高中第一章四第五六节电磁感应规律应用导学案粤教选修
高中物理 第一章 电磁感应 第六节 自感现象及其应用导学案粤教版选修
高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用导学案粤教版选修自感现象及其应用班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1、知道什么是自感现象2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素3、日光灯的工作原理二、重点难点1、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电时产生自感现象的原因。
三、问题导学1、什么是自感现象？2、日光灯的基本原理和结构是什么？四、自主学习（阅读课本P25-28页，《金版学案》P27-28考点1、2、3）1、完成《金版学案》P27预习篇1、2、3五、要点透析见《金版学案》P27-28考点1、2、3）【预习自测】1、由于导体本身的_______变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做____________，其大小E ＝L，L为自感系数、自感系数：L与线圈的____ _、________、_________以及是否有______等因素有关，其单位是______，符号是______、2、（双选）如下图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略、R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈、开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是（）A、I1开始较大而后逐渐变小B、I1开始很小而后逐渐变大C、I2开始很小而后逐渐变大D、I2开始较大而后逐渐变小3、（双选）在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是( )A、日光灯点燃后，镇流器、启动器都不起作用B、镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用C、日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉D、日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗第六节自感现象及其应用课后拓展案【巩固拓展】课本作业P28练习1、2、31、（单选）如图所示，线圈 L 的电阻和电池内阻都不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来打开，电流I0＝E/(2R)，现合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生（）A、有阻碍电流的作用，最后电流由 I0 减为零B、有阻碍电流的作用，最后电流总小于 I0C、有阻碍电流增大的作用，因而电流 I0 保持不变D、有阻碍电流增大的作用，但最后电流还是增大到2I2、（单选）如图所示电阻 R 和线圈自感系数 L 的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B 是两只完全相同的灯泡，当开关 S 闭合时，电路可能出现的情况是（）A、B 比 A 先亮，然后 B 熄灭B、A 比 B 先亮，然后 A 熄灭C、A、B 一起亮，然后 A 熄灭D、A、B 一起亮，然后 B 熄灭课堂检测案第六节自感现象及其应用班级姓名学号评价 l【课堂检测】一、自感现象1、实验一：通电自感实验①实验装置：在图所示的通电电路中，两灯泡L1、L2的规格完全相同、根据灯泡L1、L2的亮度调节滑动变阻器R的电阻和线圈L的电阻相同，即：R＝RL、这样两并联支路的电阻、②实验现象：在通电瞬间，与滑动变阻器R串联的灯泡L2_________ ，而与线圈L串联的灯泡L1则_______ __ (即其正常发光比灯L2___ __ 一段时间)，最后两灯泡都正常发光,亮度、2、实验二：断电自感实验①实验装置：如上图所示断电自感电路中，线圈L的电阻较小(线圈中有恒定电流时电阻值较小)，目的是接通电路灯泡正常发光时，通过线圈L的电流通过灯泡L的电流I，即IL>I ②实验现象：闭合开关S接通电路，调节R使灯泡L正常发光，达到稳定后，突然断开S时，发现灯泡L先一下，过一会儿才熄灭、【实验分析】两个实验电路有一个共同特点，当闭合开关或断开开关时，通过线圈的电流发生了、由法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量发生了变化、线圈中产生_________、这个电动势总是导体中原来电流的变化、二、日光灯的原理3、工作过程：（1）当开关闭合时，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光、辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触而把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过、电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开、流过镇流器的电流急剧减小，会产生很高的___________，方向与原来电压的方向_____ ，形成瞬时高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光、（2）日光灯正常发光时，由于使用的是交变电流，电流的大小和方向做周期性变化、当交流电的大小增大时，镇流器上的自感电动势_____ 原电流增大，自感电动势与原电压反向；当交流电的大小减小时，镇流器上的自感电动势_____ 原电流减小，自感电动势与原电压，镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，镇流器就起________ _的作用、l【互动研讨】1、自感现象属于现象，遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律2、自感电动势的作用：阻碍原电流的，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化，即总是起着的作用、第六节自感现象及其应用班级姓名学号评价课堂训练案l 【当堂训练】1、（单选）如下图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是（）2、（单选）关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是（）A、线圈中电流变化量越大，线圈的自感系数越大B、线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大C、若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零D、不管电流如何变化，线圈的自感系数不变3、（双选）在如图所示的电路中，L 是足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，L1 和 L2 是两个完全相同的小灯泡、将开关 S 闭合，待灯泡亮度稳定后，再将开关 S 断开，则下列说法中正确的是（）A、S 闭合瞬间，两灯同时亮，以后 L1 熄灭，L2 变亮B、S 闭合瞬间，L1 先亮，L2 后亮，最后两灯亮度一样C、S 断开时，两灯都亮一些再慢慢熄灭D、S 断开时，L2 立即熄灭，L1 亮一下再慢慢熄灭。
