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2019-2020年高三物理一轮复习02法拉第电磁感应定律导学案【课题】法拉第电磁感应定律【目标】
1、知道感生电动势和动生电动势的概念;
2、掌握法拉第电磁感应定律【导入】
一、法拉第电磁感应定律
1、公式E=n△ф/△t
2、严格区别磁通量ф、磁通量的变化量△ф及磁通量的变化率△ф/△t.
3、E=n△ф/△t计算的是感应电动势的平均值,可以理解为E=nB△S/△t,或E=nS△B/△t
4、区分感应电量与感应电流.回路中发生磁通变化时,由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流,在△t内迁移的电量(感应电量)为q=I△t=E△t/R=△ф/R;仅由回路电阻和磁通变化决定,与发生磁通变化的时间无关因此,当用一根磁棒先后两次从同一处用不同速度插至线圈中同一位置时,线圈里积聚的感应电量相等.但快插与慢插时产生的感应电动势、感应电流不同,外力做的功也不同.
5、产生感应电动势的那一部分导体相当于电源,当电路断开时,无感应电流,但仍有感应电动势产生.电源内部的电流是从低电势点流向高电势点
二、导体做切割磁感线运动时感应电动势大小的计算
1、公式E=BLV
2、条件一般地,
①匀强磁场,
②L⊥B,
③V⊥L
3、注意
①.L为导体“有效”切割磁感线的等效长度.
②.V为导体切割磁感线的速度,一般导体各部分切割磁感线的速度相同
③.对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况,V指平均速度.如图所示,E=BωL2/2【导研】[例1]一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍,接着保持增大后的磁感应强度不变,在1s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半,先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为A、1/2B、1(C)2(D)4[例2]半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆,单位长度电阻均为R0圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,杆的位置由θ确定,如图所示则()A.θ=0时,杆产生的电动势为2BavB.θ=时,杆产生的电动势为C.θ=0时,杆受的安培力大小为D.θ=时,杆受的安培力大小为[例3]如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B
0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应电动势随时间的变化率的大小应为()A.B.C.D.[例4]如图所示,水平导轨间距为L左端接有阻值为R的定值电阻,在距左端x0处放置一根质量为m、电阻为r的导体棒,导体棒与导轨间无摩擦且始终保持良好接触,导轨的电阻可忽略,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,问在下列各种情况下,作用在导体棒上的水平拉力F的大小应如何?
(1)磁感应强度为B=B0保持恒定,导体棒以速度v向右做匀速直线运动;
(2)磁感应强度为B=B0+kt随时间t均匀增强,导体棒保持静止;
(3)磁感应强度为B=B0保持恒定,导体棒由静止始以加速度a向右做匀加速直线运动;[例5]xx年11月3日,我国“神舟八号”飞船发射成功,在离地面大约340km的太空运行一段时间后成功与“天宫一号”对接.假设对接后舱中有一边长为50cm的正方形导线框,在地面遥控中心操作下由水平方向转至竖直方向,此时地磁场磁感应强度B=4×10-5T方向如图.1该过程中磁通量的改变量是多少?2该过程线框中有无感应电流?设线框电阻为R=
0.1Ω,若有电流则通过线框的电荷量是多少sin37°=
0.6cos37°=
0.8【导练】
1、如图所示,两条平行虚线之间存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为,金属圆环的直径也是圆环从左边界进入磁场,以垂直于磁场边界的恒定速度穿过磁场区域则下列说法正确的是()A、感应电流的大小是先增大后减小再增大再减小B、感应电流的方向先逆时针后顺时针C、金属圆环受到的安培力先向左后向右D、进入磁场的过程中感应电动势的平均值为
2、闭合回路由电阻R与导线组成,其内部磁场大小按B-t图变化,方向如图所示,则回路中 .A.电流方向为逆时针方向B.电流强度越来越大C.磁通量的变化率恒定不变D.产生的感应电动势越来越大
3、用相同的导线绕制的边长分别为L和2L的正方形闭合线框,以相同的速度匀速进入右侧的匀强磁场,如图所示,在线框进入磁场的过程中a、b和c、d两点间的电压分别为U甲和U乙ab边和cd边所受的安培力分别为F甲和F乙,则下列判断正确的是A.U甲=U乙B.U甲=2U乙C.F甲=F乙D.F甲=
4、将一段导线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面)内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是
5、纸面内两个半径均为R的圆相切于O点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针转动,角速度为ωt=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示,若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是()
6、闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示规定垂直纸面向里为磁场的正方向,abcda的方向为线框中感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向关于线框中的电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图象,下列正确的是()x0LFBB/T1234B0-B0t/sabdct/st/sF/NF0-F01234CO1F/NF0-F0234DO-I0t/si/AI01234AOt/si/AI0-I01234BO。