1、|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升第4节 法拉第电磁感应定律|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升学习目标1.理解感应电动势的概念。2理解和掌握确定感应电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律。并能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。3能够运用EBlv或EBlvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升一、电磁感应定律1感应电动势：在_现象中产生的电动势，叫作感应电动势。产生感应电
2、动势的那部分导体相当于_。2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，跟穿过这一电路的磁通量的_成正比。课前预习落实基础电磁感应电源变化率|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(2)表达式：Et(单匝线圈)，Ent(多匝线圈)。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升二、导线切割磁感线时的感应电动势1垂直切割：导体棒垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图441甲所示，E_。Blv图441|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业
3、能力提升2不垂直切割：导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为时，如图乙所示，则E_。三、反电动势1定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的_电源电动势作用的感应电动势。2作用：_线圈的转动。Blv1Blvsin 削弱阻碍|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升判断下列说法的正误。1在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。()2线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大。()3线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。()4线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。()自主思考|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜
4、 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升5线圈中磁通量增加时感应电动势增大，线圈中磁通量减小时感应电动势减小。()6电动机转动时，线圈中会产生反电动势，若断电后，线圈会由于反电动势的存在而反向转动。()7当线圈减速转动时，也存在反电动势。()8随着科技的进步，也会使反电动势的作用变成线圈转动的动力。()|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升课堂互动考点突破考点一 法拉第电磁感应定律的理解与应用 1法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率t 和线圈的匝数 n 共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量
5、的大小没有必然联系。切不可理解为感应电动势 E 与 成正比，与 t 成反比。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(2)磁通量的变化常由 B 的变化或 S 的变化引起。当 仅由 B 的变化引起时，EnSBt。当 仅由 S 的变化引起时，EnBSt。(3)Ent 计算的是 t 时间内平均感应电动势。2磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率t 的比较|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升物理量单位物理意义计算公式磁通量 Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少BS磁通量的变化量
6、Wb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少|21|磁通量的变化率tWb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢t BStBt S|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升注意(1)、t 均与线圈匝数无关。(2)磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，很大时，t 可能很小，也可能很大；0 时，t 可能不为零。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升例 1如图442所示，半径为r的金属圆环，其电阻为R，绕通过某直径的轴OO以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B。从金属圆环的平面与磁场方
7、向平行时开始计时，求金属圆环由图示位置分别转过30角和由30角转到330角的过程中，金属圆环中产生的感应电动势各是多大？|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图442|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升 思路引导解答本题应注意以下三点：(1)确定磁感线穿过的有效面积；(2)磁通量正负号的含义；(3)确定不同角度转过的时间。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 初始位置时穿过金属圆环的磁通量 10；由图示位置转过 30角时，金属
8、圆环在垂直于磁场方向上的投影面积为 S2r2sin 3012r2，此时穿过金属圆环的磁通量 2BS212Br2；由图示位置转过 330角时，金属圆环在垂直于磁场方向上的投影面积为 S3r2sin 3012r2此时穿过金属圆环的磁通量 3BS312Br2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升所以金属圆环在转过 30角和由 30角转到 330角的过程中磁通量的变化量分别为1|21|12Br2，2|32|Br2又 t116 6，t2253 53|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升此过程中产生
9、的感应电动势分别为E11t1 12Br263Br2，E22t2 Br25335Br2。答案 3Br2 35Br2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升方法总结 对公式 Ent 的理解1研究对象：Ent 的研究对象是一个回路，而不是一段导体。2物理意义：Ent 求的是 t 时间内的平均感应电动势；当 t0 时，则 E 为瞬时感应电动势。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升3Ent 求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某段导体的电动势。整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感
10、应电动势不一定为零。4用公式 EnSBt 求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升1一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中磁通量变化了多少？磁通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大小是多少？变式训练|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升答案 4104 Wb 8103 Wb/s 1.6 V解析 磁通量的变化是由磁场的变化引起的
