2012屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案

1、2012 屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案第二課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律【教學(xué)要求】1理解法拉第電磁感應(yīng)定律。2 .理解計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的兩個(gè)公式 E二BLv 和的區(qū)別和聯(lián)系，并應(yīng)用其 進(jìn)行計(jì)算。（對(duì)公式 E=BLv 的計(jì)算，只限于 L 與 B、v 垂直的情況）?！局R(shí)再現(xiàn)】一、感應(yīng)電動(dòng)勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢.叫感應(yīng)電動(dòng)勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的 那一部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，當(dāng)電路斷開時(shí)，無感應(yīng)電流，但仍有感應(yīng) 電動(dòng)勢。二、法拉第電磁感應(yīng)定律：1、 內(nèi)容：電 路中的 感應(yīng)電 動(dòng) 勢大小 ， 跟穿過這一電路的成正比。2、公式：E= n巾 t。3、 E= n巾t 計(jì)算的是感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值，可

2、以理解為E=nBAS/At，或 E= nS B/At。三、導(dǎo)體做切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢大小的計(jì)算：1、公式： E= BLV2、條件：勻強(qiáng)磁場，L丄 B,V丄 L3、 注意：L為導(dǎo)體 有效”切割磁感線的等效長度.V為導(dǎo)體切割的判斷：電源內(nèi)部的電流是從低電勢點(diǎn)流向高電勢點(diǎn)。4、對(duì)有些導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度不相同的情況，V 指平均速度.如圖所示， 一長為 L 的導(dǎo)體桿 AC 繞 A 點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度3勻速 轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B.則AC 各部分切割磁感線的速度不相等，vA= 0, vc=wL而且 AC 上各點(diǎn) 的線速度大小與半徑成正比，所以 AC 切割的速度可

3、以用其平均切割速 度，即v二vc/2二 wL/2 故 E=Bw L2/2知識(shí)點(diǎn)一磁通量4、磁通量的變化量巾及磁通量的變化率巾 t 的 關(guān)系【應(yīng)用 1】矩形形線框 abed 繞 00 軸在磁感強(qiáng)度為 0.2T 的勻強(qiáng)磁場 中以2r/ s 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知 ab=20cm, bd=40cm,匝數(shù)為 100 匝， 當(dāng)線框從如圖示位置開始轉(zhuǎn)過 90則(1) 線圈中磁通量的變化量 等于多少？(2) 磁通量平均變化率為多少？(3) 線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢 E 為多少？導(dǎo)示：(1)轉(zhuǎn)過 90 巾=BS0=1.6X10-2V；(2) t二T/4=0.125s, 巾 t=0.128Wb/s;(3) E=

4、 n巾 t=12.8V。知識(shí)點(diǎn)二 E= n巾/1 與 E= BLV 的比較1.研究對(duì)象不同：前者是一個(gè)回路(不一定閉合)，后者是一段直導(dǎo)磁感線的速度，一般導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度相同電勢高低線(或等效成直導(dǎo)線) 2.適用范圍不同：前者具有普適性，無論什么方式引起巾的變化都適用，計(jì)算的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢后者只適用于一段導(dǎo)線切割磁 感線的情況，計(jì)算的是切割磁感線的這段導(dǎo)體兩端的電動(dòng)勢3. 條件不同：前者不一定是勻強(qiáng)磁場，可以是巾變化，可以是 B 變化， 可以是 S 變化，也可以是 S 和 B 都變化。后者 L,v,B 之間應(yīng)取兩兩互相 垂直的分量，可采用投影的辦法.4意義不同：前者求的是平均

5、電動(dòng)勢，后者求的是瞬時(shí)電動(dòng)勢，當(dāng)v 取平均位時(shí)，也可求平均電動(dòng)勢.5.使用情況不同： (1)求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的問 題時(shí)，兩個(gè)公式都可.(2)求解某一過程(或某一段時(shí)間)內(nèi)的電動(dòng)勢，平均電流，通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量等問題，應(yīng)選用 E= n巾/1。(3)求解某一時(shí)刻(或某一位置)的電動(dòng)勢，瞬時(shí)電流、功率及某段時(shí) 間內(nèi)的電功、電熱等問題，應(yīng)選用 E=BLv?！緫?yīng)用 2】如圖所示， 足夠長的兩光滑導(dǎo)軌水平放置， 兩條導(dǎo)軌相距為d,左端 MN 用阻值不計(jì)的導(dǎo)線相連，金屬棒 ab 可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo) 軌單位長度的電阻為 rO,金屬棒 ab 的電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于豎直向 下的均勻

6、磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，B=kt,其中 k為常數(shù)。金屬棒 ab 在水平外力的作用下，以速度 v 沿導(dǎo)軌向右做勻速 運(yùn)動(dòng),t=O 時(shí),金屬棒 ab 與 MN 相距非常近.求：（1）當(dāng) t=to 時(shí)，水平外力的大小 F（2）同學(xué)們在求 t=to 時(shí)刻閉合回路消耗的功率時(shí)，有兩種不同的求法：方法一： t=to 時(shí)刻閉合回路消耗的功率 P=F?v方法二：由 Bld二F,得：（其中 R 為回路總電阻）這兩種方法哪一種正確 ?請你做出判斷，并簡述理由導(dǎo)示: （1）回路中的磁場變化和導(dǎo)體切割磁感線都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢， 據(jù) 題意，有 聯(lián)立求解得又得所以，即（ 2）方法一錯(cuò)，方法二對(duì)；方法一認(rèn)為閉

