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1、課 前先學(xué)案第一章 電磁感應(yīng)(二)法拉第電磁感應(yīng)定律(第4節(jié))【自主學(xué)習(xí)】 一、 學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 能區(qū)別En與EBLv,能應(yīng)用兩個(gè)公式求解電動(dòng)勢(shì). 2. 能計(jì)算電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題二、 自主學(xué)習(xí)(一)En和EBLv的區(qū)別和聯(lián)系(1)研究對(duì)象不同:En研究整個(gè)閉合回路,求得的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);EBLv研究的是閉合回路上的一部分,即做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線(xiàn),求得的是部分導(dǎo)體上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)適用范圍不同:En適用于 ;EBLv只適用于 。(3)實(shí)際應(yīng)用不同:En應(yīng)用于 變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便;EBLv應(yīng)用于 所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便(4)E的意義不同:En一般求得的是 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);
2、EBLv一般求得的是 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求解某一過(guò)程(或某一段時(shí)間)內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)或平均電流以及通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量等問(wèn)題時(shí),應(yīng)選用E 求解某一時(shí)刻(或某一位置)的電動(dòng)勢(shì)、瞬時(shí)電流、功率及某段時(shí)間內(nèi)的電功、電熱等問(wèn)題時(shí),應(yīng)選用E (二)、公式En和EBLv的選用技巧1En適用于任何情況,但一般用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),當(dāng)t0時(shí),E為瞬時(shí)值2E 是法拉第電磁感應(yīng)定律在導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的具體表達(dá)式(1)當(dāng)v為平均速度時(shí),E為 (2)當(dāng)v為瞬時(shí)速度時(shí),E為 (3)當(dāng)同時(shí)存在兩部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),總電動(dòng)勢(shì)在兩者方向相同時(shí)相加,方向相反時(shí)相減(方向相同或相反是指 在回路中的方向)(三)I是電流在
3、時(shí)間t內(nèi)的平均值,變形公式q 可以求時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量l 【課前自測(cè)】電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題1(單選)如圖1所示,將直徑為d、電阻為R的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中拉出,這一過(guò)程中通過(guò)金屬環(huán)某一截面的電荷量為 ()A.B. C.D.2(單選)在物理實(shí)驗(yàn)中,常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量如圖2所示,探測(cè)線(xiàn)圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度已知線(xiàn)圈的匝數(shù)為n,面積為S,線(xiàn)圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線(xiàn)圈放在被測(cè)量的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,開(kāi)始線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直,現(xiàn)把探測(cè)線(xiàn)圈翻轉(zhuǎn)90,沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量為q,由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)
4、度為 ()A. B. C. D.En與EBLv的運(yùn)用技巧及綜合應(yīng)用3. (單選)如圖5所示,矩形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ef為一導(dǎo)體棒,可在ab與cd間滑動(dòng)并接觸良好設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ac長(zhǎng)為L(zhǎng),在t時(shí)間內(nèi)向左勻速滑過(guò)距離d,由法拉第電磁感應(yīng)定律En可知,下列說(shuō)法正確的是 ()A當(dāng)ef向左滑動(dòng)過(guò)程中,左側(cè)面積減少Ld,右側(cè)面積增加Ld,因此EB當(dāng)ef向左滑動(dòng)過(guò)程中,左側(cè)面積減少Ld,右側(cè)面積增加Ld,互相抵消,因此E0C在公式En中,在切割磁感線(xiàn)情況下,BS,S應(yīng)是導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)掃過(guò)的面積,因此EBLd/tD在切割磁感線(xiàn)的情況下,只能用EBLv計(jì)算,不能用En計(jì)算 4(單選)我國(guó)第一艘航母“遼
5、寧艦”交接入列后,殲15飛機(jī)順利完成了起降飛行訓(xùn)練,圖為一架殲15飛機(jī)飛行時(shí)的情景已知該飛機(jī)機(jī)身長(zhǎng)為l,機(jī)翼兩端點(diǎn)C、D的距離為d,飛機(jī)飛行時(shí)的速度沿水平方向,大小為v,該空間地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量為Bx,豎直分量為By.C、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,下列分析正確的是()AUBxlv,C點(diǎn)電勢(shì)低于D點(diǎn)電勢(shì)BUBxdv,C點(diǎn)電勢(shì)高于D點(diǎn)電勢(shì)CUBylv,C點(diǎn)電勢(shì)低于D點(diǎn)電勢(shì)DUBydv,C點(diǎn)電勢(shì)高于D點(diǎn)電勢(shì)5(單選)如圖所示,PQRS為一正方形導(dǎo)線(xiàn)框,它以恒定速度進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)向里,MN邊界與線(xiàn)框的邊QR所在的水平直線(xiàn)成45角,E、F分別是PS和PQ的中點(diǎn)關(guān)于線(xiàn)框中的感應(yīng)電流,
