高中物理人教版 (新课标)选修34 法拉第电磁感应定律学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修34 法拉第电磁感应定律学案，共9页。学案主要包含了课程导学，范例精析等内容，欢迎下载使用。

课题
4.4法拉第电磁感应定律
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，并能区别ΔΦ、E=nΔΦ/Δt。
3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4．知道E=Blvsinθ如何推得。
5．会用 和E=Blvsinθ解决问题。
学习重难点
重点
法拉第电磁感应定律。
难点
平均电动势与瞬时电动势区别。
学法指导
通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。
预习评价
穿过一个电阻为R=1 的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb，则：（ ）
(A)线圈中的感应电动势每秒钟减少2V
(B)线圈中的感应电动势是2V
(C)线圈中的感应电流每秒钟减少2A
(D)线圈中的电流是2A
下列几种说法中正确的是：( )
(A)线圈中的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
(B)穿过线圈的磁通量越大，线圈中的感应电动势越大
(C)线圈放在磁场越强的位置，线圈中的感应电动势越大
(D)线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
有一个n匝线圈面积为S，在 时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了 ，则这段时间内穿过n匝线圈的磁通量的变化量为 ，磁通量的变化率为 ，穿过一匝线圈的磁通量的变化量为 ，磁通量的变化率为 。
如图所示，前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，第一次用时0.2S，第二次用时1S；则前后两次线圈中产生的感应电动势之比 。
如图所示，用外力将单匝矩形线框从匀强磁场的边缘匀速拉出．设线框的面积为S，磁感强度为B，线框电阻为R，那么在拉出过程中，通过导线截面的电量是______．
课堂学习流程设计
【课程导学】
知识点一 公式E＝neq \f(ΔΦ,Δt)的理解
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成30°角，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；线圈中感应电动势的大小是________V.
知识点二 公式E＝BLvsin θ的理解
如图所示，在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，一根跟磁场垂直长20 cm的导线以2 m/s的速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成30 °角，则导线中的感应电动势为________．
电动势公式E＝neq \f(ΔΦ,Δt)和E＝BLvsin θ的选用技巧
如图所示，两根相距为l的平行直导轨abdc，bd间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和dc上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，则( )
A．U＝eq \f(1,2)vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到d
B．U＝eq \f(1,2)vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b
C．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到d
D．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b
如图所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半径rA＝2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比为EA∶EB＝________，线圈中的感应电流之比为IA∶IB＝________.
【范例精析】
如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角，导线长度为L）
如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连, 金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场.试求: B/t等于多少?
如右图, 无限长金属三角形导轨COD上放一根无限长金属导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,电阻率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的
A感应电动势保持不变 B感应电动流保持不变
C感应电动势逐渐增大 D感应电动流逐渐增大
达标检测
A类
一个200匝、面积200cm2的圆线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量是 ，磁通量的变化率是，线圈中感应电动势的大小是 。
一导体棒长为40cm，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中做切割磁感线运动，速度为5m/s，棒在运动中能产生的最大感应电动势为V。
关于某一闭合电路中感应电动势的大小E，下列说法中正确的是（ ）
A、E跟穿过这一闭合电路的磁通量的大小成正比
B、E跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化大小成正比
C、E跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化快慢成正比
D、E跟穿过闭合电路所在处的磁感应强度的大小成正比
关于电磁感应，下列说法中正确的是（ ）
A、导体相对磁场运动，一定会产生电流
B、导体切割磁感线，一定会产生电流