7、合回路所消耗的能量全部來自于外力所做的功， 而實(shí)際 上磁場的變化也對(duì)閉合回路提供能量。方法二算出的 I 是電路的總電流，求出的是閉合回路消耗的總功率。 類型一求感應(yīng)電動(dòng)勢的兩種方法1、 E= n巾/1，它計(jì)算的是感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值，可以理解為E=nBAS/At，或 E= nS B/At。2、E= BLV。條件：勻強(qiáng)磁場，L丄 B,V丄 L。例 1 】（鹽城中學(xué) 08 屆高三年級(jí) 12 月份測試題）如圖所示，水平面上有兩電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d 為 0.5m，左端通過導(dǎo)線與阻值為 2 的電阻 R 連接，右端通過導(dǎo)線與阻值為 4 的小 燈泡 L連接，在 CDEF 矩形區(qū)域內(nèi)有豎直

8、向上的勻強(qiáng)磁場，CE 長為 2m, CDEF 區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間變化如圖所示，在 t = 0 時(shí)，一 阻值為 2的金屬棒在恒力 F 作用下由靜止開始從 AB 位置沿導(dǎo)軌向右 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒從 AB 位置運(yùn)動(dòng)到 EF 位置過程中，小燈泡的亮度沒有 發(fā)生變化，求：(1) 通過小燈泡的電流強(qiáng)度；(2) 恒力 F 的大?。?3) 金屬棒的質(zhì)量。導(dǎo)示：(1)金屬棒未進(jìn)入磁場時(shí)，R 總=RL+ R/2 = 5 , E1=t=$Bt=0.5V, IL= E1/R 總=0.1A,(2)因燈泡亮度不變，故 4s 末金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)剛好勻速運(yùn)動(dòng)。I= IL+ IR= IL+ ILRLR= 0.3A

9、,F= FA= BId= 0.3N,(3)E2=I(R+RRLF+RL)=1V,v=E2Bd= 1m/s,a= vt = 0.25m/s2, m= Fa= 1.2kg。本題考查了兩類電動(dòng)勢的計(jì)算方法：即感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢。關(guān)鍵是抓住 燈泡的亮度沒有變化”。類型二感應(yīng)電荷量的計(jì)算回路中發(fā)生磁通變化時(shí)，由于感應(yīng)電場的作用使電荷發(fā)生定向移動(dòng)而 形 成感應(yīng)電流， 在 t 內(nèi) 遷移的 電量（ 感 應(yīng) 電量） 為： q=IAt=EAt/R= 巾 /R 僅由回路電阻和磁通變化決定， 與發(fā)生磁通變化的時(shí)間無關(guān)。 因此，當(dāng)用一根磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時(shí)，線圈里積聚的感應(yīng)電量相等但快

10、插與慢插時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢、感 應(yīng)電流不同，外力做的功也不同【例 2】如圖，金屬桿 MN 和 PQ 間距為 L, MP 間連有電阻 R,豎直放 置在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，有一金屬棒 AB，長為 2L，A端始終與 PQ 接觸，棒緊靠 MN 滑倒.求此過程中通過 R 的電量 （其他電阻不計(jì)）導(dǎo)示:根據(jù) E= t，I二E/R q=It 得，q=A巾 /R=BL2/2R追問：若在 NQ 處連接一個(gè)電容為 C 的電容器，已知 AB 棒角速度為3，則通過 R 的電量又是多少？1、（東海高級(jí)中學(xué) 08 屆高三第四次月考卷）如圖所示，兩根相距為L的平行直導(dǎo)軌 ab、cd，b、d 間連有一固定

11、電阻 R,導(dǎo)軌電阻可忽略不 計(jì)。MN 為放在 ab 和 cd 上的一導(dǎo)體桿，與 ab 垂直，其電阻也為 R。 整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場中， 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B， 磁場方向垂直于導(dǎo) 軌所在平面 （指向圖中紙面內(nèi)）。現(xiàn)對(duì) MN 施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v （如圖）做勻速運(yùn)動(dòng)。令 U 表示 MN 兩端電壓的大小，則（）A. U=Blv/2 流過固定電阻 R 的感應(yīng)電流由 b 到 dB. U二Blv/2 流過固定電阻 R 的感應(yīng)電流由 d 到 bC. U=Blv 流過固定電阻 R 的感應(yīng)電流由 b 到 dD. U=Blv 流過固定電阻 R 的感應(yīng)電流由 d 到 b2、一個(gè) N 匝圓線圈，放在磁感強(qiáng)度為

12、 B 的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面跟磁 感強(qiáng)度方向成 30角，磁感強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，線圈導(dǎo)線規(guī)格不變， 下列方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是 （）A. 將線圈匝數(shù)增加一倍B. 將線圈面積增加一倍C. 將線圈半徑增加一倍D. 適當(dāng)改變線圈的取向3、（啟東中學(xué) 2008 屆高三第三次月考）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室里熟悉各種儀 器的使用。他將一條形磁鐵放在轉(zhuǎn)盤上，如圖甲所示，磁鐵可隨轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)動(dòng)，另將一磁感強(qiáng)度傳感器固定在轉(zhuǎn)盤旁邊，當(dāng)轉(zhuǎn)盤（及磁鐵）轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，引起磁感強(qiáng)度測量值周期性地變化，該變化與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的周期 一致。經(jīng)過操作，該同學(xué)在計(jì)算機(jī)上得到了如圖乙所示的圖像。（1） 在圖像記錄的這段時(shí)間內(nèi)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢情況是。（2） 圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的周期是 s。（3） 該同學(xué)猜測磁感強(qiáng)度傳感器內(nèi)有一線圈，當(dāng)測得磁感強(qiáng)度最大時(shí) 就是穿過線圈的磁通量最大時(shí)