【物理】2019届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 学案

第39讲　法拉第电磁感应定律 考情剖析 考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求 法拉第电磁感应定律　楞次定律 Ⅱ ‎15年 ‎16年 ‎17年 ‎,‎ T13—计算，考查感应电动势大小的计算,应用数学处理物理问题 T6—选择，考查楞次定律、法拉第电磁感 应定律,理解与分析综合 T13—计算，考查法拉第电磁感应定律,分析综合及应用数学处理物理问题 T13—计算，考查法拉第电磁感应定律,分析综合及应用数学处理物理问题 弱项清单,1.平均感应电动势和瞬时电动势概念理解不清；‎ ‎2．感应电动势E＝BLv和安培力F＝BIL公式混淆；‎ ‎3．感应电动势E＝表达式中物理量的具体含义模糊不清．‎ 知识整合 ‎1．法拉第电磁感应定律 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的____________成正比．‎ ‎(2)公式：E＝________，其中n为线圈的________．‎ ‎2．部分导体切割磁感线时的感应电动势 ‎(1)导体在匀强磁场中平动 一般情况：运动速度v和磁感线方向的夹角为θ，则E＝________．‎ 常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E＝______．‎ ‎(2)导体棒在匀强磁场中转动 长为L的导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的平面内以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势E＝________．‎ 方法技巧考点1　法拉第电磁感应定律的理解 ‎1．决定感应电动势大小的因素 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n，而与磁通量的大小、磁通量变化量ΔΦ的大小无必然联系．‎ ‎2．磁通量变化通常有两种方式 ‎(1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E＝n；‎ ‎(2)垂直于磁场的回路面积s不变，磁感应强度发生变化，此时E＝nS，其中是Bt图象的斜率．‎ ‎3．公式E＝n中，若Δt取一段时间，则E为Δt时间内感应电动势的平均值；若Δt趋近于零，则表示感应电动势的瞬时值．‎ ‎【典型例题1】　穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图中①～④所示，下列关于该回路中的感应电动势的论述，正确的是(　　)‎ ‎ A．图①中，回路产生的感应电动势恒定不变 ‎ B．图②中，回路产生的感应电动势一直在变大 ‎ C．图③中，回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于t1～t2时间内产生的感应电动势 ‎ D．图④中，回路产生的感应电动势先变小后变大 ‎【典型例题2】　如图所示，半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，磁感应强度为B，已知弹性螺旋线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．当线圈的半径由2r变到3r的过程中，线圈内有顺时针的电流 ‎ B．当线圈的半径由2r变到1.5r的过程中，线圈内有顺时针的电流 ‎ C．当线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，通过线圈横截面上的电荷量为 ‎ D．当线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，通过线圈横截面上的电荷量为 考点2　导体切割磁感线时的感应电动势 ‎1．导体棒切割磁感线时，可有以下三种情况 切割方式 电动势表达式 说明 垂直切割 E＝BLv 倾斜切割 E＝BLvsinθ 其中θ为v与B的夹角 旋转切割 ‎(以一端为轴)‎ E＝BL2ω ‎①导体棒与磁场方向垂直；‎ ‎②磁场为匀强磁场 ‎2.理解公式E＝BLv的“四性”‎ ‎(1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、L、v三者互相垂直．‎ ‎(2)瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势．‎ ‎(3)有效性：公式中的L为导体切割磁感线的有效长度．‎ ‎(4)相对性：E＝BLv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系．‎ ‎　　　(17年南通模拟)法拉第发明了世界上第一台发电机．如图所示，圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与盘的边缘和中心电接触良好．且与灵敏电流计相连．金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则(　　)‎ ‎ A．电刷M的电势高于电刷N的电势 ‎ B．若只将电刷M移近N，电流计的示数变大 ‎ C．若只提高金属盘转速，电流计的示数变大 ‎ D．若只将变阻器滑片向左滑动，电流计的示数变大 考点3　公式E＝n与E＝BLvsinθ的区别与联系 E＝n E＝BLv 区别 研究 对象 闭合回路 做切割磁感线运动的部分导体 适用 范围 对任何电磁感应现象都适用 只适用于导体切割磁感线的情形 联系,公式E＝BLv是法拉第电磁感应定律的特例，可由E＝n推导得到　　【典型例题3】　如图所示，边长为a的导线框abcd处于磁感应强度为B0的匀强磁场中，bc边与磁场右边界重合．