圈中磁通量越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大()(2)線(xiàn)圈中磁通量的變化量越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大()(3)線(xiàn)圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大()(4)線(xiàn)圈中磁通量變化越快，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大()答案(1)(2)(3)(4)二、導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長(zhǎng)度為l，ab以速度v勻速切割磁感線(xiàn)，利用法拉第電磁感應(yīng)定律求回路

4、中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖2答案設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體ab由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，如圖所示，這時(shí)閉合電路面積的變化量為Slvt穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為BSBlvt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得EBlv.知識(shí)梳理導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?1)導(dǎo)線(xiàn)垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，B、l、v兩兩垂直時(shí)，如圖3所示，EBlv.圖3(2)導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線(xiàn)本身垂直，但與磁感線(xiàn)方向夾角為時(shí)，如圖4所示，EBlvsin .圖4即學(xué)即用如圖5所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是 圖5答案甲、乙、丁三、反電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)學(xué)探究(1)電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈電阻為R，當(dāng)它正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩端的電壓為U，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，可以

5、用I來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈中的電流嗎？為什么？(2)如果電動(dòng)機(jī)機(jī)械阻力過(guò)大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么情況？應(yīng)采取什么措施？答案(1)不能由于電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)而產(chǎn)生一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)，使線(xiàn)圈兩端的電壓減小，所以線(xiàn)圈中的電流I0)隨時(shí)間變化，t0時(shí)，P、Q兩板電勢(shì)相等，兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)間t，電容器P板()圖4A不帶電B所帶電荷量與t成正比C帶正電，電荷量是D帶負(fù)電，電荷量是答案D解析磁感應(yīng)強(qiáng)度以BB0kt(k0)隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：ESkS，而S，經(jīng)時(shí)間t電容器P板所帶電荷量QEC；由楞次定律和安培定則知電容器P板帶負(fù)電，故D選項(xiàng)正確6如圖5所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩

6、個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大兩圓環(huán)半徑之比為21，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響下列說(shuō)法正確的是()圖5AEaEb41，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駼EaEb41，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駽EaEb21，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駾EaEb21，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较虼鸢窧解析由法拉第電磁感應(yīng)定律得圓環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Er2，則，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向均沿順時(shí)針?lè)较?，B項(xiàng)對(duì)7如圖6甲所示，閉合電路由電阻R和阻值為r的環(huán)形導(dǎo)體構(gòu)成，其余電阻不計(jì)環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S.環(huán)形導(dǎo)體位于一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)

7、間變化的規(guī)律如圖乙所示在0t0時(shí)間內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是()圖6A通過(guò)R的電流方向由B指向A，電流大小為B通過(guò)R的電流方向由A指向B，電流大小為C通過(guò)R的電流方向由B指向A，電流大小為D通過(guò)R的電流方向由A指向B，電流大小為答案D解析原磁場(chǎng)增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)反向，垂直紙面向外，再由安培定則可判定環(huán)形電流為逆時(shí)針?lè)较颍ㄟ^(guò)R的電流方向由A指向B；I.故選D.8如圖7所示，邊長(zhǎng)為a的導(dǎo)線(xiàn)框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，BC邊與磁場(chǎng)右邊界重合，現(xiàn)發(fā)生以下兩個(gè)過(guò)程：一是僅讓線(xiàn)框以垂直于邊界的速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)；二是僅使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化若導(dǎo)線(xiàn)框在上述兩個(gè)過(guò)程中產(chǎn)

8、生的感應(yīng)電流大小相等，則磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為()圖7A. B.C. D.答案B解析第一種情況根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，可得：I；同樣當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，可得：I，聯(lián)立得：，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤9如圖8所示，閉合開(kāi)關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線(xiàn)圈，第一次用時(shí)0.2 s，第二次用時(shí)0.4 s，并且兩次磁鐵的起始和終止位置相同，則()圖8A第一次線(xiàn)圈中的磁通量變化較快B第一次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大C第二次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大D若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，電流表G均不偏轉(zhuǎn)，故兩次線(xiàn)圈兩端均無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)答案AB解析磁通量變化相同，第一次時(shí)間短，則第一次線(xiàn)圈中磁通量變化較快，

9、故A正確；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，磁通量的變化率大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大，電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角大，故B正確，C錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，電流表不偏轉(zhuǎn)，知感應(yīng)電流為零，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零，故D錯(cuò)誤故選A、B.10. 如圖9所示，一個(gè)金屬圓環(huán)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將它勻速向右拉出磁場(chǎng)，下列說(shuō)法中正確的是(不計(jì)重力)()圖9A環(huán)中感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針?lè)较駼環(huán)中感應(yīng)電流強(qiáng)度的大小不變C所施加水平拉力的大小不變D若將此環(huán)向左拉出磁場(chǎng)，則環(huán)中感應(yīng)電流的方向也是順時(shí)針?lè)较虼鸢窤D11. 單匝矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線(xiàn)圈所圍面積的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖10所示，則OD過(guò)

10、程中()圖10A線(xiàn)圈中O時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B線(xiàn)圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C線(xiàn)圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D線(xiàn)圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4 V答案ABD解析由法拉第電磁感應(yīng)定律En，得即為t圖象對(duì)應(yīng)時(shí)刻切線(xiàn)的斜率，所以A、B正確，C錯(cuò)誤；線(xiàn)圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)En1 V0.4 V所以D正確二、非選擇題12在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，寬度為l0.4 m，如圖11所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 的金屬桿cd，框架電阻不計(jì)若cd桿以恒定加速度a2 m/s2由靜止開(kāi)始做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則：圖11(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)

11、電動(dòng)勢(shì)是多少？(2)第5 s末，回路中的電流多大？(3)第5 s末，作用在cd桿上的水平外力多大？答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N解析(1)5 s內(nèi)的位移xat225 m，5 s內(nèi)的平均速度5 m/s，(也可用 m/s5 m/s求解)故平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBl0.4 V.(2)第5 s末：vat10 m/s，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：EBlv，則回路電流I A0.8 A.(3)桿做勻加速運(yùn)動(dòng)，則FF安ma，即FBIlma0.164 N.13如圖12所示，線(xiàn)框用導(dǎo)線(xiàn)組成，cd、ef兩邊豎直放置且相互平行，導(dǎo)體棒ab水平放置并可沿cd、ef無(wú)摩擦滑動(dòng)，導(dǎo)體棒ab所在處有勻強(qiáng)磁場(chǎng)且B22 T，已知ab長(zhǎng)L0.1 m，整個(gè)電路總電阻R5 .螺線(xiàn)管匝數(shù)n4，螺線(xiàn)管橫截面積S0.1 m2.在螺線(xiàn)管內(nèi)有圖示方向磁場(chǎng)B1，若10 T/s均勻增