高考物理一轮复习 法拉第电磁感应定律 动生和感生电动势学案新人教版.doc

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1、第2课时法拉第电磁感应定律动生和感生电动势【学习目标】1.知道磁通量变化率,能区别、、;2.理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式;3.会用公式与解决实际问题。【要点导学】1.磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率三者之间的联系和区别是什么?2.公式与的适用范围?平均感应电动势和瞬时感应电动势的区别是什么?3.在电磁感应中穿过闭合电路的电量如何计算?【典型例题】类型一法拉第电磁感应定律的基本应用图9-2-1【例1】(2013·江苏卷,13)如图9-2-1所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直.已知线圈的匝数N=

2、100,边长ab=1.0m、bc=0.5m,电阻r=2Ω.磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到0.2T.在1~5s内从0.2T均匀变化到-0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向.求:(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向;(2)在1~5s内通过线圈的电荷量q;(3)在0~5s内线圈产生的焦耳热Q.【审题指导】 (1)0~1s内什么原因引起线圈中的磁通量发生变化?__________________________________________________________________.(2)感应电动势的计

3、算公式E=________.(3)公式q=It中的I应为电路中电流________值,如何计算电流I?(4)①公式Q=I2rt中的I是恒定的还是变化的?__________________________________________________________________.②在0~5s内线圈的电流一样吗?如何计算0~5内线圈产生的焦耳热?__________________________________________________________________.类型二、导体平动切割磁感线产生感应电动势【例2】(2

4、013·安徽卷,16)如图9-2-2所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1Ω.一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2kg,接入电路的电阻为1Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8T.将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为多少?(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)图9-2-2图9-2-3【变式训练】如图9-2-

5、3所示,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B0.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均匀变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为(  ).A.B.C.D.图9-2-4【例3】如图9-2-4所示,M、N为相距为L且竖直放置的光滑平行金属导轨,ab是电阻为R0的金属棒,且可紧贴平行导轨运动。相距为d的水平放置的

6、金属板A、C与导轨相连。图中定值电阻为R,导轨电阻忽略不计,整个装置处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,当ab以速度v向右匀速运动时,一带电微粒刚好也以速率v在两金属板间做半径为r的匀速圆周运动。求:(1)为使带电微粒做匀速圆周运动,则v应为多大?(2)若匀强磁场的磁感应强度为B,则为使ab做向右的匀速运动,作用在ab上的水平拉力应为多大?类型三、平均感应电动势和瞬时感应电动势图9-2-5【例4】如图9-2-5所示,有一夹角为θ的金属角架,角架所围区域内存在匀强磁场,磁场的磁感强度为B,方向与角架所在平面垂直,一段直导线ab,从顶角c

7、贴着角架以速度v向右匀速运动,求:(1)t时刻角架的瞬时感应电动势?(2)t时间内角架的平均感应电动势?思考:如果导线和框架都用同一规格、同种材料的导线做的,回路中的电流会改变吗?类型4、导体转动切割磁感线产生感应电动势图9-2-6【例5】如图9-2-6所示,有一匀强磁场B=1.0×10-3T,在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m,角速度ω=20rad/s,求:(1)O、A哪一点电势高?(2)棒产生的感应电动势有多大?【课堂小结】公式与的比较(1)研究对象不同:前者是一个回路(不一

8、定闭合),后者是一段直导线(或等效成直导线);(2)适用范围不同:前者具有普遍性,无论什么方式引起的磁通量的变化都适用,后者只适用一部分导体做切割磁感线运动的情况;(3)意义不同:前者求得的是平均电动势;后者一般求瞬时电动势

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