第四章4習(xí)題

1、教學(xué)教法分析,課前自主導(dǎo)學(xué),當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo),課后知能檢測,教學(xué)方案設(shè)計(jì),課堂互動探究,4 法拉第電磁感應(yīng)定律,●課標(biāo)要求1．舉例說明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用．2．理解法拉第電磁感應(yīng)定律．,●課標(biāo)解讀1．知道什么叫感應(yīng)電動勢．,6．感悟從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想．●教學(xué)地位本節(jié)知識是高中物理的重點(diǎn)知識，也是高考的重點(diǎn)，既有單獨(dú)考查

2、，又有與其它知識的綜合考查，是電學(xué)知識的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)時應(yīng)引起足夠的重視．,●新課導(dǎo)入建議如圖教4­4­1所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的用來測定風(fēng)速的簡易裝置，根據(jù)你所學(xué)的知識感覺這個裝置能否用來測量風(fēng)速？其基本原理是什么？通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，就可以解決這些問題．,●教學(xué)流程設(shè)計(jì),1.基本知識(1)感應(yīng)電動勢①在_________現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢．②產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于______．,電磁感應(yīng),電源,(2)法拉第

3、電磁感應(yīng)定律①內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的________________成正比．,磁通量的變化率,2．思考判斷(1)穿過某閉合線圈的磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大．( )(2)感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則或楞次定律判斷．( )(3)穿過閉合回路的磁通量最大時，其感應(yīng)電動勢一定最大．( ),×,√,×,3．探究交流產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件是什么？【提示】　不

4、管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．,1.基本知識(1)磁場方向、導(dǎo)體棒與導(dǎo)體棒運(yùn)動方向三者兩兩垂直時：E＝_____．(2)如圖4­4­1所示，導(dǎo)體棒與磁場方向垂直，導(dǎo)體棒的運(yùn)動方向與導(dǎo)體棒本身垂直，但與磁場方向夾角為θ時，E＝_________．,Blv,Blvsin θ,2．思考判斷(1)對于E＝Blv中的B、l、v三者必須相互垂直．( )(2)導(dǎo)體棒在磁

5、場中運(yùn)動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大．( )(3)當(dāng)B、l、v三者大小、方向均不變時，在Δt時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢和它在任意時刻產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢相同．( ),√,×,√,3．探究交流如圖4­4­2所示，一邊長為L的正方形導(dǎo)線框abcd垂直于磁感線，以速度v在勻強(qiáng)磁場中向右運(yùn)動，甲同學(xué)說：由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，這時穿過線框的磁通量的變化率為零，所以線框中感應(yīng)電動勢應(yīng)該為零

6、，乙同學(xué)說線框中ad和bc邊均以速度v做切割磁感線運(yùn)動，由E＝BLv可知，這兩條邊都應(yīng)該產(chǎn)生電動勢且Ead＝Ebc＝BLv.他們各執(zhí)一詞，到底誰說的對呢？,【提示】　這兩個同學(xué)說的并不矛盾，雖然ad邊與bc邊都產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但由于方向相反，相當(dāng)于兩個電源并聯(lián)沒有對外供電，所以整個回路的電動勢為零．可見，用法拉第電磁感應(yīng)定律求出的是整個回路的感應(yīng)電動勢，而用E＝BLv求的是回路中做切割磁感線的那部分導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢．,1.基本知識(1

7、)定義：電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的______電源電動勢作用的電動勢．(2)作用：______線圈的轉(zhuǎn)動．,削弱,阻礙,2．思考判斷(1)電動機(jī)通電轉(zhuǎn)動，電動機(jī)中出現(xiàn)的感應(yīng)電動勢為反電動勢，反電動勢會阻礙線圈的運(yùn)動．( )(2)電動機(jī)正常工作時，反電動勢會加快線圈的運(yùn)動．( )(3)電動機(jī)工作中由于機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，就沒有了反電動勢，線圈中的電流會很大，很容易燒毀電動機(jī)．( ),√,