高中物理 第一章 电磁感应 电磁感应现象 产生感应电流的条件学案 粤教版选修
高中物理第一章电磁感应电磁感应现象产生感应电流的条件学案粤教版选修1、能理解什么是电磁感应现象、2、能记住产生感应电流的条件、3、会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验、4、能说出磁通量变化的含义、5、会利用电磁感应产生的条件解决实际问题、1、磁通量的计算公式Φ＝BS的适用条件：(1)匀强磁场，(2)磁感线与平面垂直、若在匀强磁场B中，磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积、2、磁通量是标量，但有正、负之分、一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“－”、3、由Φ＝BS可知，磁通量的变化有三种情况：(1)磁感应强度B不变，有效面积S变化；(2)磁感应强度B变化，有效面积S不变；(3)磁感应强度B和有效面积S同时变化、一、电磁感应现象1、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，揭示出通电导线周围有磁场，表明了电能生磁、2、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁生电的现象，叫电磁感应现象，由电磁感应现象产生的电流叫感应电流、3、法拉第把可以产生电磁感应的情况概括为五类：(1)变化着的电流；(2)变化着的磁场；(3)运动的恒定电流；(4)运动的磁铁；(5)在磁场中运动的导体、二、产生感应电流的条件1、只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生、2、引起磁通量变化的原因可能是闭合电路中或闭合电路一部分的磁感应强度发生变化，或者是闭合电路在磁场中的面积发生变化，也可能是闭合电路与磁场的夹角发生变化、一、磁通量及其变化[问题设计]如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B、试求：(1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？(2)若框架绕OO′转过60，则穿过框架平面的磁通量为多少？(3)若从图示位置转过90，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？图1(4)若从图示位置转过180，则穿过框架平面的磁通量变化量为多少？答案(1)BS (2)BS (3)－BS (4)－2BS[要点提炼]1、磁通量的计算(1)公式：Φ＝BS、(2)适用条件：①匀强磁场，②磁场方向和平面垂直、(3)B与S不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为平面在垂直磁场方向上的投影面积，在应用时可将S投影到与B 垂直的方向上，如图2所示，Φ＝BSsin_θ、图2(4)磁通量与平面的匝数无关、2、磁通量的变化量ΔΦ(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝BΔS、(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔBS、(3)当B和S同时变化时，ΔΦ＝Φ2－Φ1，但此时ΔΦ≠ΔBΔS、特别提醒计算穿过某面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS、二、产生感应电流的条件[问题设计]1、实验1：如图3所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生、(填“有”或“无”)图3图42、实验2：如图4所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生、(填“有”或“无”)3、实验3：如图5所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，电流表中无电流产生(填“有”或“无”)、图54、上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件、实验1闭合电路中磁感应强度B不变，闭合电路的面积S①变化共同原因：⑥闭合电路中⑦磁通量发生变化实验2闭合电路中磁感应强度B②变化，闭合电路的面积S③不变实验3闭合电路中磁感应强度B④变化，闭合电路的面积S⑤不变总结实验1是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验2是磁体即磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”、[要点提炼]1、产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化、2、特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动、在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割、如图6所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线、图6(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁、如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去、[延伸思考] 电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？