2022年教科版高中物理选修1.3《法拉第电磁感应定律的应用》word学案.doc

学案3习题课：法拉第电磁感应定律的应用学习目的定位 1.明白公式En与EBLv的区别和联络，能够应用这两个公式求解感应电动势.2.掌握导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算.3.掌握电磁感应电路中感应电荷量求解的根本思路和方法1En和EBLv的区别和联络(1)研究对象不同：En研究整个闭合回路，求得的是整个回路的感应电动势EBLv研究的是闭合回路上的一部分导体，即做_运动的导线求得的是部分导体上的感应电动势(2)适用范围不同：En适用于各种电磁感应现象；EBLv只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况(3)实际应用不同：En应用于_变化所产生的电磁感应现象较方便；EBLv应用于导线切割磁感线所产生的电磁感应现象较方便(4)E的意义不同：En一般求得的是_感应电动势，EBLv一般求得的是_感应电动势求解某一过程(或某一段时间)内的电动势或平均电流以及通过导体某一横截面的电荷量等咨询题时，应选用En.求解某一时刻(或某一位置)的电动势、瞬时电流、功率及某段时间内的电功、电热等咨询题时，应选用EBLv.2I是电流在时间t内的_值，变形公式q=_能够求时间t内通过导体某一横截面的电荷量3线速度v与角速度的关系：v=_.一、En和EBLv的选用技巧1En适用于任何情况，一般用于求平均感应电动势当t0时，E可为_值2EBLv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的详细表达式，一般用于求瞬时感应电动势，如今v为_速度，但当v为平均速度时，E可为_电动势3当回路中同时存在两部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，总电动势在两者方向一样时_，方向相反时_(方向一样或相反是指感应电流在回路中的方向)例1如图1甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d0.5 m右端接一阻值为4 的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙规律变化CF长为2 m在t0时，金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中，小灯泡亮度一直不变已经明白ab金属棒电阻为1 ，求：图1(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F的大小；(3)金属棒的质量例2如图2所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，假设AB以5 m/s的速度从O点开场沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2 ，磁场的磁感应强度为0.2 T咨询：图2(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？如今导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？二、电磁感应中的电量咨询题电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电荷量qt，而n，则qn，因此q只和线圈匝数、磁通量的变化量及总电阻有关，与完成该过程需要的时间无关留意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算例3如图3中甲所示，一个圆形线圈的匝数n1 000，线圈面积S300 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，线圈处在有一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积S0200 cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示求：图3(1)第4秒时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量(2)前4 s内的感应电动势(3)前4 s内通过R的电荷量三、转动切割产生感应电动势的计算例4长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度做匀速转动，如图4所示，磁感应强度为B.求：图4(1)ab棒各点的速率平均值(2)ab两端的电势差(3)经时间t金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？1(En与EBLv的选用技巧)如图5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一直与MN垂直从D点到达边界开场到C点进入磁场为止，以下结论正确的选项()图5A半圆形段导线不受安培力BCD段直导线一直不受安培力C感应电动势最大值EmBavD感应电动势平均值Bav2(转动切割产生感应电动势的计算)如图6所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为 ()图6A.BR2 B2BR2C4BR2 D6BR23(En与EBLv的选用技巧)可绕固定轴OO转动的正方形线框的边长为L，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t，如今ab边的速度为v.设线框一直处在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图7所示，试求：图7(1)这个过程中回路中的感应电动势；(2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势4(电磁感应中的电量咨询题)有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场的变化规律如图8所示，且磁场方向垂直纸面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？图8