2018-2019版高中物理第三章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律学案新人教版选修1 .doc

第2讲法拉第电磁感应定律目标定位1. 知道什么是感应电动势.2.理解磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率三者的联系与区别.3.了解法拉第电磁感应定律内容及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些简单问题.4.培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物理规律的能力.一、感应电动势1.在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当于电源.2.感应电动势的大小跟磁通量的变化的快慢有关.3.我们用磁通量的变化率来表示磁通量变化的快慢，它是磁通量的变化量跟产生这个变化所用时间的比值.想一想是不是可以说磁通量的变化量越大，磁通量的变化率越大？答案不是.磁通量的变化率指单位时间内磁通量的变化量，它们的关系类似于速度的变化量和速度的变化率.二、法拉第电磁感应定律1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.2.公式：En.n为线圈的匝数.是磁通量的变化量.3.国际单位：的单位是韦伯(Wb)，t的单位是秒(s)，E的单位是伏特.4.电能的产生一定是以消耗其他形式的能量为代价的.各种获得大规模电能的实用方案，都是以法拉第电磁感应定律为理论基础的.想一想电磁感应过程中，能量是如何转化的？答案电磁感应过程是其他形式的能转化为电能的过程.一、感应电动势1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的比较(1)是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时BS.(2)是过程量，它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的改变量，即21.(3)表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化量，又称为磁通量的变化率.(4)磁通量的变化率是t图象上某点切线的斜率.如图321所示，t0.1 s时，0，t0、0.2 s、0.4 s、0.6 s 时图线斜率最大，即最大.图3212.感应电动势(1)由电磁感应产生的电动势叫感应电动势.在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当于电源.(2)当电路闭合时，回路中有感应电流；当电路断开时，回路中没有感应电流，但感应电动势仍然存在.例1把一条形磁铁插入同一个闭合线圈中，第一次是迅速地，第二次是缓慢地，两次初、末位置均相同，则在两次插入的过程中()A.磁通量变化率相同B.磁通量变化量相同C.产生的感应电流相同D.产生的感应电动势相同答案B解析两次以不同速率进入闭合线圈，磁通量的变化量相同，但是时间不同，则磁通量的变化率不同，感应电动势不同，感应电流也不同.针对训练1下列说法正确的是( )A.磁通量大，磁通量变化量一定大B.磁通量变化大，磁通量变化率一定大C.磁通量为零，磁通量的变化率为零D.磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零答案D解析磁通量对应一个状态，而磁通量变化对应一个过程，所以磁通量变化的大小与磁通量的大小无直接关系，选项A错误；同理磁通量变化的大小与变化的具体过程有关，包括变化的快慢以及变化的时间，而磁通量的变化率只描述磁通量变化的快慢，所以只有选项D正确.二、法拉第电磁感应定律1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过该电路的磁通量的变化率成正比.2.公式：En.n为线圈的匝数，是磁通量的变化量.电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率.而与的大小、的大小没有必然联系.3.单位：的单位是韦伯(Wb)，t的单位是秒(s)，E的单位是Wb/s，E的国际单位是V.4.电磁感应现象的本质：在电磁感应现象中，一定产生感应电动势，不一定产生感应电流.能否产生感应电动势是电磁感应现象的本质.例2穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地增加6 Wb，则()A.线圈中感应电动势每秒钟增加6 VB.线圈中感应电动势每秒钟减少6 VC.线圈中感应电动势保持不变D.线圈中无感应电动势答案C解析磁通量始终保持每秒钟均匀地增加6 Wb，即电动势保持6 V不变.针对训练2如图322所示，两个半径不同的同心圆线圈置于匀强磁场中，当磁场均匀增大时，线圈1和线圈2产生的感应电动势的关系为()图322A.E1E2 B.E1E2C.E1E2.对法拉第电磁感应定律的理解1.当线圈中的磁通量发生变化时，下列说法正确的是()A.线圈中一定有感应电流B.线圈中有感应电动势，其大小与磁通量成正比C.线圈中一定有感应电动势D.