答案当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象、一、磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算例1 如图7所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90到如图7所示的虚线位置时，试求：图7(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；(2)磁通量的变化量ΔΦ、解析(1)解法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥＝Ssin θ，所以Φ1＝BSsin θ、在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′＝Scos θ、由于磁感线从反面穿入，所以Φ2＝－BScos θ、解法二：如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S 进行分解，得B上＝Bsin θ，B左＝Bcos θ所以Φ1＝B上S＝BSsin θ，Φ2＝－B左S＝－BScos θ、(2)开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ1＝BSsin θ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，Φ2＝－BScos θ、所以，此过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BS sin θ＝－BS(cos θ＋sin θ)、答案(1)BSsin θ－BScos θ(2)－BS(cos θ＋sin θ)二、产生感应电流的分析判断及实验探究例2 (双选)如图8所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直、导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，图8与导轨接触良好、这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，且井字形回路中有感应电流通过，则可能 ( )A、v1＞v2B、v1＜v2C、v1＝v2D、无法确定解析只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，穿过井字形回路的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流、故选项A、B正确、答案AB针对训练(单选)在一长直导线中通以如图9所示的恒定电流，某一闭合导线环(环面与导线垂直，长直导线通过环的中心套在长直导线上)套在长直导线上，当发生以下变化时，导线环中可能产生感应电流的是()图9A、保持电流不变，使导线环上下移动B、保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C、保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针(或逆时针)转动D、保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动答案C解析产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生改变，在题图所示位置导线环中没有磁通量，A、B、D没有使穿过导线环的磁通量发生改变，所以都错，本题选C、例3 在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图10所示、它们是①电流表；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱)、试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)、图10答案连接电路如图所示1、(对电磁感应现象的认识)(单选)下列现象中，属于电磁感应现象的是()A、小磁针在通电导线附近发生偏转B、通电线圈在磁场中转动C、因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D、磁铁吸引小磁针答案C解析电磁感应是指“磁生电”的现象，而小磁针在通电导线附近发生偏转和通电线圈在磁场中转动以及磁铁吸引小磁针，反映了磁场力的性质，所以A、B、D不是电磁感应现象，C是电磁感应现象、2、(对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解)(单选)如图11所示一矩形线框，从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)( )图11A、一直增加B、一直减少C、先增加后减少D、先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少答案D解析离导线越近，磁场越强，当线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大；当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小；当导线在线框正中央时，磁通量为零；从该位置向右，磁通量又增大；当线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小、故A、B、C错误，D正确，故选D、3、(产生感应电流的分析判断)(单选)如图12所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列方法中不可行的是( )图12A、将线框向左拉出磁场B、以ab边为轴转动(小于90)C、以ad边为轴转动(小于60)D、以bc边为轴转动(小于60)答案D解析将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流、当线框以ab边为轴转动(小于90)时，线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流、当线框以ad边为轴转动(小于60)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流、如果转过的角度超过60(60～300)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流、当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于60，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)、4、(产生感应电流的分析判断)(单选)如图13所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()图13A、线圈中通以恒定的电流B、通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动C、通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动D、将电键突然断开的瞬间答案A解析只要通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流；同样，将电键断开瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流、题组一对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算1、(单选)关于磁通量，下列叙述正确的是 ( )A、在匀强磁场中，穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B、在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈的大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C、把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M处的磁感应强度一定比N处大D、同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大答案D解析磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积，A错误；线圈面积大，但投影面积不一定大，B错误；磁通量大，磁感应强度不一定大，C错误、D正确、2、(单选)关于磁通量的概念，以下说法中正确的是 ( )A、磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量越大B、磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大C、穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零D、磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的答案C解析根据磁通量的定义，Φ＝BSsin θ，因此A、B选项错误；穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零；磁通量发生变化，可能是面积变化引起的，也可能是磁场变化引起的，D错、3、(单选)如图1所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )图1A、πBR2B、πBr2C、nπBR2D、nπBr2答案B解析由磁通量的定义式知Φ＝BS＝πBr2；磁通量与平面的匝数无关、故B正确、题组二产生感应电流的分析判断4、(单选)关于电磁感应现象，下列说法中正确的是()A、闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生B、闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流C、穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流D、只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电流产生答案C解析产生感应电流的条件：(1)闭合电路；(2)磁通量Φ发生变化，两个条件缺一不可、5、(单选)下图中能产生感应电流的是()答案B解析根据产生感应电流的条件判断，A中，电路没闭合，无感应电流；B中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流、6、(双选)下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是()答案BC解析A中虽然导体“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流、B中线框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流、C中虽然与A近似，但由于是非匀强磁场，运动过程中，穿过线框的磁感线条数增加，线框中有感应电流、D中线框尽管是部分切割，但磁感线条数不变，无感应电流，故选B、C、7、(单选)如图2所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d＞L，则导线框从开始进入到完全离开磁场的过程中无感应电流的时间等于()图2A、B、C、D、答案C解析只有导线框完全在磁场里面运动时，导线框中才无感应电流、8、(单选)如图3所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框，初始位置线框与磁感线平行，则在下列四种情况下，线框中会产生感应电流的是()图3A、线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中左右运动B、线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中上下运动C、线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D、线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C解析四种情况中初始位置线框均与磁感线平行，磁通量为零，按A、B、D三种情况线框运动后，线框仍与磁感线平行，磁通量保持为零不变，线框中不产生感应电流、C中线框转动后，穿过线框的磁通量不断发生变化，所以产生感应电流，C项正确、9、(单选)为观察电磁感应现象，某学生将电流表、螺线管A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图4所示的实验电路、当接通和断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是( )图4A、开关位置接错B、电流表的正、负极接反C、线圈B的3、4接头接反D、蓄电池的正、负极接反答案A解析本题考查了感应电流产生的条件、因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，由电路图可知，把开关接在B与电流表之间，因与1、2接头相连的电路在接通和断开开关时，电流不改变，所以不可能有感应电流，电流表也不可能偏转，开关应接在A与电源之间、10、(双选)如图5所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况中，关于导线cd中是否产生感应电流的说法，正确的是( )图5A、开关S闭合瞬间产生感应电流B、开关S断开瞬间不产生感应电流C、开关S闭合，滑动触头左、右滑动时产生感应电流D、开关S闭合，滑动触头不动时产生感应电流答案AC解析开关S闭合或断开的瞬间；开关S闭合，滑动触头向左滑的过程；开关S闭合，滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化，使穿过cd回路的磁通量发生变化，从而在cd导线中产生感应电流、因此本题的正确选项应为A、C、11、如图6所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计中是否有示数？