新2015-2016學(xué)年高中物理-第一章-6-電磁感應(yīng)規(guī)律的要點(diǎn)

1、第一章電磁感應(yīng)目標(biāo)定位1.知道法拉第電機(jī)的原理.2.掌握轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算.3.掌握電磁感應(yīng)中電路問題的分析方法和解題基本思路.4.理解電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化，并會應(yīng)用能量觀點(diǎn)分析電磁感應(yīng)問題學(xué)案6電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用知識探究自我檢測知識探究一、法拉第電機(jī) 問題設(shè)計1.參考課本法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的構(gòu)造圖，簡單說明法拉第圓盤發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流的原因.答案法拉第電機(jī)的圓盤是由無數(shù)根輻條組成的，每根輻條做切割磁感線運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電路閉合時產(chǎn)生感應(yīng)電流.2.法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的工作原理可以等效為一根導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動，如圖1所示：當(dāng)將導(dǎo)體棒和電阻組成閉合電路時，電路的哪部分相當(dāng)于電源？電源

2、的正極和負(fù)極在電路的哪個位置？電源內(nèi)部電流方向如何？答案ab導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，a是電源正極，b是電源負(fù)極，電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極.圖1要點(diǎn)提煉r中點(diǎn)二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 問題設(shè)計如圖2所示，ab在拉力F的作用下以速度v勻速向右運(yùn)動，已知導(dǎo)體棒ab的長度為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電路中的總電阻為R.ab中的電流是多少？ab所受的安培力為多大？當(dāng)導(dǎo)體棒勻速向右運(yùn)動s距離時，拉力F做功和棒克服安培力做功分別是多少？圖2答案電路的感應(yīng)電動勢EBLv要點(diǎn)提煉1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能是克服 做功轉(zhuǎn)化而來的，克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少，電磁感應(yīng)過程遵循定律.2.求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量守恒問題的一

3、般思路(1)分析回路，分清電源和外電路.安培力電能能量守恒(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如：有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能； (3)列有關(guān)能量的關(guān)系式.3.焦耳熱的計算技巧(1)感應(yīng)電路中電流恒定時，焦耳熱QI2Rt.(2)感應(yīng)電路中電流變化時，可用以下方法分析：利用動能定理先求克服安培力做的功，而產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即QW安.利用能量守恒，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱等于其他形式能量的減少量，即QE其他.三、電磁感應(yīng)中的電路問題 問題設(shè)計在

4、圖2中，ab的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計.當(dāng)ab在外力作用下向右以速度v勻速運(yùn)動時，ab兩端的電壓為多大？哪端電勢高？答案ab產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，等效成電源，由右手定則可知，感應(yīng)電流的方向從b指向a，在電源內(nèi)部電動勢方向從負(fù)極指向正極，即a端電勢高.電源電動勢為BLv，由閉合電路歐姆定律可得ab兩端的電壓為 BLv.要點(diǎn)提煉在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.若回路閉合，則產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以電磁感應(yīng)問題常與電路知識綜合考查.解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法：1.明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路.2.畫等效電路圖.分

5、清內(nèi)、外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵.3.感應(yīng)電動勢的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律EBLv或En確定，感應(yīng)電動勢的方向由楞次定律或右手定則確定，在等效電源內(nèi)部從負(fù)極指向正極.4.運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解.典例精析一、轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算例1 長為L的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動，如圖3所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求：(1)ab棒各點(diǎn)速率的平均值.圖3(2)ab兩端的電勢差.(3)經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過面積中磁通量為多少？此過程中平均感應(yīng)電動勢多大？解析經(jīng)時間t金屬棒ab所掃過的扇形面積為S，則：由法拉第電磁感

6、應(yīng)定律得：例2如圖4所示，足夠長的光滑金屬框豎直放置，框?qū)扡0.5 m，框的電阻不計，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，方向與框面垂直，金屬棒MN的質(zhì)量為100 g，有效電阻為1 ，現(xiàn)將MN無初速度釋放并與框保持接觸良好地豎直下落，從釋放到達(dá)到最大速度的過程中通過棒某一截面的電荷量為2 C，求此過程回路中產(chǎn)生的電能為多少？(空氣阻力不計，g10 m/s2)圖4二、電磁感應(yīng)中的能量問題解析金屬棒下落過程做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，加速度減小到零時速度達(dá)到最大，根據(jù)平衡條件得答案3.2 J三、電磁感應(yīng)中的電路問題例3 用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導(dǎo)線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場，如

7、圖5所示.在每個線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是()A.UaUbUcUd B.UaUbUdUcC.UaUbUcUd D.UbUaUdUc圖5答案B例4如圖6所示，有一范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，磁場方向垂直紙面向里.在磁場中有一半徑r0.4 m的金屬圓環(huán)，磁場與圓環(huán)面垂直，圓環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02 .一金屬棒MN與圓環(huán)接觸良好，棒與圓環(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，求棒滑過圓環(huán)直徑的瞬時MN中的電動勢和流過燈L1的電流；圖6解析等效電路如圖所示.MN中的電動勢

8、E1B2rv00.8 V答案0.8 V0.4 A解析等效電路如圖所示燈L1的電功率P1I2R05.12102 W答案0.64 V5.12102W課堂要點(diǎn)小結(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用自我檢測1.(轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算)如圖7所示，導(dǎo)體棒AB的長為2R，繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，OB長為R，且O、B、A三點(diǎn)在一條直線上，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場充滿轉(zhuǎn)動平面且與轉(zhuǎn)動平面垂直，那么AB兩端的電勢差為 ()A. BR2 B.2BR2C.4BR2 D.6BR2圖7答案C2.(電磁感應(yīng)中的能量問題)如圖8所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計.

9、斜面處在一勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于斜面向上.質(zhì)量為m、電阻可以忽略不計的金屬棒ab，在沿著斜面且與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，且上升的高度為h，在這一過程中 ()圖5圖8A.作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于零B.作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和C.恒力F與安培力的合力所做的功等于零D.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱解析金屬棒勻速上滑的過程中，對金屬棒受力分析可知，有三個力對金屬棒做功，恒力F做正功，重力做負(fù)功，安培力阻礙相對運(yùn)動，沿斜面向下，做負(fù)功.勻速運(yùn)動時，所受合力為零，故合力做功為零，A正確；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電路中的電能，電能又等于R上產(chǎn)生的焦耳熱，故外力F與重力的合力所做的功等于電阻R上