1、第四章電磁感應(yīng),同步導(dǎo)學(xué)方案,課后強(qiáng)化演練,第4節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律,1定義：當(dāng)閉合電路中磁通量發(fā)生變化時，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，則必然有電動勢，此電動勢叫感應(yīng)電動勢 2產(chǎn)生條件：不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,3產(chǎn)生感應(yīng)電動勢部分的電路特點(diǎn) 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路相當(dāng)于電源，屬內(nèi)電路，電流由電勢較低處流向電勢較高處一般分兩種情況：一種是部分導(dǎo)體在磁場中切割磁感線而成為電源；一種是導(dǎo)體圍成的面積上有磁通量的變化(如磁感應(yīng)強(qiáng)度變化或有效面積變化)而成為電源 4感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的關(guān)系 (1)電路中有感應(yīng)電流時，一定有感應(yīng)電動勢,(2)電路中有感應(yīng)電動

2、勢時，不一定有感應(yīng)電流如圖所示，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，但由于線圈是不閉合的，線圈中無感應(yīng)電流,(1)公式中各量的單位要用國際制單位； (2)公式中，/t均取絕對值，該公式只要求出大小就可以，不考慮正負(fù),1公式推導(dǎo) 情景1：把矩形線框abcd放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場里，線框平面跟磁感線垂直線框可動部分ab的長度是l，以速度v向右運(yùn)動,推導(dǎo)過程：設(shè)在t時間內(nèi)可動部分由ab運(yùn)動至ab，由法拉第電磁感應(yīng)定律得： E/t BS Slvt,由上述方程可以推出： EBlv 情景2：若導(dǎo)體運(yùn)動方向跟導(dǎo)體本身垂直，但跟磁感線方向有一夾角，導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動勢的大

3、小又是多大？ 推導(dǎo)過程：分解v，平行B的速度分量v2vcos，沒有切割，無感應(yīng)電動勢；垂直B的速度分量v1vsin，切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EBlvsin.,結(jié)論：導(dǎo)體切割磁感線時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小，跟磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線長度l、運(yùn)動速度v以及運(yùn)動方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角的正弦sin成正比,2公式 EBlvsin 為速度方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角 (1)當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動方向與磁場方向平行時，即0時，E0，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 (2)當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動方向與磁場方向垂直時，即90時，EBlv.,3對EBlvsin的理解 (1)該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用來求導(dǎo)體運(yùn)動速度為v時的瞬時電動勢，若v

4、為平均速度，則E為平均電動勢 (2)當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時，EBlv；當(dāng)有任意兩個量的方向平行時，E0. (3)式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度 如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長度，即ab的弦長,(4)該式適用于導(dǎo)體平動時，即導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度相等時,(6)公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運(yùn)動時，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生,1反電動勢的定義 電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，線圈中也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢總要削弱電源電動勢的作用，我們把這個電動勢稱為反電動勢 2作用 阻礙線圈的轉(zhuǎn)動,3能量轉(zhuǎn)化過程 正是由于反電動勢的存在，才使線圈中的電流不會

5、太大，起到保護(hù)電動機(jī)的作用；反電動勢對線圈的阻礙作用，是能量的轉(zhuǎn)化和守恒的具體體現(xiàn)，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,(1)如果電動機(jī)工作中由于機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，這時沒有了反電動勢，電阻很小的線圈直接接在電源的兩端，電流會很大，很容易燒毀電動機(jī) (2)當(dāng)電動機(jī)所接電源電壓比正常電壓低很多時，此時電動機(jī)線圈也不轉(zhuǎn)動，無反電動勢產(chǎn)生，電動機(jī)也容易燒壞,1分析思路,(1)易錯點(diǎn)一：不能正確分析感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流方向的關(guān)系及內(nèi)、外電路中電勢的高低關(guān)系在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電源內(nèi)部的電流方向即為感應(yīng)電動勢的方向，內(nèi)電路中電流由低電勢流向高電勢，而外電路中電流從高電勢流向低電勢,(2)易錯點(diǎn)二：應(yīng)用歐姆定律分

6、析求解電路時，忘記了等效電源內(nèi)阻對電路的影響 (3)易錯點(diǎn)三：對連接在電路中電表的測量不能正確地分析，特別是并聯(lián)在等效電源兩端的電壓表，它所測量的是路端電壓，而不是等效電源的電動勢也不是電源內(nèi)阻兩端的電壓，即UE，UIr，UIREIr，R為外電路總電阻，r為等效電源的內(nèi)阻.,一個匝數(shù)為200匝、面積為20 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(qiáng)度 在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T，在此過程中磁通量變化了多少？磁通量的平均變化率是多少？線圈中感應(yīng)電動勢的大小是多少伏？,【答案】4104 Wb8103 Wb/s1.6 V,(2013合肥高二檢測)圖中ad所示分

7、別為穿過某一閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖象，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的下列論述，正確的是(),A圖a中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變 B圖b中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大 C圖c中回路在0t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 D圖d中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大,答案：D,如圖所示，導(dǎo)體棒ab長L，沿傾角為的斜導(dǎo)軌以速度v下滑，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求：,(1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜導(dǎo)軌向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？ (2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向豎直向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？ 【分析】(1)第一種情況下B、l、v三者兩兩垂