6、正確的說(shuō)法是()A當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大B當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大C當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大D當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大6.(雙選)電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)的加熱原理,是通過(guò)電子線(xiàn)路產(chǎn)生交變磁場(chǎng),把鐵鍋放在爐面上時(shí),在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流,它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)下列關(guān)于電磁爐的說(shuō)法中正確的是()A電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部B電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對(duì)食品加熱C可以通過(guò)改變電子線(xiàn)路的頻率來(lái)改變電磁爐的功率D電磁爐面板可采用金屬材料,通過(guò)面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品課 堂檢測(cè)案法拉第電磁感應(yīng)定律
7、l 【當(dāng)堂檢測(cè)】En與EBLv的運(yùn)用技巧及綜合應(yīng)用1如圖1甲所示,固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌,間距d0.5 m右端接一阻值為4 的小燈泡L,在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙規(guī)律變化CF長(zhǎng)為2 m在t0時(shí),金屬棒從圖中位置由靜止在恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)到EF位置,整個(gè)過(guò)程中,小燈泡亮度始終不變已知ab金屬棒電阻為1 ,求:(1)通過(guò)小燈泡的電流;(2)恒力F的大??;(3)金屬棒的質(zhì)量電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題2.如圖甲所示,一個(gè)圓形線(xiàn)圈的匝數(shù)n1 000,線(xiàn)圈面積S300 cm2,線(xiàn)圈的電阻r1 ,線(xiàn)圈外接一個(gè)阻值R4 的電阻,線(xiàn)圈內(nèi)有一方向垂直線(xiàn)圈平面向里的圓
8、形磁場(chǎng),圓形磁場(chǎng)的面積S0200 cm2,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示求:(1)第4秒時(shí)線(xiàn)圈的磁通量及前4 s內(nèi)磁通量的變化量;(2)前4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);(3)4 s內(nèi)通過(guò)R的電荷量課 堂訓(xùn)練案【當(dāng)堂訓(xùn)練】En的理解與應(yīng)用1如圖所示,導(dǎo)軌是水平的導(dǎo)軌,間距L10.5 m,ab桿到導(dǎo)軌左端的距離L20.8 m,由導(dǎo)軌與ab桿所構(gòu)成的回路的總電阻R0.2 ,垂直導(dǎo)軌的方向有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B01 T,重物的質(zhì)量M0.04 kg,用細(xì)繩通過(guò)定滑輪與ab桿的中點(diǎn)相連,各處的摩擦均可忽略不計(jì)現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度以0.2 T/s的變化率均勻地增大,試求當(dāng)t為多少秒時(shí),M剛好離開(kāi)地面
9、(取g10 m/s2)?EBLv的理解與應(yīng)用2如圖所示,在水平面內(nèi)固定著足夠長(zhǎng)且光滑的平行金屬軌道,軌道間距L0.40 m,軌道左側(cè)連接一定值電阻R0.80 .將一金屬直導(dǎo)線(xiàn)ab垂直放置在軌道上形成閉合回路,導(dǎo)線(xiàn)ab的質(zhì)量m0.10 kg、電阻r0.20 ,回路中其余電阻不計(jì)整個(gè)電路處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B的方向與軌道平面垂直導(dǎo)線(xiàn)ab在水平向右的拉力F作用下,沿力的方向以加速度a2.0 m/s2由靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),求:(1)5 s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??;(2)5 s末通過(guò)R電流的大小和方向;(3)5 s末,作用在ab金屬桿上的水平拉力F的大小3(電磁感應(yīng)中的電荷量問(wèn)題)
10、如圖6甲所示,橫截面積為S0.20 m2,匝數(shù)為N100匝的閉合線(xiàn)圈放在平行于線(xiàn)圈軸線(xiàn)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示線(xiàn)圈電阻為r1.2 ,電阻R4.8 .求:(1)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):(2)從t10到t20.30 s時(shí)間內(nèi),通過(guò)電阻R的電荷量課 后拓展案l 【鞏固拓展】1如圖(a)所示的螺線(xiàn)管,匝數(shù)n1 500匝,橫截面積S20 cm2,電阻r1.5 ,與螺線(xiàn)管串聯(lián)的外電阻R13.5 ,R225 ,方向向右穿過(guò)螺線(xiàn)管內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖(b)所示規(guī)律變化,試計(jì)算回路中的電流2如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框,質(zhì)量為m,電阻為R,用細(xì)線(xiàn)把它懸掛于一個(gè)有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣,金屬框的上半部處于磁場(chǎng)內(nèi),下半部處于磁場(chǎng)外磁場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律為Bkt(k0),已知細(xì)線(xiàn)所能承受的最大拉力為2mg,求: (1)線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??;(2)細(xì)繩拉力最大時(shí),導(dǎo)體棒受到的安培力大??;(3)從t0開(kāi)始直到細(xì)線(xiàn)會(huì)被拉斷的時(shí)間3.如圖11所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上,每根導(dǎo)軌每米的電阻為r00.10 ,導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可以忽略
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