11、，应该用公式 BSsin 来计算，所以 BSsin(0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb磁通量的 平均变化 率 t 41040.05Wb/s 810 3Wb/s感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律计算 Ent 2008103 V1.6 V。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升对公式EBlvsin 的理解1该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势。2当Bl时，表示v与B的夹角，vsin 表示垂直于B的分速度；当B、l、v三个量方向相互垂直时，EBl
12、v；当有任意两个量的方向平行时，E0。考点二 导体切割磁感线时的电动势|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升3对l的理解：式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，l应该是导体在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导体是弯曲的，如图443所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的长度。图443|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升4对 v 的理解(1)公式中的 v 应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生。(2)若导线
13、各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势。如图所示，导体棒在磁场中绕 A 点在纸面内以角速度 匀速转动，磁感应强度为 B，平均切割速度 v 12vCl2，则 EBl v 12Bl2。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升例 2(多选)如图444所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，
14、下列结论正确的是图444|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升A感应电流方向不变BCD 段直导线始终不受安培力C感应电动势最大值 EmBavD感应电动势平均值 E 14Bav|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 逐项分析如下：选项诊断结论A进入磁场后切割磁感线的导体是 D 下面弯曲的圆弧部分，有效长度等于圆弧与 MN 的交点到直径CD 的垂线长，由右手定则知，感应电流方向为逆时针方向不变，也可根据楞次定律得出同样结论B由左手定则知，CD 中在 C 点进入磁场前有感应电流，受安培力垂
15、直直径 CD 向下C由 EBLv 和 L 最大值为 a 可知 E 最大值为 BavDt2av，BSBa22 由 Ent 即 E 14Bav答案 ACD|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升方法总结1求解导体棒切割磁感线产生的电动势时，求瞬时电动势选用 EBlvsin，求平均电动势选用 Ent；2在使用 EBlvsin 时，要弄清 B、l、v 三者的方向关系和导体的有效长度。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练 2(2018全国卷)如图 445 所示，导体轨道OPQS 固定，其中
16、 PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O 为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM 是有一定电阻、可绕 O 转动的金属杆，M 端位于 PQS 上，OM 与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B。现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并固定(过程)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B 增加到 B(过程)。在过程、中，流过 OM 的电荷量相等，则BB 等于A.54 B.32 C.74 D2|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图445|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习
17、落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 设 OM 的电阻为 R，过程，OM 转动的过程中产生的平均感应电动势大小为 E1t1 BSt1B14l2t1Bl24t1，流过 OM 的电流为 I1E1R Bl24Rt1，则流过 OM 的电荷量为 q1I1t1Bl24R；过程，磁场的磁感应强度大小均匀增加，则该过程中产生的平均感应电动势大小为 E2t2（BB）St2（BB）l22t2，电路中的电流为 I2E2R（BB）l22Rt2，则流过 OM 的电荷量为 q2I2t2（BB）l22R；由题意知 q1q2，则解得BB 32，B 正确，ACD 错误。答案 B|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单
18、 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升1电磁感应中电路问题(1)电源：磁通量发生变化的回路或切割磁感线的导体相当于电源。(2)电路：内电路是磁通量变化的回路或切割磁感线的导体，外电路由电阻、电容器等电学元件组成。考点三 电磁感应中的电路问题|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升2解决电磁感应中电路问题的一般步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的大小和方向。(2)画等效电路图。(3)运用闭合电路的欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式求解。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础
19、课堂互动考点突破课下作业能力提升3与上述问题相关的几个知识点(1)电源电动势：Ent 或 EBlv。(2)闭合电路欧姆定律：I ERr。部分电路欧姆定律：IUR。电源的内电压：UrIr。电源的路端电压：URIREIr。(3)通过导体的电荷量：q I tn Rr。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升例 3 如图446所示，在一磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距h0.1 m的平行金属导轨MN与PQ，导轨的电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R0.3 的电阻。导轨上跨放着一根长为L0.2 m，每米
20、长电阻r2.0 的金属棒ab。金属棒与导轨正交放置，交点为c、d。当金属棒以速度v4.0 m/s向左匀速运动时，试求：|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图446|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(1)电阻R中的电流大小；(2)使金属棒做匀速运动的外力；(3)金属棒a、b两端点间的电势差。思路引导 金属棒向左匀速运动时，等效电路如图所示。在闭合回路中，金属棒的cd部分相当于闭合电路的电源，ac、db部分同样产生电动势，但对电路中的电流没有影响。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜
21、 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升解析(1)cd 部分切割磁感线产生电动势 EcdBhv，rcdhr。根据欧姆定律，电阻 R 中的电流为 I EcdRrcd BhvRhr0.4 A。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(2)使金属棒做匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为FF安IhB0.40.10.5 N0.02 N。(3)金属棒a、b两端点间的电势差为UacUcdUdb，由于UcdIREcdIrcd，因此也可以写成：UabEabIrcdBLvIrcd0.32 V。答案(1)0.4 A(2)0.02 N(
22、2)0.32 V|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升 规律总结1电磁感应现象中电路问题的分析方法在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势。若回路闭合，则产生感应电流，感应电流引起热效应等，所以电磁感应问题常与电路知识综合考查。解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路。(2)用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电
23、动势的方向。(3)画等效电路图。分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键。(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升2一个常用的结论电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电量 q It，而 I ER ntR，则 qnR，所以 q 只和线圈匝数、磁通量变化量 及总电阻有关，与完成该过程需要的时间无关。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升注意(1)求解电路问题首先要找出电源，确定内电路和外电路，解题时不能忽略内阻。(2
24、)求解电路中通过的电荷量，一定要用平均电动势和平均电流计算。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升3(2018聊城三中高三第三次质量检测)把总电阻为R4 的均匀电阻丝焊接成一半径为a0.5 m的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B1 T的匀强磁场中，如图447所示，一长度为L1.0 m，电阻等于r2，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒在外力的作用下以恒定速度v6 m/s向右移动经过环心O时，求：变式训练|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图447|
25、第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升(1)金属棒上电流的大小及金属棒两端的电压UMN；(2)圆环消耗的热功率；(3)外力做功的功率。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升解析(1)导体棒运动产生电流，它相当于电源，内阻为r，电动势为EBLv6 V，画出等效电路图如图所示，根据右手定则，金属棒中电流从N流向M，所以M相当于电源的正极，N相当于电源的负极。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升由闭合电路欧姆定律得电流大小：IER外r ER
26、4r2 A。金属棒两端的电压 UMNIR4 2 V。(2)圆环消耗的热功率 PI2R44 W。(3)外力做功的功率等于电路消耗的总功率P 外IE12 W。答案(1)2 A 2 V(2)4 W 12 W|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升1常见图像问题考点四 电磁感应中图像问题的解决方法 图像类型磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即Bt图像、t图像、Et图像和It图像。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移x变化的图像，即Ex图像和Ix图像|第四章 电磁感应|
27、物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升常见问题类型由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相关的物理量应用知识左手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升2.解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类，即是Bt图像还是t图像，或者Et图像、It图像等。(2)分析电磁感应的具体过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应的关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律等写出函数关系式。|第四章
28、 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升3对图像的认识，应注意以下几个方面(1)明确图像所描述的物理意义。(2)必须明确各种“”“”的含义。(3)必须明确斜率的含义。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升例 4 (2018全国卷)如图 448 所示，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为 l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为32l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流 i 随时间 t 变化的正确图线可能是图448|第四章 电
29、磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升答案 D解析 设线框运动的速度为 v，则线框向左匀速运动第一个 l2v的时间内，线框切割磁感线运动产生的电动势为 E2Bdv(d 为导轨间距)，电流 iER，回路中电流方向为顺时针；第二个 l2v的时间内，线框切割磁感线运动产生的电动势为零，电流为零；第三个 l2v的时间内，线框切割磁感线运动产生的电动势为 E2Bdv，电流 iER，回路中电流方向为逆时针，所以 D 正确。|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习
30、落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升4(2019全国卷)(多选)如图449所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是变式训练|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升图449|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单
31、 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 由于PQ进入磁场时加速度为零，AB.若PQ出磁场时MN仍然没有进入磁场，则PQ出磁场后至MN进入磁场的这段时间，由于磁通量不变，无感应电流。由于PQ、MN同一位置释放，故MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同，所以电流大小也应该相同，A正确B错误；CD.若PQ出磁场前MN已经进入磁场，由于磁通量不变，PQ、MN均加速运动，PQ出磁场后，MN由于加速故电流比PQ进入磁场时电流大，故C正确D错误。答案 AD|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升课堂回顾知识小结|第四章 电磁感应|物理|选修3-2菜 单 课前预习落实基础课堂互动考点突破课下作业能力提升本节结束请按ESC键返回课下作业能力提升