图6(1)开关闭合瞬间；(2)开关闭合稳定后；(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑动端；(4)开关断开瞬间、答案(1)有(2)无(3)有(4)有解析本题主要考查闭合电路中，电流变化导致磁场变化从而产生感应电流的情况、(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有，电流的磁场也从无到有，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有，线圈Ⅱ中产生感应电流，电流计有示数、(2)开关闭合稳定后，线圈Ⅰ中电流稳定不变，电流的磁场不变，此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变，线圈Ⅱ中无感应电流产生，电流计无示数、(3)开关闭合稳定后，来回移动滑动变阻器滑动端，电阻变化，线圈Ⅰ中的电流变化，电流形成的磁场也发生变化，穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数、(4)开关断开瞬间，线圈Ⅰ中电流从有到无，电流的磁场也从有到无，穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无，线圈Ⅱ中有感应电流产生，电流计有示数、12、如图7所示，固定于水平面上的金属架MDEN处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动、t ＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形、为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B 与t的关系式、图7答案B＝解析要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量Φ1＝B0S＝B0l2设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为Φ2＝Bl(l＋vt)由Φ1＝Φ2得B＝、。
高中第一章第四节法拉第电磁感应定律时导学案粤教版选修
第四节法拉第电磁感应定律(一)班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1．理解感应电动势的概念。
2．理解法拉第电磁感应定律,能定量计算感应电动势的大小。
3．能够运用E＝BLv或E＝BLvsinθ计算导体切割磁感线时的感应电动势。
二、重点难点1．法拉第电磁感应定律的理解与应用。
2．Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的物理意义及区别。
三、问题导学1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2．在电磁感应现象中，引起磁通量发生变化的因素有哪些？3．影响感应电动势大小的因素有哪些？4．法拉第电磁感应定律的内容是什么？如何计算感应电动势？四、自主学习（阅读课本P14-17页，《金版学案》P10-12考点1、2）1．完成《金版学案》P10预习篇五、要点透析见《金版学案》P10-12考点1、2【预习自测】1. 下列关于感应电动势的说法中正确的是（）A．穿过闭合回路的磁通量减小，回路中的感应电动势一定也减小B．穿过闭合回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势也越大C．线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一定越大D．穿过闭合回路的磁通量的变化率不变，回路中的感应电动势也不变2．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb，则（）A ．线圈中感应电动势每秒增加2VB ．线圈中感应电动势每秒减少2VC ．线圈中无感应电动势D ．线圈中感应电动势保持不变3．一导体棒长为40cm ，在磁感应强度为0.1T 的匀强磁场中做切割磁感线运动，速度为5m/s ，棒在运动中能产生的最大感应电动势为 V.第四节 法拉第电磁感应定律(一)【巩固拓展】课本作业P17讨论交流1、2；练习1、2、3、41．法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（ ） A ．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B ．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C ．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比 D ．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 2．（双选）下列说法正确的是（ ）A ．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B ．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C ．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大D ．线圈中的磁通量某一瞬间为零，感应电动势不一定为零3．一个匝数为100、面积为10cm 2的线圈垂直磁场放置，在0.5s 内穿过它的磁场从1T 增加到9T. 则线圈中产生的感应电动势为（ ）A ．1.6×10-2V B ．1.6×104V C ．1.6V D ．1.6×102V4．如图，长为a 、宽为b 的矩形线圈垂直于磁感应强度为B 匀强磁场水平放置，现在时间t 内将线圈翻转1800，求线圈中产生的感应电动势。
高中物理第1章电磁感应第5节电磁感应规律的应用学案粤教版选修321116114
