資源簡介

第二章 電磁感應
第2節 法拉第電磁感應定律
【課標要求】
通過實驗，理解法拉第電磁感應定律
【學習目標】
1. 通過實驗現象，理解感應電動勢的概念。
2. 能夠理解和使用法拉第電磁感應定律。
3. 會推導導線切割磁感線時產生的感應電動勢。
【自主學習、合作探究】
問題1：閱讀課本，理解感應電動勢的概念并回答以下問題。
在電磁感應現象中產生的電動勢叫作 ，產生感應電動勢的那部分導體相當于 ．
問題2：閱讀課本，理解法拉第電磁感應定律并回答以下問題。
(1)內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的 的變化率成 ．
(2)公式：E＝ ，其中n為線圈的 ．
(3)在國際單位制中，磁通量的單位是 (Wb)，感應電動勢的單位是伏(V)．
問題3：通過法拉第電磁感應定律，推導導體棒切割磁感線所產生的的感應電動勢表達式。
簡要分析在導體棒切割磁感線的過程中，能量是如何轉化的？
知識點一 法拉第電磁感應定律的理解及應用
【例1】（2019全國高考真題）空間存在一方向與直面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場，其邊界如圖（a）中虛線MN所示，一硬質細導線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導線做成半徑為r的圓環固定在紙面內，圓心O在MN上．t=0時磁感應強度的方向如圖（a）所示：磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖（b）所示，則在t=0到t=t1的時間間隔內（　?。?br/>A．圓環所受安培力的方向始終不變
B．圓環中的感應電流始終沿順時針方向
C．圓環中的感應電流大小為
D．圓環中的感應電動勢大小為
【跟蹤訓練1】（2023四川成都七中高三校考）用電阻為r的硬質細導線，做成半徑為R的圓環，垂直圓環面的磁場充滿其內接正方形，時磁感應強度的方向如圖（a）所示，磁感應強度隨時間t的變化關系如圖（b）所示，則圓環中產生的感應電動勢為（　?。?br/>A． B． C． D．
考點二 對公式E=BLV的理解及應用
【例2】（2023北京第九中學期中）如圖，在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產生的感應電動勢為El，若以速度2v向右勻速滑動，其他條件不變，MN中產生的感應電動勢變為E2，則感應電流的方向及E1與E2之比El∶E2分別為（　　）
NMac，2∶1
B．MNca，2∶1
C．MNca，1∶2
D．NMac，1∶2
拓展思考：若MN與cd邊有（0,90°）的夾角，其他條件不變，結果會如何？寫出你的分析。
【跟蹤訓練2】（2023四川成都高二校聯考期中）水平放置的光滑平行導軌固定，導軌左側接有定值電阻R，導軌間存在垂直于導軌平面向上的勻強磁場，足夠長的金屬棒ab置于導軌上且接觸良好。如圖甲，當金屬棒ab垂直于導軌以速度v向右勻速運動時，金屬棒ab產生的感應電動勢為。如圖乙，保持磁感應強度不變，當金屬棒ab傾斜放置，與導軌成，仍以速度v向右勻速運動時，金屬棒ab產生的感應電動勢為。不計導軌和金屬棒ab的電阻，則通過金屬棒ab的電流方向及和之比分別為（　?。?br/>A．， B．， C．， D．，
【跟蹤訓練3】（2023黑龍江哈爾濱三中?？迹┤鐖D所示為法拉第圓盤發電機，半徑為r的銅質圓盤繞其中心O的豎直軸以恒定角速度順時針轉動（從上向下看），空間中存在豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B．圓盤平面和磁感線垂直，兩電刷C、D分別與銅盤中心軸和邊緣接觸，兩電刷間接有阻值為R的電阻，下列說法正確的是（　?。?br/>O點電勢比D點高
B．通過R電流方向由下至上
C．發電機電動勢為
D．發電機電動勢為
【課后限時訓練】
1．關于感應電動勢的大小，下列說法正確的是（ ）
A．穿過閉合回路的磁通量最大時，其感應電動勢一定最大
B．穿過閉合回路的磁通量為零時，其感應電動勢一定為零
C．穿過閉合回路的磁通量由不為零變為零時，其感應電動勢一定為零
D．穿過閉合回路的磁通量由不為零變為零時，其感應電動勢一定不為零
