高中物理 第一章 电磁感应 1.3 法拉第电磁感应定律学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

3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E＝BLv或E＝BLvsinα计算导体切割磁感线时的感应电动势.一、感应电动势由电磁感应产生的电动势，叫感应电动势.二、法拉第电磁感应定律1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律.2.表达式：E＝n，其中n是线圈的匝数.三、导体切割磁感线产生的感应电动势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.图12.导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为α时，如图2所示，E＝BLvsinα.图2[即学即用]1.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ΔΦ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.(√)2.如图3所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是.图3答案甲、乙、丁一、法拉第电磁感应定律[导学探究]如图4所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中.图4(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？(2)分别用一根磁铁和相同的两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？(3)指针偏转角度取决于什么？答案(1)磁通量变化量相同，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角度大.(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大.(3)指针偏转角度大小取决于的大小.[知识深化]1.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关.2.在Φ－t图像中，磁通量的变化率是图像上某点切线的斜率.例1关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是()A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大C.穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0D.穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大答案D解析根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系.当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而ΔΦ增大时，可能减小.如图所示，t1时刻，Φ最大，但E＝0；0～t1时间内ΔΦ增大，但减小，E减小；t2时刻，Φ＝0，但最大，E最大.故D正确.二、导线切割磁感线时的感应电动势[导学探究]如图5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匀速垂直切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势.图5答案设在Δt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ΔS＝LvΔt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt根据法拉第电磁感应定律得E＝＝BLv.[知识深化]导线切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv，公式中L指有效切割长度，即导线在与v垂直的方向上的投影长度.例2如图6所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差大小为()图6A.BLvB.BLvsinθC.BLvcosθD.BLv(1＋sinθ)答案B解析杆切割磁感线的有效长度为Lsinθ，故B正确.三、两公式的简单应用E＝n研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象；E＝BLv研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体.例3如图7所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝0.50m，左端接一电阻R＝0.20Ω，磁感应强度B＝0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，长度也为0.50m的导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒始终接触良好且电阻均可忽略不计.当ac棒以v＝4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：图7(1)ac棒...