高中物理第1章电磁感应第5节电磁感应规律的应用学案粤教版选修321116114[学习目标] 1.知道法拉第电机的结构和工作原理．(重点)2.理解电磁感应现象中能量转化与守恒，并能解答相关问题．(难点)3.了解电磁感应规律在生产和生活中的应用，会运用电磁感应规律解决生活和生产中的有关问题．一、法拉第电机 1．原理放在两极之间的铜盘可以看作是由无数根铜棒组成的，铜棒一端连在铜盘圆心，另一端连在圆盘边缘．当转动圆盘时，铜棒在两磁极间切割磁感线，铜棒就相当于电源，其中圆心为电源的一个极，铜盘的边缘为电源的另一个极．它可以通过导线对用电器供电，使之获得持续的电流．2．转动切割电动势的大小 如图所示，电机工作时电动 势的大小E ＝ΔΦΔt ＝B πL 2T ＝B πL 22πω＝12BωL 2.或E ＝BLv 中＝BL ·12Lω＝12BωL 2.3．电势高低的判断产生电动势的导体相当于电源，在电源内部电动势的方向从低电势指向高电势． 4．电磁感应中的电路问题 (1)内电路和外电路切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源．该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内电阻，其余部分是外电阻． (2)电源电动势和路端电压电动势：E ＝n ΔΦΔt 或E ＝BLv sin_θ.路端电压：U ＝E －Ir . (3)电流方向在电源内部：电流由负极流向正极．在电源外部：电流由正极经用电器流向负极． 二、电磁感应中的能量转化1．电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的．2．克服安培力做了多少功，就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功而转化为其他形式的能．3．反电动势(1)定义：直流电动机模型通电后，线圈因受安培力而转动，切割磁感线产生的感应电动势．(2)方向：与外加电压的方向相反．(3)决定因素：电动机线圈转动越快，反电动势越大．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)导体杆在磁场中切割磁感线产生感应电动势相当于电源，其余部分相当于外电路．(√)(2)长为l 的直导线在磁感应强度为B 的匀强磁场中以速度v 匀速运动产生的最大感应电动势为Blv .(√)(3)在闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落直至穿过线圈过程中，磁铁下落过程中机械能守恒．(×)(4)在电源内部电流从正极流向负极．(×) (5)反电动势的方向与外加电压的方向相反．(√)2．如图甲所示，匝数n ＝50的圆形线圈M ，它的两端点a 、b 与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a 、b 两点的电势高低与电压表的读数为( )甲 乙A ．φa >φb,20 VB ．φa >φb,10 VC ．φa <φb,20 VD ．φa <φb,10 VB [圆形线圈产生电动势，相当于电源内电路．磁通量均匀增大，由楞次定律知，线圈中感应电流为逆时针方向，又线圈相当于内电路，故φa >φb ；E ＝n ΔΦΔt ＝50×8×0.014×0.1 V ＝10V ，因而电压表的读数为10 V ．电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势．故B 正确．]3．如图，一个半径为L 的半圆形硬导体AB 以速度v 在水平U 形框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路电阻为R 0，半圆形硬导体AB 的电阻为r ，其余电阻不计，则半圆形导体AB 切割磁感线产生的感应电动势的大小及AB 两端的电压分别为( )A ．BLvBLvR 0R 0＋rB ．2BLv BLvC ．2BLv2BLvR 0R 0＋rD ．BLv 2BLvC [半圆形导体AB 切割磁感线产生的感应电动势的大小为E ＝B ·2Lv ＝2BLv ，AB 相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得U ＝R 0R 0＋r E ＝2BLvR 0R 0＋r.故选C.]导体棒在匀强磁场中的转动问题【例1】 如图，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上．当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( )A ．U a >U c ，金属框中无电流B ．U b >U c ，金属框中电流方向沿a —b —c —aC ．U bc ＝－12Bl 2ω，金属框中无电流D ．U bc ＝12Bl 2ω，金属框中电流方向沿a —c —b —aC [金属框abc 平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B 、D 错误；转动过程中bc 边和ac 边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断U a <U c ，U b <U c ，选项A 错误；由转动切割产生感应电动势的公式得U bc ＝－12Bl 2ω，选项C 正确．]导体转动切割磁感线产生的电动势当导体棒在垂直于磁场的平面内，其一端固定，以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E ＝Bl v ＝12Bl 2ω，如图所示．1．(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P 、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触。
高中物理 第一章 电磁感应(四)第五、六节 电磁感应规律应用2导学案粤教版选修
高中物理第一章电磁感应（四）第五、六节电磁感应规律应用2导学案粤教版选修电磁感应（四）电磁感应规律的应用(2)(第五、六节)【自主学习】学习目标1、能综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图象问题、2、掌握电磁感应中动力学问题的分析方法、3、能解决电磁感应中的动力学与能量结合的综合问题、4、会分析自感现象及日光灯工作原理。
一、自主学习1、感应电流的方向一般是利用楞次定律或右手定则进行判断；闭合电路中产生的感应电动势E＝n或E＝BLv、2、垂直于匀强磁场放置、长为L的直导线通过电流I时，它所受的安培力F＝BIL，安培力方向的判断用左手定则、3、牛顿第二定律：F＝ma，它揭示了力与运动的关系、当加速度a与速度v方向相同时，速度增大，反之速度减小、当加速度a为零时，物体做匀速直线运动、4、电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的、二、要点透析要点一电磁感应中的图象问题1、对于图象问题，搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键、2、解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，是B－t图象还是Φ－t图象，或者E－t图象、I－t图象等、(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感应电流的方向、(4)用法拉第电磁感应定律E＝n或E＝BLv求感应电动势的大小、(5)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式、(6)根据函数关系画图象或判断图象，注意分析斜率的意义及变化、问题一匀强磁场的磁感应强度B＝0、2 