《2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 4.2 法拉第電磁感應(yīng)電律導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 4.2 法拉第電磁感應(yīng)電律導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2.doc（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

選修3-2 xx屆桃州中學(xué)高三物理導(dǎo)學(xué)案 第四章 電磁感應(yīng) 2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 4.2 法拉第電磁感應(yīng)電律導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-2 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．知道法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及表達(dá)式，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算． 2．會(huì)用公式進(jìn)行計(jì)算 【知識(shí)要點(diǎn)】 一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1．概念：在 中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)． (1)感生電動(dòng)勢(shì)：由于磁場(chǎng)的變化而激發(fā)出感生電場(chǎng)，由感生電場(chǎng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)． (2)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)． 2．條件：無(wú)論電路是否閉合，只要穿過電路的 發(fā)生變化，電路中就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)． 3．方向：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于 ，導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于 ，其中電流方向由低電勢(shì)指向高電勢(shì)． 4．與感應(yīng)電流的關(guān)系：遵守 歐姆定律，即I＝ . 二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1．法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的 成正比． (2)公式：E＝ .其中n為線圈的 ． 2．導(dǎo)體切割磁感線的情形 (1)常用情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向垂直，則E＝ . (2)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) 導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bl＝ (平均速度等于中點(diǎn)位置線速度，即＝ )． 【典型例題】 一、基本概念 【例題1】．如圖所示的幾種情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv的是(　　) A．乙和丁 B．甲、乙、丁 C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙 【變式訓(xùn)練1】．一閉合線圈，放在隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)中，線圈平面和磁場(chǎng)方向垂直，若想使線圈中感應(yīng)電流增強(qiáng)一倍，下列方法可行的是(　　) A．使線圈匝數(shù)增加一倍 B．使線圈面積增加一倍 C．使線圈匝數(shù)減少一半 D．使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍 【例題2】．如圖所示，面積為0.2 m2的100匝 線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B＝(2＋0.2t)T，定值電阻R1＝6 Ω，線圈電阻R2＝4 Ω，求a、b兩點(diǎn)間的電壓Uab. 二、對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 【例題3】半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.2 T，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心地放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，其中a＝0.4 m，b＝0.6 m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R0＝2 Ω，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì)． (1)若棒以v0＝5 m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑動(dòng)到圓環(huán)直徑OO′的瞬時(shí)(如圖所示)，MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過燈L1的電流． (2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90，若此時(shí)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，其變化率為＝ T/s，求L2的功率． 【例題4】金屬桿MN和PQ間距為l，MP間接有電阻R，磁場(chǎng)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬棒AB長(zhǎng)為2l，由圖示位置以A為軸，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)過90(順時(shí)針)．求該過程中(其他電阻不計(jì))： (1)R上的最大電功率． (2)通過R的電荷量． 【變式訓(xùn)練2】如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于豎直平面內(nèi)的形框，水平導(dǎo)體棒MN可沿兩側(cè)足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌下滑而不分離，除R外，裝置的其余部分電阻都可忽略不計(jì)，將MN無(wú)初速度釋放，要使電流穩(wěn)定后R的熱功率變?yōu)樵瓉淼膬杀叮谄渌麠l件不變的情況下，可以采用的辦法有(　　) A．MN質(zhì)量不變，形框?qū)挾葴p為原來的 B．電阻R變?yōu)樵瓉淼囊话? C．磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉淼谋? D．MN質(zhì)量增加為原來的2倍 【能力訓(xùn)練】 1．(xx廣東理綜)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(　　) A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B．穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 2.穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，在下列幾段時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小的是(　　) A．0～2 s B．2～4 s C．4～5 s D．5～10 s 3.如圖所示，用一根橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán)，把圓環(huán)部分置于均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率＝k(k>0)，ab為圓環(huán)的一條直徑，導(dǎo)線的電阻率為ρ.則(　　) A．圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢(shì) C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為 D．圖中ab兩點(diǎn)間的電壓大小為kπr2 4.如圖所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個(gè)電阻R.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面．一根金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)．當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí)，通過電阻R的電流強(qiáng)度是(　　) A. B. C. D. 5．