選修3-2xx屆桃州中學(xué)高三物理導(dǎo)學(xué)案第四章 電磁感應(yīng)2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 4.2 法拉第電磁感應(yīng)電律導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2【學(xué)習(xí)目標】1知道法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及表達式，并會進行有關(guān)的計算2會用公式進行計算【知識要點】一、感應(yīng)電動勢1概念：在 中產(chǎn)生的電動勢(1)感生電動勢：由于磁場的變化而激發(fā)出感生電場，由感生電場而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(2)動生電動勢：由于導(dǎo)體在磁場中運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢2條件：無論電路是否閉合，只要穿過電路的 發(fā)生變化，電路中就一定有感應(yīng)電動勢3方向：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當于 ，導(dǎo)體的電阻相當于 ，其中電流方向由低電勢指向高電勢4與感應(yīng)電流的關(guān)系：遵守 歐姆定律，即I .二、法拉第電磁感應(yīng)定律1法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的 成正比(2)公式：E .其中n為線圈的 2導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)常用情況：運動速度v和磁感線方向垂直，則E .(2)導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動導(dǎo)體棒以端點為軸，在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EBl (平均速度等于中點位置線速度，即 )【典型例題】一、基本概念【例題1】如圖所示的幾種情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為BLv的是()A乙和丁 B甲、乙、丁C甲、乙、丙、丁 D只有乙【變式訓(xùn)練1】一閉合線圈，放在隨時間均勻變化的磁場中，線圈平面和磁場方向垂直，若想使線圈中感應(yīng)電流增強一倍，下列方法可行的是()A使線圈匝數(shù)增加一倍B使線圈面積增加一倍C使線圈匝數(shù)減少一半D使磁感應(yīng)強度的變化率增大一倍【例題2】如圖所示，面積為0.2 m2的100匝 線圈處在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面已知磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律為B(20.2t)T，定值電阻R16 ，線圈電阻R24 ，求a、b兩點間的電壓Uab.二、對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解【例題3】半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感應(yīng)強度為B0.2 T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a0.4 m，b0.6 m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02 ，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(1)若棒以v05 m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑動到圓環(huán)直徑OO的瞬時(如圖所示)，MN中的電動勢和流過燈L1的電流(2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O以O(shè)O為軸向上翻轉(zhuǎn)90，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為 T/s，求L2的功率【例題4】金屬桿MN和PQ間距為l，MP間接有電阻R，磁場如圖所示，磁感應(yīng)強度為B，金屬棒AB長為2l，由圖示位置以A為軸，以角速度勻速轉(zhuǎn)過90(順時針)求該過程中(其他電阻不計)：(1)R上的最大電功率(2)通過R的電荷量【變式訓(xùn)練2】如圖所示，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于豎直平面內(nèi)的形框，水平導(dǎo)體棒MN可沿兩側(cè)足夠長的光滑導(dǎo)軌下滑而不分離，除R外，裝置的其余部分電阻都可忽略不計，將MN無初速度釋放，要使電流穩(wěn)定后R的熱功率變?yōu)樵瓉淼膬杀叮谄渌麠l件不變的情況下，可以采用的辦法有()AMN質(zhì)量不變，形框?qū)挾葴p為原來的B電阻R變?yōu)樵瓉淼囊话隒磁感應(yīng)強度B變?yōu)樵瓉淼谋禗MN質(zhì)量增加為原來的2倍【能力訓(xùn)練】 1(xx廣東理綜)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同2.穿過某線圈的磁通量隨時間變化的關(guān)系如圖所示，在下列幾段時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢最小的是()A02 s B24 sC45 s D510 s3.如圖所示，用一根橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)，把圓環(huán)部分置于均勻變化的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化率k(k>0)，ab為圓環(huán)的一條直徑，導(dǎo)線的電阻率為.則()A圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B圓環(huán)具有擴張的趨勢C圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為D圖中ab兩點間的電壓大小為kr24.如圖所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個電阻R.勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面一根金屬棒與導(dǎo)軌成角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計當金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時，通過電阻R的電流強度是()A. B.C. D.5如圖所示，在寬為0.5 m的平行導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一個有效電阻為r0.6 的直導(dǎo)體棒ab，在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個電阻R14 、R26 ，其他電阻不計整個裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場中，如圖所示，磁感應(yīng)強度B0.1 T當直導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v6 m/s的速度向右運動時，求：直導(dǎo)體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大小6.(xx浙江理綜)如圖甲所示，在水平面上固定有長為L2 m、寬為d1 m的金屬“U”型導(dǎo)軌，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l0.5 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示在t0時刻，質(zhì)量為m0.1 kg的導(dǎo)體棒以v01 m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為0.1 /m，不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響(取g10 m/s2)(1)通過計算分析4 s內(nèi)導(dǎo)體棒的運動情況；(2)計算4 s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；(3)計算4 s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱例題答案：1. 答案 B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，而丙的有效長度為Lsin ，電動勢EBLvsin ，故B項正確變式1：解析D根據(jù)：Enn可知線圈匝數(shù)增加一倍或線圈橫截面積增加一倍或磁感應(yīng)強度的變化率增大一倍時，線圈中感應(yīng)電動勢增大一倍，若匝數(shù)增加一倍，則電阻也增加一倍，電流不變，A項錯同理C項中電流也不變，C項錯B項中電阻增大到原來的倍，故B項錯2. 解析由法拉第電磁感應(yīng)定律EnnS.由題意：0.2 T/s，n100，S0.2 m2，可得：E4 V.回路中線圈為電源，R1為外電阻，|Uab|E.由楞次定律得a點電勢高于b點電勢，所以Uab2.4 V.3. 【答案】(1)0.8 V0.4 A(2)1.28102 W 解析(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬時，MN中的電動勢E1B2av00.20.85 V0.8 V等效電路如圖所示，流過燈L1的電流I10.4 A (2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O以O(shè)O為軸向上翻轉(zhuǎn)90，感應(yīng)電動勢E2 V0.32 VL2的功率P21.28102 W.4. 【答案】(1)(2)解析AB轉(zhuǎn)動切割磁感線，且切割長度由l增至2l以后AB離開MN，電路斷開(1)當B端恰至MN上時，E最大EmB2l2Bl2，PRm.(2)AB由初位置轉(zhuǎn)至B端恰在MN上的過程中Bl2lsin 60Bl2qt.變式2. 【答案】A 【正確解答】導(dǎo)體棒下滑，電流穩(wěn)定后R的熱功率為：P，mg，當形框?qū)挾葴p為原來的，速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，功率才變?yōu)樵瓉淼?倍，A正確；電阻R變?yōu)樵瓉淼囊话?，則速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，功率變?yōu)樵瓉淼?/2，B錯誤；磁感應(yīng)強度B變?yōu)樵瓉淼谋叮俣茸優(yōu)樵瓉淼?/2，功率變?yōu)樵瓉淼?/2，C錯誤；MN質(zhì)量增加為原來的2倍，速度變?yōu)樵瓉淼?倍，功率變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯誤 能力訓(xùn)練答案 1. C解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，即磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大，C項正確；根據(jù)楞次定律可知，當原磁場減小時，感應(yīng)電流的磁場才與其方向相同，D項錯誤2. D 解析圖象斜率越小，表明磁通量的變化率越小，感應(yīng)電動勢也就越小3. 解析C由于磁感應(yīng)強度越來越大，由楞次定律可得，圓環(huán)具有收縮的趨勢，產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流；ab段相當于電源，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小Er2kr2，線路中總電阻R，I，ab兩點間電壓大小為Ikr2，選項C正確4. 解析D電流強度應(yīng)等于感應(yīng)電動勢除以電阻R.問題在于感應(yīng)電動勢應(yīng)如何計算由于這里有明顯的金屬切割磁感線的運動，故不妨用EBlv的辦法計算能夠引起感應(yīng)電流的電動勢是MN間產(chǎn)生的電動勢，所以有效切割長度應(yīng)為，而用已知參數(shù)表示應(yīng)為.所以有效切割長度l，解得EBlv，I，所以選項D正確.5. 【答案】0.24 V0.06 A0.04 A 解析本題可由法拉第電磁感應(yīng)定律直接求感應(yīng)電動勢，然后根據(jù)等效電路，由歐姆定律計算電流大小由題意可畫出如圖所示的電路圖，則感應(yīng)電動勢EBLv0.10.56 V0.3 VR外2.4 ，Uab V0.24 V，I10.06 A，I20.04 A.6. 【答案】(1)見解析 (2)0.2 A沿順時針方向(3)0.04 J【解析】(1)導(dǎo)體棒先在無磁場區(qū)域做勻減速運動，有mgma，vtv0atxv0tat2代入數(shù)據(jù)解得：t1 s，x0.5 m，導(dǎo)體棒沒有進入磁場區(qū)域?qū)w棒在1 s末已停止運動，以后一直保持靜止(因為不受安培力)，離左端位置仍為x0.5 m.(2)前2 s磁通量不變，回路電動勢和電流分別為E0，I0后2 s回路產(chǎn)生的電動勢為Eld0.1 V回路的總長度為5 m，因此回路的總電阻為R50.5 電流為I0.2 A根據(jù)楞次定律，回路中電流是順時針的(3)后2 s內(nèi)有恒定電流，焦耳熱為QI2Rt0.04 J