C、闭合电路切割磁感线就会产生电流
D、穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定会产生感应电动势
如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将水平放置的金属棒ab以水平速度v抛出，且棒与磁场垂直，不计下落过程的空气阻力，则棒在运动过程中产生的感应电动势大小的变化是 ( )
A、越来越大 B、越来越小
C、保持不变D、无法判断
穿过一个单匝线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则（ ）
A、线圈中的感应电动势每秒钟增加2V
B、线圈中的感应电动势每秒钟减少2V
C、线圈中的感应电动势始终为2V
D、线圈中不产生感应电动势
如图所示，让线圈abcd从高为h处下落后，进入匀强磁场，从cd边开始进入磁场，到ab边刚进入磁场的这一段时间内，在下列几种表示线圈运动的v-t图象中，不可能的是（）
有一个1000匝的线圈，在0.4秒内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb，求线圈中的感应电动势的平均值。如果线圈的电阻是10Ω，把它跟一个电阻为990Ω的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流的平均值多大？
如图所示，正方形单匝线圈处于匀强磁场中，磁感线垂直穿过线圈平面，线圈每边长20cm，若磁场的磁感应强度在△t1=0.1s内由0.1T均匀增加到0.4T，并在紧接着的△t2=0.25s的时间内由0.4T均匀增加到1.6T，则在△t1的时间内线框中的感应电动势的大小是多少伏？在△t2时间内，感应电动势的大小又是多少伏？在（△t1+△t2）时间内，感应电动势的平均值是多少伏？
如图所示的矩形线圈在匀强磁场中绕OOˊ轴转动时，线圈中是否有感应电动势？为什么？设线圈的两个边长分别为L1和 L2,转动角速度为ω，磁场的磁感应强度为B。试证明：在图示的位置时，线圈中的感应电动势为E=BSω，其中S为线圈的面积,S=L1L2
如图所示，在匀强磁场（B=0.2T）中，电阻为0.5Ω的金属杆以速度v=5m/s匀速向右平移，R=1.5Ω，导轨间距L=0.2m且光滑并电阻不计，则电阻R两端的电压是多少伏？
电磁流量计如图所示,用非磁性材料做成的圆管道,外加一匀强磁场.当管道中导电液体流过此区域时,测出管壁上一直径两端a、b两点间的电动势为E,就可知道管中液体的流量Q,即单位时间内流过管道横截面的液体体积(m3／s).已知管道直径为D,磁场的磁感应强度为B,试推导Q的表达式。
B类
如图所示，把金属圆环匀速拉出磁场，下列叙述正确的是：（ ）
(A)向左拉出和向右拉出所产生的感应电流方向相反
(B)不管向什么方向拉出，只要产生感应电流，方向都是顺时针
(C)向右匀速拉出时，感应电流方向不变
(D)要将金属环匀速拉出，拉力大小要改变
如图所示，两光滑平行金属导轨水平放置在匀强磁场中，磁场与导轨所在平面垂直，金属棒可沿导轨自由移动，导轨一端跨接一个定值电阻，金属棒和导轨电阻不计；现用恒力将金属棒沿导轨由静止向右拉，经过时间速度为V，加速度为，最终以2V做匀速运动。若保持拉力的功率恒定，经过时间，速度也为V，但加速度为，最终同样以2V的速度做匀速运动，则（ ）
如图所示，金属杆ab以恒定速率V在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变）,整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是：（ ）
(A)ab杆中的电流与速率成正比；
(B)磁场作用于ab杆的安培力与速率V成正比；
(C)电阻R上产生的电热功率与速率V的平方成正比；
(D)外力对ab杆做的功的功率与速率V的平方成正比。
如图中，长为L的金属杆在外力作用下，在匀强磁场中沿水平光滑导轨匀速运动，如果速度v不变，而将磁感强度由B增为2B。
除电阻R外，其它电阻不计。那么：（ ）
（A）作用力将增为4倍 （B）作用力将增为2倍
（C）感应电动势将增为2倍
（D）感应电流的热功率将增为4倍
如图所示，固定于水平绝缘平面上的粗糙平行金属导轨，垂直于导轨平面有一匀强磁场。质量为m的金属棒cd垂直放在导轨上，除电阻R和金属棒cd的电阻r外，其余电阻不计；现用水平恒力F作用于金属棒cd上，由静止开始运动的过程中，下列说法正确的是：（ ）
（A）水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能
（B）只有在cd棒做匀速运动时， F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能
（C）无论cd棒做何种运动，它克服安培力所做的功一定等于电路中产生的电能
(D) R两端的电压始终等于cd棒中的感应电动势的值
如图所示，在连有电阻R=3r的裸铜线框ABCD上，以AD为对称轴放置另一个正方形的小裸铜线框abcd，整个小线框处于垂直框面向里、磁感强度为B的匀强磁场中．已知小线框每边长L，每边电阻为r,其它电阻不计。现使小线框以速度v向右平移，求通过电阻R的电流及R两端的电压．
在磁感强度B=5T的匀强磁场中，放置两根间距d=0.1m的平行光滑直导轨，一端接有电阻R=9Ω，以及电键S和电压表．垂直导轨搁置一根电阻r=1Ω的金属棒ab，棒与导轨良好接触．现使金属棒以速度v=10m/s匀速向右移动，如图15所示，试求： （ ）
（1）电键S闭合前、后电压表的示数；
（2）闭合电键S，外力移动棒的机械功率．
如图所示，电阻为R的矩形线圈abcd，边长ab=L,bc=h，质量为m。该线圈自某一高度自由落下，通过一水平方向的匀强磁场， 磁场区域的宽度为h，磁感应强度为B。若线圈恰好以恒定速度通过磁场，则线圈全部通过磁场所用的时间为多少？
如图所示，长为L的金属棒ab与竖直放置的光滑金属导轨接触良好（导轨电阻不计），匀强磁场中的磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面，金属棒无初速度释放，释放后一小段时间内，金属棒下滑的速度逐渐 ，加速度逐渐 。
竖直放置的光滑U形导轨宽0.5m，电阻不计，置于很大的磁感应强度是1T的匀强磁场中，磁场垂直于导轨平面，如图18所示，质量为10g，电阻为1Ω的金属杆PQ无初速度释放后，紧贴导轨下滑（始终能处于水平位置）。问：（ ）
(1)到通过PQ的电量达到0.2c时，PQ下落了多大高度？ (2)若此时PQ正好到达最大速度，此速度多大？ (3)以上过程产生了多少热量？
学习反思
布置作业