如圖所示，在寬為0.5 m的平行導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一個(gè)有效電阻為r＝0.6 Ω的直導(dǎo)體棒ab，在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個(gè)電阻R1＝4 Ω、R2＝6 Ω，其他電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1 T．當(dāng)直導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v＝6 m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：直導(dǎo)體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大小 6.(xx浙江理綜)如圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)＝2 m、寬為d＝1 m的金屬“U”型導(dǎo)軌，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l＝0.5 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)量為m＝0.1 kg的導(dǎo)體棒以v0＝1 m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為λ＝0.1 Ω/m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響(取g＝10 m/s2)． (1)通過計(jì)算分析4 s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況； (2)計(jì)算4 s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向； (3)計(jì)算4 s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱． 例題答案： 1. 答案 B 解析　　公式E＝BLv中的L應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長(zhǎng)度，甲、乙、丁中的有效長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，而丙的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)sin θ，電動(dòng)勢(shì)E＝BLvsin θ，故B項(xiàng)正確． 變式1：解析　D　根據(jù)：E＝n＝n可知線圈匝數(shù)增加一倍或線圈橫截面積增加一倍或磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大一倍，若匝數(shù)增加一倍，則電阻也增加一倍，電流不變，A項(xiàng)錯(cuò)．同理C項(xiàng)中電流也不變，C項(xiàng)錯(cuò)．B項(xiàng)中電阻增大到原來的倍，故B項(xiàng)錯(cuò)． 2. 解析　由法拉第電磁感應(yīng)定律 E＝n＝nS.由題意：＝0.2 T/s，n＝100， S＝0.2 m2，可得：E＝4 V. 回路中線圈為電源，R1為外電阻，|Uab|＝E. 由楞次定律得a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，所以Uab＝2.4 V. 3. 【答案】　(1)0.8 V　0.4 A　(2)1.2810－2 W 解析　(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時(shí)，MN中的電動(dòng)勢(shì) E1＝B2av0＝0.20.85 V＝0.8 V 等效電路如圖所示，流過燈L1的電流I1＝＝0.4 A (2)撤去中間的金屬棒MN，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝＝＝ V＝0.32 V L2的功率P2＝＝＝1.2810－2 W. 4. 【答案】　(1)　(2) 解析　AB轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，且切割長(zhǎng)度由l增至2l以后AB離開MN，電路斷開． (1)當(dāng)B端恰至MN上時(shí)，E最大． Em＝B2l＝2Bωl2， PRm＝＝. (2)AB由初位置轉(zhuǎn)至B端恰在MN上的過程中 ΔΦ＝Bl2lsin 60＝Bl2 q＝Δt＝＝. 變式2. 【答案】　A 【正確解答】　導(dǎo)體棒下滑，電流穩(wěn)定后R的熱功率為：P＝，mg＝，當(dāng)形框?qū)挾葴p為原來的，速度變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，功率才變?yōu)樵瓉淼?倍，A正確；電阻R變?yōu)樵瓉淼囊话?，則速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，功率變?yōu)樵瓉淼?/2，B錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉淼谋?，速度變?yōu)樵瓉淼?/2，功率變?yōu)樵瓉淼?/2，C錯(cuò)誤；MN質(zhì)量增加為原來的2倍，速度變?yōu)樵瓉淼?倍，功率變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯(cuò)誤． 能力訓(xùn)練答案 1. C　 解析　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，即磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，C項(xiàng)正確；根據(jù)楞次定律可知，當(dāng)原磁場(chǎng)減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)才與其方向相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 2. D 解析　圖象斜率越小，表明磁通量的變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越?。? 3. 解析　C　由于磁感應(yīng)強(qiáng)度越來越大，由楞次定律可得，圓環(huán)具有收縮的趨勢(shì)，產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流；ab段相當(dāng)于電源，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E＝＝πr2＝kπr2，線路中總電阻R＝ρ，I＝＝，ab兩點(diǎn)間電壓大小為I＝kπr2，選項(xiàng)C正確． 4. 解析　D　電流強(qiáng)度應(yīng)等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)除以電阻R.問題在于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)如何計(jì)算．由于這里有明顯的金屬切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，故不妨用E＝Blv的辦法計(jì)算． 能夠引起感應(yīng)電流的電動(dòng)勢(shì)是MN間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，所以有效切割長(zhǎng)度應(yīng)為，而用已知參數(shù)表示應(yīng)為.所以有效切割長(zhǎng)度l＝，解得E＝Blv＝，I＝＝，所以選項(xiàng)D正確. 5. 【答案】　0.24 V　0.06 A　0.04 A 解析　本題可由法拉第電磁感應(yīng)定律直接求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后根據(jù)等效電路，由歐姆定律計(jì)算電流大小．由題意可畫出如圖所示的電路圖，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv＝0.10.56 V＝0.3 V．R外＝＝2.4 Ω， Uab＝＝ V＝0.24 V， I1＝＝0.06 A，I2＝＝0.04 A. 6. 【答案】　(1)見解析 (2)0.2 A　沿順時(shí)針方向　(3)0.04 J 【解析】　(1)導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有－μmg＝ma，vt＝v0＋at　x＝v0t＋at2 代入數(shù)據(jù)解得：t＝1 s，x＝0.5 m，導(dǎo)體棒沒有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域． 導(dǎo)體棒在1 s末已停止運(yùn)動(dòng)，以后一直保持靜止(因?yàn)椴皇馨才嗔?，離左端位置仍為x＝0.5 m. (2)前2 s磁通量不變，回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為 E＝0，I＝0 后2 s回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 E＝＝ld＝0.1 V 回路的總長(zhǎng)度為5 m，因此回路的總電阻為 R＝5λ＝0.5 Ω 電流為I＝＝0.2 A 根據(jù)楞次定律，回路中電流是順時(shí)針的． (3)后2 s內(nèi)有恒定電流，焦耳熱為 Q＝I2Rt＝0.04 J