T，磁场宽度l ＝4 m，一正方形金属框边长ad＝l′＝1 m，每边的电阻r＝0、2 Ω，金属框以v＝10 m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示、求：(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，各阶段的等效电路图、(2)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的i－t图线；(要求写出作图依据)(3)画出ab两端电压的U－t图线、(要求写出作图依据)要点二电磁感应中的动力学问题1、电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向、(2)求回路中的电流强度的大小和方向、(3)分析研究导体受力情况(包括安培力)、(4)列动力学方程或平衡方程求解、2、电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析；周而复始地循环，加速度等于零时，导体达到稳定运动状态、3、两种状态处理导体匀速运动，应根据平衡条件列式分析；导体做匀速直线运动之前，往往做变加速运动，处于非平衡状态，应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析、l【课前自测】1、(单选)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环、规定导体环中电流的正方向如图1甲所示，磁场向上为正、当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是 ( )2、(单选)如图5所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是( )A、S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光B、S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光C、S3断开，接通S1、S2，再断开S2，日光灯就能正常发光D、当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光3、如图3甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻、一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直、整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下、导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦、(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图、(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小、(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度的最大值、课堂检测案电磁感应规律的应用(2)l【当堂检测】1、(单选)如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则 ( )A、闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B、闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C、断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D、断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭2、 (单选)如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计、ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆、开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S 闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象不可能是()3、如图所示，足够长的U形框架宽度是L＝0、5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ＝37角，磁感应强度B＝0、8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m＝0、2 kg，有效电阻R＝2 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ＝0、5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为Q＝2C、(sin37＝0、6，cos37＝0、8)求：(1)导体棒匀速运动的速度、(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功、课堂训练案l【当堂训练】1、(电磁感应中的动力学问题)(单选)如图7所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落、如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为 ( )A、a1＞a2＞a3＞a4B、a1＝a2＝a3＝a4C、a1＝a3＞a2＞a4D、a1＝a3＞a2＝a42、（电磁感应中的图象问题）(双选)如图甲所示，一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，设磁场方向向里为磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流I的正方向、线圈及线圈中感应电流I随时间变化的图线如图乙所示，则磁感应强度B随时间变化的图线可能是 ( )(电磁感应中的动力学及能量综合问题)足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙，与水平面之间的夹角为α，间距为L、垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B，MP间接有阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，其他电阻不计、如图9所示，用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab，使金属杆由静止开始运动，杆运动的最大速度为vm，t