現(xiàn)代文閱讀Ⅰ把握共性之“新”打通應(yīng)考之“脈”第二章電磁感應(yīng)第二節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律[學(xué)習(xí)目標]

1．知道什么是感應(yīng)電動勢．知道產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體相當(dāng)于電源．2．理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達式．3．能夠運用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計算感應(yīng)電動勢的大?。?．能夠運用E＝BLv或E＝BLvsinθ計算導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢．必備知識·自主預(yù)習(xí)儲備知識點一影響感應(yīng)電動勢大小的因素1．猜想依據(jù)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件：穿過閉合電路的______發(fā)生變化．2．實驗方法通過改變所用條形磁鐵的____，改變螺線管中磁通量的變化量ΔΦ．通過改變條形磁鐵插入或拔出螺線管的____，改變螺線管中磁通量變化所用的時間Δt．磁通量數(shù)目快慢

磁通量變化的快慢

磁通量的變化率

線圈匝數(shù)磁通量的變化量韋伯伏特知識點三導(dǎo)體棒切割磁感線時的感應(yīng)電動勢1．磁場方向、導(dǎo)體棒與導(dǎo)體棒的運動方向三者兩兩相互垂直時，E＝_____．2．如圖所示，導(dǎo)體棒與磁場方向垂直，導(dǎo)體棒的運動方向與導(dǎo)體棒本身垂直，但與磁場方向夾角為θ時，E＝_________．3．單位關(guān)系1V＝1T·1m·1m/s．BLvBLvsinθ1．思考判斷(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)穿過某閉合線圈的磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大． (

)(2)穿過閉合電路的磁通量變化越快，閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大． (

)(3)感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則或楞次定律判斷． (

)(4)穿過閉合回路的磁通量最大時，其感應(yīng)電動勢一定最大． (

)×

√√×

(5)導(dǎo)體棒在磁場中運動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大． (

)(6)在勻強磁場中，只要導(dǎo)體棒的運動方向與磁場方向垂直，其電動勢即可用E＝BLv求解． (

)×

×

2．如圖所示，在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1；若磁感應(yīng)強度增大為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2．通過電阻R的電流方向及E1與E2之比分別為(

)A．c→a，2∶1

B．a(chǎn)→c，2∶1C．a(chǎn)→c，1∶2 D．c→a，1∶2√C

[由右手定則判斷可得，電阻R上的電流方向為a→c，由E＝BLv知E1＝BLv，E2＝2BLv，則E1∶E2＝1∶2，故選項C正確．]3．下列各圖中，相同的條形磁鐵穿過相同的線圈時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大的是(

)√

關(guān)鍵能力·情境探究達成(1)如圖所示，在將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實驗中．快速插入和緩慢插入磁通量的變化量ΔΦ相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？提示：磁通量變化相同，但磁通量變化快慢不同，快速插入比緩慢插入時指針偏轉(zhuǎn)角度大．(2)如圖所示的裝置，由一塊安裝在列車車頭底部的強磁鐵和埋設(shè)在軌道下面的一組線圈及電學(xué)測量儀器組成(記錄測量儀器未畫出)．當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時，由于穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．請思考：如果已知強磁鐵的磁感應(yīng)強度B、線圈垂直列車運行方向的長度L、感應(yīng)電動勢E，能否測出列車的運行速度呢？提示：由E＝BLv可以測出列車的運行速度．

物理量單位物理意義計算公式磁通量ΦWb表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少Φ＝B·S⊥磁通量的變化量ΔΦWb表示在某一過程中穿過某一面積的磁通量變化的多少ΔΦ＝Φ2－Φ1物理量單位物理意義計算公式Wb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢

【典例1】如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓環(huán)內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，一根長度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動，電路的固定電阻為R．其余電阻忽略不計．試求MN從圓環(huán)的左端滑動到右端的過程中電阻R上的電流的平均值及通過的電荷量．