8、直，直接應(yīng)用EBlv求解 (2)第二種情況下注意題目所給是導(dǎo)軌的傾角，而非v與B之間的夾角，要注意進(jìn)行轉(zhuǎn)換,【解析】將題給的立體圖改畫成平面圖如圖所示 (1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜軌時，導(dǎo)體棒ab的速度方向與B是垂直的，即v與B的夾角90.則可將感應(yīng)電動勢直接寫為E1BLv.,(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上時，此時v與B的夾角90，我們可直接套用公式寫出此時的感應(yīng)電動勢 E2BLvsin(90)BLvcos 也可從基本原理出發(fā)，將棒的速度v分解為垂直于B和平行于B的兩個分量，只有垂直于B的速度分量vvcos才對產(chǎn)生感應(yīng)電動勢有貢獻(xiàn)，所以感應(yīng)電動勢 E2BLvBLvcos. 【答案】(1)B

9、Lv(2)BLvcos,【方法總結(jié)】 (1)導(dǎo)體不是垂直切割磁感線(即v與B有一夾角)時，可將導(dǎo)體的速度沿垂直于磁感線和平行于磁感線兩個方向分解，其中平行于磁感線的分速度不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，只有垂直于磁感線的分量產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 (2)公式EBlvsin中的是v與B之間的夾角，當(dāng)90時EBlv，因此導(dǎo)體垂直切割磁感線可以看成是導(dǎo)體不垂直切割磁感線的一種特例,如圖所示，MN，PQ為兩條平行的水平放置的金屬導(dǎo)軌，左端接有定值電阻R，金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間，與導(dǎo)軌接觸良好磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌接觸點(diǎn)之間的距離為L，金屬棒與導(dǎo)軌間夾角為60，以速度v水平向右勻速運(yùn)動，不

10、計導(dǎo)軌和棒的電阻，則流過金屬棒中的電流為(),如圖所示，兩個線圈套在同一個鐵芯上，線圈的繞向在圖中已經(jīng)表示左線圈連著平行導(dǎo)軌M和N，導(dǎo)軌電阻不計，在垂直導(dǎo)軌方向上放著金屬棒ab，金屬棒處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中下列說法中正確的是(),A當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)電勢 B當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，c點(diǎn)與d點(diǎn)為等電勢點(diǎn) C當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，c點(diǎn)電勢高于d點(diǎn)電勢 D當(dāng)金屬棒向右加速運(yùn)動時，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢，d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢,【分析】1.金屬棒向右勻速運(yùn)動時，ab中是否有電流產(chǎn)生，電流是變化的還是恒定的？穿過

11、右線圈的磁通量是否變化？ 2金屬棒向右加速運(yùn)動時，ab中產(chǎn)生的電流是否變化？穿過右線圈的磁通量發(fā)生怎樣的變化？回路中的感應(yīng)電流方向如何？,【解析】當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，由右手定則判斷電流方向?yàn)閍b，ab棒相當(dāng)于電源，根據(jù)電流從電源正極流出沿外電路流回負(fù)極的特點(diǎn)，可判斷b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢棒勻速切割磁感線，回路中產(chǎn)生的電流大小恒定，所以穿過右線圈的磁通量保持不變，右線圈與R組成的回路中無感應(yīng)電流，c、d兩點(diǎn)電勢相等，故選項B正確,對于電磁感應(yīng)中電勢高低的判斷，關(guān)鍵在于能否用等效的觀點(diǎn)分析問題，即尋找等效電源，然后結(jié)合電路的知識加以判斷 【答案】BD,【方法總結(jié)】 (1)產(chǎn)生電動勢的部分電路就是

12、電源 (2)用右手定則或楞次定律判定出這個“電源”的正、負(fù)極 (3)運(yùn)用直流電路知識判定各點(diǎn)電勢的高低,如圖所示為地磁場磁感線的示意圖，在北半球地磁場的豎直分量向下飛機(jī)在我國上空勻速巡航，機(jī)翼保持水平，飛行高度保持不變由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢為1，右方機(jī)翼末端處的電勢為2，則(),A若飛機(jī)從西往東飛，1比2高 B若飛機(jī)從東往西飛，2比1低 C若飛機(jī)從南往北飛，1比2高 D若飛機(jī)從北往南飛，2比1低 解析：由右手定則可知機(jī)翼左端電勢比右端電勢高即12，A、C項正確 答案：AC,把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度

13、為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，一長度為2a，電阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求： (1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN； (2)圓環(huán)消耗的熱功率和在圓環(huán)及金屬棒上消耗的總熱功率,(2013桂林高二檢測)如圖(a)所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計，求0至t1時間內(nèi),(1)通過電阻

14、R1上的電流大小及方向 (2)通過電阻R1上的電量q.,1.(2013東臺市高二檢測)下列關(guān)于感應(yīng)電動勢大小的說法，正確的是() A線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大 B線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大 C線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)的地方，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大 D線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大,解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小正比于磁通量的變化率，變化率的意義就是變化的快慢，故選項D正確 答案：D,2如圖所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是(),A乙、丁B甲、乙、丁 C甲、乙、丙、丁 D只有乙 解析：公式EBlv中的l應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長度，甲、乙、丁中的有效長度均為l，電動勢EBlv，而丙有效長度為lsin，電動勢EBlvsin，故B項正確 答案：B,3關(guān)于反電動勢，下列說法中正確的是() A只要線圈在磁場中運(yùn)動就能產(chǎn)生反電動勢 B只要穿過線圈的磁通量變化，就產(chǎn)生反電動勢 C電動機(jī)在轉(zhuǎn)動時線圈內(nèi)產(chǎn)生反電動勢 D反電動勢就是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢 解析：反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢，其作用是削弱電源的電動勢產(chǎn)生反電動勢的前提是必須有電源存在，故正確答案為C. 答案：C,解析：設(shè)粗環(huán)電阻為R，則細(xì)環(huán)電阻為2R，由于