8、15;,√,3．探究交流電動機(jī)工作時，加在電動機(jī)上的電壓U和流經(jīng)電動機(jī)的電流I及電動機(jī)線圈電阻r三者之間是否滿足,【問題導(dǎo)思】　1．面積為S的平面垂直于磁場放置，將此面翻轉(zhuǎn)180°，穿過此面的磁通量是否發(fā)生變化？,有一個100匝的線圈，其橫截面是邊長為L＝0.20 m的正方形，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50 T的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場垂直．若將這個線圈橫截面的形狀在5 s內(nèi)由正方形改變成圓形(橫截面的周長不變)，在這一過程

9、中穿過線圈的磁通量改變了多少？磁通量的變化率是多少？線圈的感應(yīng)電動勢是多少？【審題指導(dǎo)】　解答本題時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)周長相同的所有形狀中，圓形的面積最大．(2)磁通量的變化率并不等同于電動勢．,【解析】　線圈橫截面是正方形時的面積S1＝L2＝(0.20)2 m2＝4.0×10－2 m2.穿過線圈的磁通量Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2 Wb＝2.0×10－2 Wb,所以，磁

10、通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(2.55－2.0) ×10－2 Wb＝5.5×10－3 Wb.,【答案】　5.5×10－3 Wb　1.1×10－3 Wb/s　0.11 V,磁通量、磁通量的變化量和磁通量的變化率，三者均與線圈的匝數(shù)無關(guān)．對n匝線圈，穿過每一匝線圈的磁通量的變化率都相同，每一匝線圈的電動勢都相等，相當(dāng)于n個電動勢相同的電源串聯(lián)，即感應(yīng)電動勢的大小與匝數(shù)n有關(guān)．,1．(多選)(201

11、3·四川高考)如圖4­4­3所示，邊長為L、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系為B＝kt(常量k>0)．回路中滑動變阻器R的最大阻值為R0，滑動片P位于滑動變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝ .閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為U，不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢，則(　　),A．R2兩端的電壓為B．電容器的a極板帶正電C．滑動變阻器R的熱功

12、率為電阻R2的5倍D．正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢為kL2,【解析】　本題是電磁感應(yīng)與電路問題，利用法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、串聯(lián)和并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律和電功率的計(jì)算公式解決問題．,根據(jù)楞決定律知回路中的電流為逆時針方向，即流過R2的電流方向向左，所以電容器b極板帶正電，選項(xiàng)B錯誤；,【問題導(dǎo)思】　1．公式E＝Blv能否用來求解平均感應(yīng)電動勢？2．導(dǎo)體棒繞一端垂直于勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動時，如何求感應(yīng)電動勢？3．若導(dǎo)線是彎曲

13、的，如何求其切割磁感線的有效長度？,1．該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，一般用于導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度相同的情況，當(dāng)v為瞬時速度時，E為瞬時電動勢；若v是平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢．如果導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度不相等，可取其平均速度求電動勢．例如如圖4­4­4，導(dǎo)體棒在磁場中繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則AC在切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E＝Blv＝Bl·

14、; ωl＝ Bl2ω.,2．公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場間的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運(yùn)動時，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生．3．公式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時的有效長度．如果導(dǎo)線不和磁場垂直，l應(yīng)是導(dǎo)線在垂直磁場方向投影的長度；如果切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，l應(yīng)取導(dǎo)線兩端點(diǎn)的連線在與B和v都垂直的直線上的投影長度．,例如，如圖4­4­5所示的三幅圖中切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，則切割磁感線的有效長度應(yīng)取與B和v垂直

15、的等效直線長度，即ab的長．,(2013·課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖4­4­6，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“V”字型導(dǎo)軌．空間存在垂直于紙面的均勻磁場．用力使MN向右勻速運(yùn)動，從圖示位置開始計(jì)時，運(yùn)動中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸．下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是(　　),【審題指導(dǎo)】　(1)導(dǎo)體切割磁感線的有效

16、長度與時間的關(guān)系．(2)閉合回路的總電阻與導(dǎo)軌長度的關(guān)系．(3)感應(yīng)電流由閉合電路歐姆定律求出．,【解析】　設(shè)圖示位置時a距棒的距離為l0，導(dǎo)體棒勻速切割磁感線的速度為v，單位長度金屬棒的電阻為R0，導(dǎo)軌夾角為θ，運(yùn)動時間t時，切割磁感線的導(dǎo)體棒長度l＝2(l0＋vt)tan ，有效電路中導(dǎo)體棒長度l總＝l＋,【答案】　A,1．明確電路結(jié)構(gòu)，分清內(nèi)、外電路．2．根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的方式計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小，如果是磁場變化，由E