√

考點2導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢1．平動切割(1)計算公式：E＝BLv(B⊥v)．(2)理解E＝BLv的“四性”．①正交性：B、L、v兩兩垂直時，E＝BLv；B與v的夾角為θ時，E＝BLvsinθ；B∥v時，E＝0．②瞬時對應(yīng)性：通常用來求導(dǎo)體運動速度為v時的瞬時電動勢，若v為平均速度，則E為平均電動勢．③有效性：公式E＝BLv中L的有效長度如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長度，即等于a、b連線的長度．④相對性：E＝BLv中的速度v是相對于磁場的速度，若磁場也運動，應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系．

比較項目E＝BLvsinθ區(qū)別研究對象整個閉合回路回路中做切割磁感線運動的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運動的情況計算結(jié)果Δt內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢某一時刻的瞬時感應(yīng)電動勢比較項目E＝BLvsinθ聯(lián)系

√

規(guī)律方法

在公式E＝BLv中，L是指導(dǎo)體棒的有效切割長度，即導(dǎo)體棒在垂直于速度v方向上的投影長度．[跟進訓(xùn)練]2．中國大飛機C919的長度為38.9m，寬度為35.8m，是我國自主研發(fā)的首款民用客機，標志著我國成為世界上少數(shù)幾個具有研發(fā)制造大型客機能力的國家．當(dāng)測試員在北半球乘坐C919以720km/h的速度水平飛行時，用智能手機測得地磁場磁感應(yīng)強度的水平分量和豎直分量大小分別為20μT、45μT，沿著飛機的運動方向看，下列說法正確的是(

)A．機身上下兩點之間一定存在電勢差B．機身前后兩點之間一定存在電勢差C．機身上兩點之間的電勢差最高可達322mVD．機身上兩點之間的電勢差最高可達350mV√C

[北半球地磁場有豎直向下的磁場分量，飛機在水平飛行時，機身切割磁感線產(chǎn)生電動勢，根據(jù)右手定則，沿飛行方向看，飛機左側(cè)的電勢將高于右側(cè)的電勢，與飛機運動方向無關(guān)，機身上下兩點之間以及機身前后兩點之間不一定存在電勢差，故A、B錯誤；根據(jù)E＝Blv可知，機身上兩點之間的電勢差最高時，其中B＝45μT，v＝720km/h＝200m/s，l＝35.8m，則機身上兩點之間的電勢差最高可達E≈322mV，故D錯誤，C正確．]學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測1．下列幾種說法中正確的是(

)A．線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大B．線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大C．線圈放在磁場越強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大D．線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大√D

[感應(yīng)電動勢的大小和磁通量的大小、磁通量變化量的大小以及磁場的強弱均無關(guān)系，它由磁通量的變化率決定，故選D．]2．如圖所示的情況中，金屬導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為BLv的是(

)A．乙和丁

B．甲、乙、丁C．甲、乙、丙、丁

D．只有乙√B

[公式E＝BLv中的L指導(dǎo)體的有效切割長度，甲、乙、丁中的有效切割長度均為L，感應(yīng)電動勢E＝BLv，而丙的有效切割長度為L

sinθ，感應(yīng)電動勢E＝BLvsinθ，故B項正確．]3．(2024·福建卷)拓撲結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代物理學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有一條絕緣紙帶，兩條平行長邊鑲有銅絲，將紙帶一端扭轉(zhuǎn)180°，與另一端連接，形成拓撲結(jié)構(gòu)的莫比烏斯環(huán)，如圖所示。連接后，紙環(huán)邊緣的銅絲形成閉合回路，紙環(huán)圍合部分可近似為半徑為R的扁平圓柱?，F(xiàn)有一勻強磁場從圓柱中心區(qū)域垂直其底面穿過，磁場區(qū)域的邊界是半徑為r的圓(r<R)。若磁感應(yīng)強度大小B隨時間t的變化關(guān)系為B＝kt(k為常量)，則回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為(

