人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律学案及答案

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册

2.2法拉第电磁感应定律 学案

学习目标

1、知道什么叫感应电动势。

2、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，能区分。

3、理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式。

4、知道公式的推导过程。

5、会用解决问题。

6、了解导体棒切割磁感线产生感应电动势与洛伦兹力的关系。

重点难点

1、知道感应电动势的定义，会区分的物理意义。（重点）

2、理解并能应用法拉第电磁感应定律。（重点）

3、的区别与联系。（难点）

4、应用法拉第电磁感应定律解答相关问题。（难点）

自主探究

一、电磁感应定律

1、感应电动势

电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

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变化率成正比。

（2）公式：。

若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则 。

（3）在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)，感应电动势的单位是伏特(V)。

二、导线切割磁感线时的感应电动势

1、导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E＝Blv。

2、导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图2所示，E＝Blvsinθ。

                              图1              图2

探究思考

一、对法拉第电磁感应定律的理解

1、区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率

2、对法拉第电磁感应定律的进一步理解

说明：通常适用于求平均感应电动势。可以由此计算当磁通量变化时通过导体截面的电荷量，由，设回路总电阻为(R+r )，则。

【典例一】1、如图所示，处在匀强磁场中的线圈，匝数为n，面积为S，磁场方向平行于线圈轴线向右.若在时间内，磁感应强度大小由均匀增加到，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差(   )

A.恒为 B.从0均匀变化到

C.恒为 D.从0均匀变化到

解题思路： 穿过线圈的磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有，根据楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向(从右侧看)，故，即有，故C选项正确

答案：C

二、对公式的理解

1、公式与的区别与联系

2、导体切割磁感线的三种情况

【典例二】2、如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为的是(   )

A. B. C. D.

解题思路：A中，v与金属导体不垂直，产生的感应电动势，A错误；B中，金属导体垂直切割磁感线，产生的感应电动势，B正确；C中，金属导体水平部分不切割磁感线，只有竖直部分切割磁感线，产生的感应电动势，C正确；D中，金属导体切割磁感线的有效长度为，产生的感应电动势，D正确.

答案： BCD

三、动生电动势的理解

1、产生：磁场不变，导体切割磁感线。

2、非静电力：导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力。

3、回路中相当于电源的部分：做切割磁感线运动的导体。

4、导体切割的两种常见情形：平动切割或转动切割。

5、方向判断：右手定则。

6、大小计算：。

7、电路结构示例

（1）电路构成：导体棒构成内电路，内阻为导体棒电阻r，外电阻为R。

（2）电流方向及：

内电路中：电流从低电势流向高电势。

外电路中：电流从高电势流向低电势。

故＞0，且。

【典例三】3、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒以垂直于棒的水平速度抛出，设在整个过程中金属棒的方向不变且不计空气阻力，则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况是(   )

A.保持不变        B.越来越小       C.越来越大      D.无法判断

解题思路：金属棒做平抛运动，其水平分速度保持不变，等于.由感应电动势公式是垂直于磁感线方向的分速度，即平抛运动的水平分速度，等于，则感应电动势均不变，则感应电动势大小保持不变.故A正确，B、C、D错误.

答案：A

随堂训练

1、如图所示，直角三角形金属框放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于边向上.两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕边以逆时针转动时，下列判断正确的是(   )

A.电压表有读数，电流表没有读数 B.电压表有读数，电流表也有读数

C.电压表没有读数，电流表有读数 D.电压表没有读数，电流表也没有读数

答案：D

2、如图所示，是用同种规格的铜丝做成的两个单匝同心圆环，两环半径之比为2:3其中仅在a环所围区域内有垂直于环面向里的匀强磁场.当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，两环内的感应电动势大小和感应电流大小之比分别为(   )

A.1:1，3:2 B.1:1，2:3 C.4:9，2:3 D.4:9，9:4

答案： A

3、如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，则线圈中产生的感应电动势的情况为(   )

A.0时刻电动势最大  B.0时刻电动势为零

C.时刻磁通量的变化率等于零 D.~时间内电动势增大

答案：ACD

4、在光滑水平桌面上有一边长为的正方形线框边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域，三角形腰长为，磁感应强度方向竖直向下，在同一直线上，其俯视图如图所示，线框从图示位置在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，线框中感应电流图像正确的是(以逆时针方向为电流的正方向，时间单位为)(   )

A. B. C. D.

答案：B