现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动，二是仅使磁感应强度随时间均匀变化．若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等，则磁感应强度随时间的变化率为(　　)‎ ‎ A. B. C. D. 当堂检测　　1.(多选)一矩形线圈置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图所示．则线圈产生的感应电动势的情况为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 第1题图 ‎ A．0时刻电动势为零 ‎ B．t1时刻电动势为零 ‎ C．t1～t2时间内电动势减小 ‎ D．t1～t2时间内电动势增大 ‎2．如图所示，在边界MN左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，一圆形线框开始全部在磁场中，现将其匀速拉出磁场，在线框出磁场的过程中，关于线框中的感应电流大小，下列说法正确的是(　　)‎ ‎ A．一直变大 B．一直变小 ‎ C．先变大后变小 D．先变小后变大 第2题图 ‎　　第3题图 ‎3．(16年江苏高考)(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．下列说法中正确的有(　　)‎ ‎ A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 ‎ B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 ‎ C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 ‎ D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 ‎4．如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是(　　)‎ 第4题图 ‎ A．Ua>Uc，金属框中无电流 ‎ B．Ub>Uc，金属框中电流方向沿a－b－c－a ‎ C．Ubc＝－Bl2ω，金属框中无电流 ‎ D．Ubc＝Bl2ω，金属框中电流方向沿a－c－b－a ‎5．有一面积为S＝100 cm2的金属环如图甲所示，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？‎ ‎　　　　　甲　　　　　　　　　乙 第5题图 第39讲　法拉第电磁感应定律 知识整合 基础自测 ‎1．(1)磁通量的变化率　(2)n　匝数 ‎2．(1)BLvsinθ　BLv　(2)BωL2‎ 方法技巧 ‎·典型例题1·D　【解析】　根据公式E＝‎ n，图①中磁通量不变，故回路中无感应电动势产生；图②中磁通量随时间均匀变化，回路中将产生恒定的感应电动势；图③中，在0～t1时间磁通量变化得快，故产生的感应电动势比t1～t2时间内产生的感应电动势大；图④中，磁通量变化率先减小后增大，回路中产生的感应电动势也先变小后变大．答案选D.‎ ‎·典型例题2· C　【解析】　根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势E＝n＝‎ n，这个面积应有磁场区域的面积变化，A、B选项中弹性螺旋线圈中的磁通量没有发生变化，故没有感应电流．通过导体横截面的电荷量q＝Δt＝Δt＝n，选项C正确．‎ ‎·变式训练·C　【解析】　由安培定则可判断U型电磁铁左侧为N极，右侧为S极，圆盘转动过程，等同于无数根辐向金属棒绕其一端转动而切割磁感线，根据右手定则可知圆心处电势高于圆盘边缘；电刷M移近N时L减小，根据E＝BωL2知感应电动势减小，电流计的示数变小；当转速增大时感应电动势增大，电流计的示数将变大；若只将变阻器滑片向左滑动，电流减小，电磁铁磁性减弱，感应电动势将减小，电流计的示数变小．答案选C. ‎ ‎·典型例题3·B　【解析】　过程一为ad边切割磁感线，产生的是动生电动势，E＝B0av；过程二产生的是感生电动势，大小为E＝S＝a2.两个过程中感应电流大小相等，则感应电动势相等，有B0av＝a2，可解得＝，B项正确．‎ 当堂检测 ‎1．BD　【解析】　根据E＝nS(其中是Bt图象的斜率)可知，感应电动势先减小后增大，t1时刻电动势最小为0，故选项B、D正确．‎ ‎2．C　【解析】　根在线框出磁场过程中其等效切割长度即为圆形线框与磁场边界的相交弦长度，先变长后变短，故感应电动势先变大后变小，因而感应电流亦先变大后变小，选C.‎ ‎3．BCD　【解析】　铜质弦不能被磁化，故不能使电吉他工作，‎ A选项错误；取走磁铁，金属弦不能被磁化，电吉他不能正常工作；增加线圈匝数，根据法拉第电磁感应定律，可知线圈中的感应电动势将增大；弦振动过程中，线圈中磁通量做周期性变化，故将产生周期性变化的感应电流，BCD选项正确．‎ ‎4．C　【解析】　金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误；转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断Ua＜Uc，Ub＜Uc，选项A错误；由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc＝－Bl2ω，选项C正确．‎ ‎5．逆时针方向　0.01 C　【解析】　由楞次定律，可以判断出金属环中感应电流的方向为逆时针方向，由图乙可知：磁感应强度的变化率＝　①‎ 金属环中的磁通量的变化率 ＝·S＝·S　②‎ 环中形成的感应电流I＝＝＝③‎ 通过金属环的电荷量Q＝IΔt　④‎ 由①②③④式解得 Q＝＝ C＝0.01 C.‎