17、＝n 計(jì)算；如果是導(dǎo)體切割磁感線，由E＝Blv計(jì)算，且注意B、l和v隨時間的變化關(guān)系．3．根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．4．根據(jù)閉合電路歐姆定律列出相應(yīng)的方程式．,2．(2014·青島二中高二檢測)如圖4­4­7所示，平行金屬導(dǎo)軌間距為d，一端跨接電阻R，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面，一根長金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置，棒與導(dǎo)軌電阻不計(jì)，當(dāng)棒沿垂直于棒的方向以恒定速率v在導(dǎo)軌上滑行時，通

18、過電阻的電流是(　　),【問題導(dǎo)思】　1．一般情況下，計(jì)算感應(yīng)電動勢的平均值和瞬時值時分別用哪個公式？2．兩個公式的適用條件是什么？能用E＝BLvsin θ計(jì)算平均感應(yīng)電動勢嗎？,(多選) (2014·蘇州中學(xué)高二檢測)如圖4­4­8所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路．虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直．從D點(diǎn)到達(dá)

19、邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是(　　),A．感應(yīng)電流方向不變B．CD段始終不受安培力C．感應(yīng)電動勢最大值E＝BavD．感應(yīng)電動勢平均值E＝ πBav,【審題指導(dǎo)】　(1)感應(yīng)電流的方向可由楞次定律或右手定則判定．(2)安培力的方向可由左手定則判定．(3)感應(yīng)電動勢的瞬時值可由E＝Blv求解．,【解析】　在閉合電路進(jìn)入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針方向不變，A正

20、確．根據(jù)左手定則可以判斷，CD段受安培力向下，B不正確．當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場一半時，等效長度最大為a，這時感應(yīng)電動勢最大為E＝Bav，C正 確．,3．如圖4­4­9所示，一單匝線圈從左側(cè)進(jìn)入磁場．(1)在此過程中，線圈的磁通量是增加還是減少？(2)若上述過程所經(jīng)歷的時間為0.1 s，線圈中的磁通量變化了0.02 Wb，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是多少？(3)如果上述線圈是由100匝構(gòu)成，則線圈中產(chǎn)生的

21、感應(yīng)電動勢是多少？,(2014·杭州二中高二檢測)把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖4­4­10所示，一長度為2a，電阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求：,(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；(2)圓環(huán)消耗的熱功率和在圓環(huán)及金屬棒上消耗的總

22、熱功率．,【審題指導(dǎo)】　金屬棒MN切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，把金屬棒看成一個具有內(nèi)阻為R，電源電動勢為E的電源，兩個半圓環(huán)看成兩個電阻R并聯(lián)的外電路，等效電路如圖所示．,【規(guī)范解答】　(1)金屬棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝Blv＝2Bav,電磁感應(yīng)中的電路問題，實(shí)際上是電磁感應(yīng)和恒定電流問題的綜合題．感應(yīng)電動勢大小的計(jì)算、方向的判定以及電路的等效轉(zhuǎn)化，是解決此類問題的關(guān)鍵．,1．(2013·荊州中學(xué)高二檢測)由法拉

23、第電磁感應(yīng)定律知(設(shè)回路的總電阻一定)(　　)A．穿過閉合電路的磁通量達(dá)到最大時，回路中的感應(yīng)電流達(dá)最大B．穿過閉合電路的磁通量為零時，回路中的感應(yīng)電流一定為零C．穿過閉合電路的磁通量變化量越大，回路中的感應(yīng)電流越大,D．穿過閉合電路的磁通量變化越快，回路中的感應(yīng)電流越大【解析】　本題考查對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解．關(guān)鍵是抓住感應(yīng)電動勢的大小和磁通量的變化率成正比．感應(yīng)電動勢大小和磁通量大小、磁通量變化量的大小無關(guān)，它由磁通量變