)A．0

B．kπR2

C．2kπr2

D．2kπR2√

提示：(1)產(chǎn)生條件：不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．(2)影響因素：感應(yīng)電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率和線圈匝數(shù)，而與磁通量、磁通量變化的大小沒有必然聯(lián)系，與電路中的電阻無關(guān)．回歸本節(jié)內(nèi)容，自我完成以下問題：1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件及影響感應(yīng)電動勢大小的因素分別是什么？提示：導(dǎo)體棒切割磁感線時，當(dāng)導(dǎo)體棒的運動方向與導(dǎo)體棒本身垂直時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與垂直磁感線方向的速度大小有關(guān)．速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大，所以，導(dǎo)體棒運動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不一定越大．2．導(dǎo)體棒運動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大嗎？題號135246879101112課時分層作業(yè)(五)法拉第電磁感應(yīng)定律13

題組一對感應(yīng)電動勢的理解1．關(guān)于感應(yīng)電動勢，下列說法中正確的是(

)A．電源電動勢就是感應(yīng)電動勢B．產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源C．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中沒有感應(yīng)電流就一定沒有感應(yīng)電動勢D．電路中有電流就一定有感應(yīng)電動勢√題號135246879101112題號13524687910111213B

[電源電動勢的來源很多，不一定是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，所以A錯誤；在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，即使沒有感應(yīng)電流，也可以有感應(yīng)電動勢，B正確，C錯誤；電路中的電流可能是由化學(xué)電池或其他電池作為電源提供的，所以有電流不一定有感應(yīng)電動勢，D錯誤．]2．(多選)下列甲、乙、丙、丁四幅圖是法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種情況，根據(jù)已經(jīng)學(xué)過的知識，請判斷下列說法正確的是(

)題號135246879101112題號13524687910111213A．甲圖中當(dāng)磁場均勻增大時，線圈中感應(yīng)電動勢均勻增大B．乙圖中線圈abcd放置于垂直于紙面向里的磁場中，導(dǎo)體棒MN向右運動過程中，導(dǎo)體棒MN電流方向為由N到MC．丙圖在條形磁鐵N極向下插入螺線管的過程中，電容器上極板帶負電D．丁圖在導(dǎo)體棒PQ向右勻速運動中，N金屬圈中將產(chǎn)生逆時針方向電流題號135246879101112√題號13524687910111213√題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213BC

[由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，題圖甲中當(dāng)磁場均勻增大時，線圈中感應(yīng)電動勢恒定不變，故A錯誤；由右手定則可知，題圖乙中導(dǎo)體棒MN向右運動過程中，導(dǎo)體棒MN電流方向為由N到M，故B正確；題圖丙中，由楞次定律可知，條形磁鐵N極向下插入螺線管的過程中，螺線管中感應(yīng)電流由上端導(dǎo)線流入，下端導(dǎo)線流出，對電容器充電，則電容器下極板帶正電，上極板帶負電，故C正確；題圖丁在導(dǎo)體棒PQ向右勻速運動中，線圈M中產(chǎn)生恒定的電流，則N金屬圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，故D錯誤．]題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

題組二法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用3．(魯科版教材改編)如圖甲為某中學(xué)物理興趣小組為研究無線充電技術(shù)，動手制作的一個“特斯拉線圈”．其原理圖如圖乙所示，線圈匝數(shù)為n，面積為S，若在t時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線穿過線圈，其磁感應(yīng)強度方向向上，大小由B1均勻增加到B2，則該段時間內(nèi)線圈M、N兩端的電勢差UMN為(

)題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

√題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

題號135246879101112√題號135246879101112題號135246879101112134．近場通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進行通訊，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大．如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時與內(nèi)部線圈絕緣．若勻強磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強度變化率為103T/s，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近(

