2017-2018学年高中物理 第4章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律同步备课教学案 新人教版选修3-2

1、4法拉第电磁感应定律学习目标1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.2.能够运用EBlv或EBlvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势.3.知道反电动势的定义和在生产中的应用一、电磁感应定律导学探究回顾“探究感应电流的产生条件”中的三个实验，并回答下列问题：(1)如图1所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？指针偏转程度相同吗？图1(2)三个实验中哪些情况下指针偏转角度会大一些？指针偏转大小取决于什么？答案(1)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转程度大(2)将条形磁铁插入

2、线圈的实验中，条形磁铁快速插入(或拔出)比缓慢插入(或拔出)时的大，I大，E大，指针偏转程度大导体棒切割磁感线运动实验中，导体棒运动越快，越大，I越大，E越大，指针偏转程度越大模仿法拉第的实验中，开关断开(或闭合)瞬间比开关闭合状态下移动滑动变阻器的滑片时大，I大，E大，指针偏转程度大指针偏转大小取决于的大小知识梳理1法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合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)表达式：En，其中n是线圈的匝数2对、与的理解(1)：可形象地用某时刻穿过某个面的磁感线的条数表示BS，S是与B垂直的投影面的面积(2)：某段时间内穿过某个面的磁通量的变化量，21

3、，若只是S变化则BS，若只是B变化，则BS.(3)：穿过某个面的磁通量变化的快慢，若只是S变化则B，若只是B变化则S.即学即用判断下列说法的正误(1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大()(2)线圈中磁通量的变化量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大()(3)线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大()(4)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大()答案(1)(2)(3)(4)二、导线切割磁感线时的感应电动势导学探究如图2所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为l，ab以速度v匀速切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路

4、中产生的感应电动势图2答案设在t时间内导体ab由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时闭合电路面积的变化量为Slvt穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBlvt根据法拉第电磁感应定律得EBlv.知识梳理导线切割磁感线时产生的感应电动势的大小：(1)导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图3所示，EBlv.图3(2)导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为时，如图4所示，EBlvsin .图4即学即用如图5所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是 图5答案甲、乙、丁三、反电动势导学探究(1)电动机的线圈电阻为R，当它正常运转时，两端的电压为U，流过电动机的电流为I，可以

5、用I来计算电动机线圈中的电流吗？为什么？(2)如果电动机机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？应采取什么措施？答案(1)不能由于电动机正常工作时，线圈转动切割磁感线而产生一个反电动势，使线圈两端的电压减小，所以线圈中的电流I0)随时间变化，t0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()图4A不带电B所带电荷量与t成正比C带正电，电荷量是D带负电，电荷量是答案D解析磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：ESkS，而S，经时间t电容器P板所带电荷量QEC；由楞次定律和安培定则知电容器P板带负电，故D选项正确6如图5所示，匀强磁场中有两

6、个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直磁感应强度B随时间均匀增大两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是()图5AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向答案B解析由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的电动势为Er2，则，由楞次定律可知感应电流的方向均沿顺时针方向，B项对7如图6甲所示，闭合电路由电阻R和阻值为r的环形导体构成，其余电阻不计环形导体所围的面积为S.环形导体位于一垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时

7、间变化的规律如图乙所示在0t0时间内，下列说法正确的是()图6A通过R的电流方向由B指向A，电流大小为B通过R的电流方向由A指向B，电流大小为C通过R的电流方向由B指向A，电流大小为D通过R的电流方向由A指向B，电流大小为答案D解析原磁场增强，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场反向，垂直纸面向外，再由安培定则可判定环形电流为逆时针方向，通过R的电流方向由A指向B；I.故选D.8如图7所示，边长为a的导线框ABCD处于磁感应强度为B0的匀强磁场中，BC边与磁场右边界重合，现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动；二是仅使磁感应强度随时间均匀变化若导线框在上述两个过程中产

8、生的感应电流大小相等，则磁感应强度随时间的变化率为()图7A. B.C. D.答案B解析第一种情况根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，可得：I；同样当磁感应强度随时间均匀变化时，可得：I，联立得：，选项B正确，选项A、C、D错误9如图8所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2 s，第二次用时0.4 s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则()图8A第一次线圈中的磁通量变化较快B第一次电流表G的最大偏转角较大C第二次电流表G的最大偏转角较大D若断开开关S，电流表G均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势答案AB解析磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，

9、故A正确；感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流大，电流表G的最大偏转角大，故B正确，C错误；断开开关，电流表不偏转，知感应电流为零，但感应电动势不为零，故D错误故选A、B.10. 如图9所示，一个金属圆环放在匀强磁场中，将它匀速向右拉出磁场，下列说法中正确的是(不计重力)()图9A环中感应电流的方向是顺时针方向B环中感应电流强度的大小不变C所施加水平拉力的大小不变D若将此环向左拉出磁场，则环中感应电流的方向也是顺时针方向答案AD11. 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图10所示，则OD过

10、程中()图10A线圈中O时刻感应电动势最大B线圈中D时刻感应电动势为零C线圈中D时刻感应电动势最大D线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V答案ABD解析由法拉第电磁感应定律En，得即为t图象对应时刻切线的斜率，所以A、B正确，C错误；线圈中O至D时间内的平均感应电动势En1 V0.4 V所以D正确二、非选择题12在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图11所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若cd杆以恒定加速度a2 m/s2由静止开始做匀变速直线运动，则：图11(1)在5 s内平均感应

11、电动势是多少？(2)第5 s末，回路中的电流多大？(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N解析(1)5 s内的位移xat225 m，5 s内的平均速度5 m/s，(也可用 m/s5 m/s求解)故平均感应电动势EBl0.4 V.(2)第5 s末：vat10 m/s，此时感应电动势：EBlv，则回路电流I A0.8 A.(3)杆做匀加速运动，则FF安ma，即FBIlma0.164 N.13如图12所示，线框用导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，导体棒ab所在处有匀强磁场且B22 T，已知ab长L0.1 m，整个电路总电阻R5 .螺线管匝数n4，螺线管横截面积S0.1 m2.在螺线管内有图示方向磁场B1，若10 T/s均匀增