线圈中有感应电动势，其大小与磁通量的变化量成正比答案C解析线圈中的磁通量发生变化肯定有感应电动势，但不一定有感应电流，由En知，感应电动势与不成正比.选项C正确.2.穿过某单匝线圈的磁通量随时间的变化关系如图323所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是()图323A.02 s B.24 s C.46 s D.610 s答案C解析由E，E的大小由的大小来决定，只有C正确.感应电动势大小的计算3.有一个单匝线圈，在0.2 s内通过它的磁通量从0.02 Wb均匀增加到0.08 Wb，则线圈中的感应电动势为()A.0.1 V B.0.2 V C.0.3 V D.0.4 V答案C解析由E得E V0.3 V，C正确.4.如图324甲所示，某线圈一共50匝，若穿过线圈的磁通量随时间的变化如图324乙所示，则a、b两点间的电压是多少？图324答案50 V解析求a、b两点的电压就等于求线圈中的感应电动势，由图乙得 V1 V，故En50 V，所以a、b两点间电压等于50 V.(时间：60分钟)题组一、对法拉第电磁感应定律的理解1.关于感应电动势的大小，下列说法正确的是()A.穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大B.穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零C.穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零D.穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零答案D解析感应电动势的大小只与线圈的匝数及磁通量的变化率成正比，与其他因素无关.只要回路的磁通量发生变化，感应电动势就一定不为零，D正确.2.感应电动势产生的条件是()A.导体必须做切割磁感线的运动B.导体回路必须闭合，且回路所包围面积内的磁通量发生变化C.无论导体回路是否闭合，只要它包围面积内的磁通量发生变化D.导体回路不闭合答案C解析产生感应电动势的条件是回路中的磁通量发生变化，与回路闭合与否无关，故C选项正确，B、D选项错；磁通量变化的方式很多，不一定是导体切割磁感线，故选项A错.3.如图325所示，让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2，下列说法中正确的是()图325A.在线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大B.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且电流是恒定的C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且电流越来越大D.在线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且穿出时的速度越大，感应电流越大答案AD解析线圈在进入和穿出磁场时，线圈中有感应电流，且运动速度越大，磁通量变化越快，产生的感应电流越大.当线圈全部进入磁场后，穿过线圈的磁通量始终不变，没有感应电流.4.一个闭合线圈放在变化的磁场中，线圈产生的感应电动势为E.若仅将线圈匝数增加为原来的2倍，则线圈产生的感应电动势变为()A.2E B.E C. D. 答案A解析由法拉第电磁感应定律En可知，当仅将线圈的匝数变为原来的2倍时，线圈中的感应电动势变为原来的2倍，故A对，B、C、D错.题组二、感应电动势大小的计算 5.穿过单匝闭合线圈的磁通量每秒连续均匀地增大4 Wb，则()A.线圈中的感应电动势将均匀增大B.线圈中的感应电流将均匀增大C.线圈中的感应电动势将保持4 V不变D.线圈中的感应电流保持2 A不变答案C解析本题是定性分析和定量计算，其核心仍是对法拉第电磁感应定律的正确理解与应用.由E得E4 V，C项正确；因线圈电阻不一定是2 ，D项错误.故正确答案为C.6.如图326所示，桌面上放一单匝线圈，线圈中心上方一定高度处有一竖立的条形磁体.当磁体竖直向下运动时，穿过线圈的磁通量将_(选填“变大”或“变小”).在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了0.1 Wb，经历的时间为0.5 s，则线圈中的感应电动势为_V.图326答案变大0.2 V解析当磁体竖直向下运动时，磁场增强，穿过线圈的磁感线的条数增多，磁通量将变大；由En V0.2 V.7.一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是_Wb；磁通量的平均变化率是_Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是_V.答案81041.61023.2解析(B2B1)S(0.50.1)20104 Wb8104 Wb Wb/s1.6102 Wb/sEn2001.6102 V3.2 V.8.穿过单匝闭合线圈的磁通量随时间变化的t图象如图327所示，由图知05 s 线圈中感应电动势大小为_ V，510 s 线圈中感应电动势大小为_ V，1015 s线圈中感应电动势大小为_ V.图327答案102解析由En，可得05 s线圈中感应电动势大小；E1 V1 V；510 s线圈中感应电动势大小E2V0 V；1015 s线圈中感应电动势