)A．0.30V

B．0.44VC．0.59V D．4.3

V題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

題號135246879101112√題號135246879101112題號135246879101112135．(多選)一個面積恒為S＝0.04m2、匝數(shù)n＝100匝的線圈垂直放入勻強磁場中，已知磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，則下列說法正確的是(

)

A．在0～2s內(nèi)，穿過線圈的磁通量的變化率等于0.08Wb/sB．在0～2s內(nèi)，穿過線圈的磁通量的變化率等于0C．在0～2s內(nèi)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于8VD．在第3s末線圈中產(chǎn)生的電動勢為0√題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

題號135246879101112√題號135246879101112題號135246879101112136．如圖所示，同種材料、橫截面積相同的圓形線圈A、B、C位于同一平面內(nèi)，圓心均處于O處，半徑之比為1∶2∶3，有一垂直線圈平面向里的圓形勻強磁場，圓心為O，磁場有明顯的圓形邊界，半徑和線圈B的半徑相同，磁感應(yīng)強度B均勻增大，下列說法正確的是(

)A．線圈A、B、C產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B．線圈A、B、C產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小之比為1∶4∶9C．線圈A、B、C產(chǎn)生感應(yīng)電流大小之比為1∶2∶3D．線圈A有收縮的趨勢題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

題號135246879101112√題號135246879101112題號13524687910111213

題組三“切割類”感應(yīng)電動勢的計算7．(多選)如圖所示，半徑為R的半圓形硬導(dǎo)體AB，在拉力F的作用下以速度v在水平U形框架上勻速滑動，且彼此接觸良好．勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，U形框架中接有電阻R0，AB的電阻為r，其余電阻不計．則AB進入磁場的過程中(

)A．R0中電流的方向由上到下B．感應(yīng)電動勢的平均值為πBRvC．感應(yīng)電動勢的最大值為2BRvD．感應(yīng)電動勢的最大值為πBRv√題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

題號135246879101112√題號135246879101112題號135246879101112138．(多選)如圖所示，邊長為L的等邊三角形閉合金屬導(dǎo)軌abc，內(nèi)部有磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強磁場．一根金屬桿MN垂直于bc邊放置于導(dǎo)軌上，在獲得一個初速度后，金屬桿緊貼導(dǎo)軌向右滑行，經(jīng)過a點時，金屬桿的速度為v，此時下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)c邊電流方向由a到cB．a(chǎn)b邊電流方向由b到aC．金屬桿MN受到平行于bc邊向左的安培力作用D．回路的感應(yīng)電動勢為BLv√題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

9．如圖所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距L＝0.50m，左端接一電阻R＝0.20Ω，磁感應(yīng)強度B＝0.40T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒ac(長為L)垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計．當(dāng)ac棒以v＝4.0m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：(1)ac棒中感應(yīng)電動勢的大??；(2)回路中感應(yīng)電流的大??；(3)維持ac棒做勻速運動的水平外力的大?。}號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

[答案]

(1)0.80V

(2)4.0A

(3)0.80N題號135246879101112題號135246879101112題號1352468791011121310．三個用同樣的不同長度的細導(dǎo)線做成的剛性閉合線框，正方形線框的邊長與圓線框的直徑相等，圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長相等，如圖所示．把它們放入磁感應(yīng)強度隨時間線性變化的同一勻強磁場中，線框所在平面均與磁場方向垂直，正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為I1、I2和I3．則(

)A．I1<I3<I2

B．I1>I3>I2C．I1＝I2>I3 D．I1＝I2＝I3√題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213

題號135246879101112題號135246879101112題號1352468791011121311．如圖所示，光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出．線框的邊長小于磁場寬度．下列說法正確的是(

)A．線框進磁場的過程中電流方向為順時針方向B．線框出磁場的過程中做勻減速直線運動C．線框在進和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等D．線框在進和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等√

題號135246879101112題號135246879101112題號13524687910111213題號1352468