24、化率決定，故選D.【答案】　D,2．關(guān)于反電動勢，下列說法中正確的是(　　)A．只要線圈在磁場中運(yùn)動就能產(chǎn)生反電動勢B．只要穿過線圈的磁通量變化，就產(chǎn)生反電動勢C．電動機(jī)在轉(zhuǎn)動時線圈內(nèi)產(chǎn)生反電動勢D．反電動勢就是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢【解析】　反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢，其作用是削弱電源的電動勢，產(chǎn)生反電動勢的前提是必須有電源存在，故正確答案為C.【答案】　C,3．(2013·浙江高考)磁卡的磁條中有用于存儲

25、信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈．當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其E­t關(guān)系如圖4­4­11所示．如果只將刷卡速度改為 ，線圈中的E­t關(guān)系圖可能是(　　),【解析】　由公式E＝Blv可知，當(dāng)刷卡速度減半時，線圈中的感應(yīng)電動勢最大值減半，且刷卡所用時間加倍，故本題正確選項(xiàng)為D.【答案】　D,4．穿過單匝閉合線圈的磁通量每秒鐘均勻連續(xù)地增大2 Wb，則(　　)

26、A．線圈中的感應(yīng)電動勢將均勻增大B．線圈中的感應(yīng)電流將均勻增大C．線圈中的感應(yīng)電動勢將保持2 V不變D．線圈中的感應(yīng)電流將保持2 A不變,5. (2014·天津河西區(qū)檢測)如圖4­4­12所示，足夠長的水平導(dǎo)體框架的寬度L＝0.5 m，電阻忽略不計(jì)，定值電阻R＝2 Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面，一根質(zhì)量為m＝0.2 kg、有效電阻r＝2 Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在

27、框架上，該導(dǎo)體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，導(dǎo)體棒在水平恒力F＝1.2 N的作用下由靜止開始沿框架運(yùn)動到剛開始勻速運(yùn)動時，通過導(dǎo)體棒截面的電量共為q＝2 C，求：,(1)導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動時的速度；(2)導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動到剛開始勻速運(yùn)動這一過程中，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電熱．(g取10 m/s2),【解析】　(1)當(dāng)物體開始做勻速運(yùn)動時，有：F－μmg－F安＝0又：F安＝BIL，I＝ ，E＝BLv解得v＝5 m/s,【

28、答案】　(1)5 m/s　(2)0.75 J,【備選習(xí)題】 1．(多選)無線電力傳輸目前取得重大突破，在日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)．這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無線傳輸電力．兩個感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，原理示意圖如圖教4­4­2所示．下列說法中正確的是(　　)A．若A線圈中輸入電流，B線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,C．A中電流

29、越大，B中感應(yīng)電動勢越大D．A中電流變化越快，B中感應(yīng)電動勢越大 【解析】　根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件，只有處于變化的磁場中，B線圈中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，A錯，B對；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小取決于磁通量變化率，所以C錯，D對．【答案】　BD,2．(多選)某地的地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下，大小為4.5×10－5 T．一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂叮訉?00 m，該河段漲潮和落潮時有海水(視為導(dǎo)

30、體)流過．設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2 m/s.下列說法中正確的是 (　　)A．電壓表記錄的電壓為5 mVB．電壓表記錄的電壓為9 mVC．河南岸的電勢較高D．河北岸的電勢較高,【解析】　可以將海水視為垂直河岸方向放置的導(dǎo)體，而電壓表記錄的電壓應(yīng)為導(dǎo)體平動切割地磁場的磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，由E＝Blv＝9 mV知B選項(xiàng)正確；由右手定則可知，感應(yīng)電流方向由南向北，故河北岸的電勢較高，D選項(xiàng)正確．【答案】　BD,3

31、．(2014·廣東省汕頭金山中學(xué)高二檢測)如圖教4­4­3，虛線右側(cè)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，半圓形閉合線框與紙面共面，繞過圓心O且垂直于紙面的軸勻速轉(zhuǎn)動．線框中的感應(yīng)電流以逆時針方向?yàn)檎较?，那么下圖中哪個圖能正確描述線框從圖教4­4­3所示位置開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，線框中感應(yīng)電流隨時間變化的情況(　　),【解析】　線框從題圖所示位置開始轉(zhuǎn)動周的過程中，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度不