人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律学案及答案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律学案及答案，共8页。学案主要包含了电磁感应定律，导线切割磁感线时的感应电动势，动生电动势的理解等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册 2.2法拉第电磁感应定律 学案学习目标1、知道什么叫感应电动势。2、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，能区分。3、理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式。4、知道公式的推导过程。5、会用解决问题。6、了解导体棒切割磁感线产生感应电动势与洛伦兹力的关系。重点难点1、知道感应电动势的定义，会区分的物理意义。（重点）2、理解并能应用法拉第电磁感应定律。（重点）3、的区别与联系。（难点）4、应用法拉第电磁感应定律解答相关问题。（难点）自主探究一、电磁感应定律1、感应电动势电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。2、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）公式：。若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则 。（3）在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)，感应电动势的单位是伏特(V)。二、导线切割磁感线时的感应电动势1、导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E＝Blv。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θ时，如图2所示，E＝Blvsinθ。                              图1              图2 探究思考一、对法拉第电磁感应定律的理解1、区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率物理量磁通量磁通量的变化量磁通量的变化率物理意义某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数穿过某个面的磁通量的变化量穿过某个面的磁通量变化的快慢计算方法匀强磁场中， S为与B垂直的面积，不垂直时，取S在与B垂直方向上的投影注意点穿过某个面有方向相反的磁场，应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量若开始和转过时平面都与匀强磁场垂直，穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，而不是零既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少，在图像中，用图线的斜率表示关系等三者的关系，可类比于 2、对法拉第电磁感应定律的进一步理解研究对象的研究对象是一个回路，求得的电动势是整个回路的感应电动势适用条件可用于计算任何原因引起的感应电动势，回路不要求闭合瞬时值和平均值较长时，为时间内的平均感应电动势；当时，则为瞬时感应电动势。当磁通量随时间均匀变化时，瞬时值等于平均值决定因素由决定，不由决定；与电路的电阻R无关，感应电流大小与回路电阻R有关两种常见情况（1）——面积不变，磁感应强度变化，注意S为有效面积。如图，磁场垂直线圈平面，图中线圈a面积为，线圈b面积为，当线圈b中磁场变化时，线圈a中感应电动势。（2）——面积改变，磁感应强度不变，如常见的切割情形说明：通常适用于求平均感应电动势。可以由此计算当磁通量变化时通过导体截面的电荷量，由，设回路总电阻为(R+r )，则。【典例一】1、如图所示，处在匀强磁场中的线圈，匝数为n，面积为S，磁场方向平行于线圈轴线向右.若在时间内，磁感应强度大小由均匀增加到，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差(   )A.恒为 B.从0均匀变化到C.恒为 D.从0均匀变化到解题思路： 穿过线圈的磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有，根据楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向(从右侧看)，故，即有，故C选项正确答案：C二、对公式的理解1、公式与的区别与联系 区别研究对象一个回路在磁场中运动的一段导体 适用范围具有普适性，无论什么方式引起的的变化都适用只适用于一段导体切割磁感线的情况 条件不要求一定是匀强磁场，E由决定l、v、B应取两两互相垂直的分量，可采用投影的方法 物理意义通常求的是时间内的平均感应电动势，E与某段时间或某个过程相对应若v为瞬时速度，求的是瞬时感应电动势，E与某个时刻或某个位置相对应；若v为平均速度，求的是平均感应电动势联系（1） 是由在一定条件下推导出来的；（2）如果B、l、v三者大小、方向均不变，则在时间内的平均感应电动势等于任意时刻的瞬时感应电动势；（3）公式和是统一的，当时，E为瞬时感应电动势 2、导体切割磁感线的三种情况导体棒平动切割常用情况运动速度与磁感线方向垂直，则一般情况运动速度与磁感线方向夹角为，则导体棒转动切割相对位置   端点中点任意位置导体棒ab长为l垂直于匀强磁场（磁感应强度为B），转动平面也垂直于磁场（转动角速度为）闭合线圈匀速转动条件（1）匀强磁场（2）匀速转动（3）转轴垂直于磁场大小图示位置：（n为线圈匝数，S为线圈面积，为角速度）当线圈垂直于磁场时：E=0 【典例二】2、如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为的是(   )A. B. C. D.解题思路：A中，v与金属导体不垂直，产生的感应电动势，A错误；B中，金属导体垂直切割磁感线，产生的感应电动势，B正确；C中，金属导体水平部分不切割磁感线，只有竖直部分切割磁感线，产生的感应电动势，C正确；D中，金属导体切割磁感线的有效长度为，产生的感应电动势，D正确.答案： BCD三、动生电动势的理解1、产生：磁场不变，导体切割磁感线。2、非静电力：导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力。3、回路中相当于电源的部分：做切割磁感线运动的导体。4、导体切割的两种常见情形：平动切割或转动切割。5、方向判断：右手定则。6、大小计算：。7、电路结构示例（1）电路构成：导体棒构成内电路，内阻为导体棒电阻r，外电阻为R。（2）电流方向及：内电路中：电流从低电势流向高电势。外电路中：电流从高电势流向低电势。故＞0，且。【典例三】3、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒以垂直于棒的水平速度抛出，设在整个过程中金属棒的方向不变且不计空气阻力，则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况是(   ) A.保持不变        B.越来越小       C.越来越大      D.无法判断解题思路：金属棒做平抛运动，其水平分速度保持不变，等于.由感应电动势公式是垂直于磁感线方向的分速度，即平抛运动的水平分速度，等于，则感应电动势均不变，则感应电动势大小保持不变.故A正确，B、C、D错误.答案：A随堂训练1、如图所示，直角三角形金属框放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于边向上.两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕边以逆时针转动时，下列判断正确的是(   )A.电压表有读数，电流表没有读数 B.电压表有读数，电流表也有读数C.电压表没有读数，电流表有读数 D.电压表没有读数，电流表也没有读数答案：D2、如图所示，是用同种规格的铜丝做成的两个单匝同心圆环，两环半径之比为2:3其中仅在a环所围区域内有垂直于环面向里的匀强磁场.当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，两环内的感应电动势大小和感应电流大小之比分别为(   )A.1:1，3:2 B.1:1，2:3 C.4:9，2:3 D.4:9，9:4答案： A3、如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，则线圈中产生的感应电动势的情况为(   )A.0时刻电动势最大  B.0时刻电动势为零C.时刻磁通量的变化率等于零 D.~时间内电动势增大答案：ACD4、在光滑水平桌面上有一边长为的正方形线框边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域，三角形腰长为，磁感应强度方向竖直向下，在同一直线上，其俯视图如图所示，线框从图示位置在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，线框中感应电流图像正确的是(以逆时针方向为电流的正方向，时间单位为)(   )A. B. C. D.答案：B