2.單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場，線圈所圍面積里的磁通量隨時間變化的規律如圖所示，則（　　）
A．時刻，線圓中的感應電動勢為零
B．時刻，線圈中的感應電動勢為
C．時刻，線圈中的感應電動勢為
D．時間內，線圈中的平均感應電動勢為
3.一直升飛機停在南半球的地磁極上空，該處地磁場的磁感應強度在豎直方向的分量為B，螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉動的頻率為f，順著地磁場的方向看，螺旋槳按順時針方向轉動。螺旋槳葉片的近軸端為a，遠軸端為b，如圖所示。如果忽略a到轉軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應電動勢，則（　?。?br/>A．，且a點電勢低于b點電勢
B．，且a點電勢低于b點電勢
C．，且a點電勢高于b點電勢
D．，且a點電勢高于b點電勢
4.如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置的金屬棒ab以水平速度拋出，且棒與磁場垂直，設棒在下落過程中取向不變且不計空氣阻力，則金屬棒在運動過程中產生的感應電動勢大小將（　　）
A．保持不變 B．越來越大
C．越來越小 D．無法判斷
5.動圈式揚聲器的結構如圖（a）和圖（b）所示，圖（b）為磁鐵和線圈部分的右視圖，線圈與一電容器的兩端相連。當人對著紙盆說話，紙盆帶著線圈左右運動能將聲信號轉化為電信號。已知線圈有n匝，線圈半徑為r，線圈所在位置的磁感應強度大小為B，則下列說法正確的是（　　）
A．紙盆向左運動時，電容器的上極板電勢比下極板電勢高
B．紙盆向左運動時，電容器的上極板電勢比下極板電勢低
C．紙盆向右運動速度為v時，線圈產生的感應電動勢為
D．紙盆向右運動速度為v時，線圈產生的感應電動勢為
6.如圖所示，相隔一定高度的兩水平面間存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B。一質量為m、電阻為R、邊長為d的單匝正方形金屬框從磁場上方某處自由落下，恰好能勻速穿過磁場區域，已知金屬框平面在下落過程中始終與磁場方向垂直，且金屬框上、下邊始終與磁場邊界平行，不考慮金屬框的形變，不計空氣阻力，重力加速度大小為g，則金屬框穿過磁場的過程中，下列說法正確的是（ ）
A．金屬框中電流的方向先順時針后逆時針
B．金屬框所受安培力的方向先向上后向下
C．金屬框穿過磁場所用時間為
D．金屬框所受安培力做功為
7.如圖所示，單匝正方形閉合線圈MNPQ放置在水平面上，空間存在方向豎直向下、磁感應強度為B的有界勻強磁場，磁場兩邊界成角。線圈的邊長為L、總電阻為R。現使線圈以水平向右的速度勻速進入磁場。下列說法正確的是（　?。?br/>A．當線圈中心經過磁場邊界時，N、P兩點間的電壓
B．當線圈中心經過磁場邊界時，線圈所受安培力
C．當線圈中心經過磁場邊界時，回路的瞬時電功率
D．線圈從開始進入磁場到其中心經過磁場邊界的過程，通過導線某一橫截面的電荷量
8．如圖所示，兩條平行虛線之間存在勻強磁場，虛線間的距離為L，磁場方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內的梯形線圈，ad與bc間的距離也為L，t＝0時刻，bc邊與磁場區域邊界重合?，F令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區域邊界的方向穿過磁場區域，取沿a→b→c→d→a方向的感應電流為正，則在線圈穿越磁場區域的過程中，感應電流I隨時間t變化的圖線可能是下圖中的（　　）
B．
C． D．
9.如圖所示，在空間中有一垂直紙面方向的勻強磁場區域，磁場上下邊緣間距為h=5.2m，磁感應強度為B=1T，邊長為L=1m、電阻為R=1Ω、質量為m=1kg的正方形導線框緊貼磁場區域的上邊從靜止下落，當線圈PQ邊到達磁場的下邊緣時，恰好開始做勻速運動，重力加速度為g=10m/s2，求：
（1）PQ邊運動到磁場下邊緣時的速度v；
（2）導線框穿過磁場所產生的焦耳熱；
（3）導線框從開始下落到PQ邊到達磁場下邊緣所經歷的時間。

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