s末金属杆的速度为v1，前t s内金属杆的位移为x，(重力加速度为g)求：(1)金属杆速度为v1时加速度的大小；(2)整个系统在前t s 内产生的热量、课后拓展案l【巩固拓展】1、(单选)如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接、右端接一个阻值为R的定值电阻、平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场、质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止、已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好、则金属棒穿过磁场区域的过程中( )A、流过金属棒的最大电流为B、通过金属棒的电荷量为C、克服安培力所做的功为mghD、金属棒产生的焦耳热为(mgh－μmgd)2、如图11所示，倾角为θ的“U”型金属框架下端连接一阻值为R的电阻，相互平行的金属杆MN、PQ间距为L，与金属杆垂直的虚线a1b1、a2b2区域内有垂直框架平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，a1b1、a2b2间距离为d，一长为L、质量为m、电阻为R的导体棒在金属框架平面上与磁场上边界a2b2距离d处从静止开始释放，最后能匀速通过磁场下边界a1b1、重力加速度为g(金属框架摩擦及电阻不计)、求：(1)导体棒刚到达磁场上边界a2b2时速度大小v1；(2)导体棒匀速通过磁场下边界a1b1时速度大小v2；(3)导体棒穿越磁场过程中，回路产生的电能、。
高中物理第一章电磁感应三第五节电磁感应规律应用导学案粤教选修
高中物理第一章电磁感应三第五节电磁感应规律应用导学案粤教选修课前先学案第一章电磁感应（三）电磁感应规律的应用(1)(第五节)[自主学习]我学习目标1.了解法拉第电机的原理2.掌握转动切割产生感应电动势的计算.3.掌握解决电磁感应现象中电路问题的分析方法和基本思路4.理解电磁感应中的能量转化，并会应用能量观点分析电磁感应问题．二、自主学习1．感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判断，其中后者仅适用于导体切割磁感线的情况．δφ2．感应电动势的大小可以用公式e＝n或e＝blv进行计算，其中前者一般用来计算平均δt电动势，通常计算瞬时电动势3．闭合电路中电源电动势e、内电压u内、外电压(路端电压)u外三者之间的关系为e＝u内＋U、其中，当电源未连接到电路时，电源的电动势E的大小等于两极之间的电位差4．做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量被转化，功是能量转化的量度．几种常见的功能关系(1)合外力所做的功等于物体动能的变化．(2)重力做的功等于重力势能的变化．(3)弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化．（4）系统中除重力和弹性以外的力所做的功等于机械能的变化。
（5）电场力所做的功等于电势能的变化。
（6）安培力所做的功等于电能的变化。
5.电流通过导体时产生的焦耳热定律：q=IRT III要点透析车身杆在磁路的哪个部分有内部电流2问题一：法拉第圆盘发电机的工作原理可以等效于在导电场中旋转，如图所示：当导体棒和电阻形成闭合电路时，电气部分等效于电源？电路中电源的正负极在哪里？电源的方向是什么？-1-【关键点提取】导体棒绕一端旋转作为轴来切割磁感应线：从v=ωR可以看出，每个点的线速度随半径线性变化，切割速度被中点的线速度代替，即v=ω或v=2lva＋vb212.感应电动势e＝blω.二问题二如图2所示，ab在拉力f的作用下以速度v匀速向右运动，已知导体棒ab的长度为l，磁感应强度为b，电路中的总电阻为r.ab中的电流是多少？ab所受的安培力为多大？当导体棒匀速向右运动s距离时，拉力f做功和棒克服安培力做功分别【要点提取】电磁感应现象中产生的电能由克服安培力所做的功转化而来。
高中物理 第一章 电磁感应 电磁感应规律的应用学案 粤教版选修32
学案6 电磁感应规律的应用[学习目标定位] 1.知道法拉第电机的原理.2.掌握转动切割产生感应电动势的计算.3.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路.4.理解电磁感应中的能量转化，并会应用能量观点分析电磁感应问题．1．感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判断，其中后者仅适用于导体切割磁感线的情况．2．感应电动势的大小可以用公式E ＝n ΔΦΔt 或E ＝BLv 进行计算，其中前者一般用来计算平均电动势，后者一般计算瞬时电动势．3．闭合电路中电源电动势E 、内电压U 内、外电压(路端电压)U 外三者之间的关系为E ＝U 内＋U 外，其中电源电动势E 的大小等于电源未接入电路时两极间的电势差．4．做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量被转化，功是能量转化的量度．几种常见的功能关系(1)合外力所做的功等于物体动能的变化． (2)重力做的功等于重力势能的变化． (3)弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化．(4)除了重力和系统内弹力之外的其他力做的功等于机械能的变化． (5)电场力做的功等于电势能的变化． (6)安培力做的功等于电能的变化． 5．电流通过导体时产生的热量 焦耳定律：Q ＝I2Rt.一、法拉第电机法拉第圆盘可看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成，当圆盘转动时，辐条切割磁感线产生电动势．当电路闭合时产生电流，在电源内部电流方向从电源负极流向正极． 二、电磁感应中的能量转化电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的，而这些电能又通过电流做功而转化为其他形式的能．因此，电磁感应现象符合能量守恒定律.一、法拉第电机 [问题设计]1．参考课本法拉第圆盘发电机的构造图，简单说明法拉第圆盘发电机产生电流的原因．答案法拉第电机的圆盘是由无数根辐条组成的，每根辐条做切割磁感线运动，产生感应电动势，电路闭合时产生感应电流．2．法拉第圆盘发电机的工作原理可以等效为一根导体棒在磁场中转动，如图1所示：当将导体棒和电阻组成闭合电路时，电路的哪部分相当于电源？电源的正极和负极在电路的哪个位置？电源内部电流方向如何？图1答案ab导体棒相当于电源，a是电源正极，b是电源负极，电源内部电流由负极流向正极．[要点提炼]1．导体棒绕一端为轴转动切割磁感线：由v＝ωr可知各点线速度随半径按线性规律变化，切割速度用中点的线速度替代，即v＝l2ω或v＝vA＋vB2.感应电动势E＝12Bl2ω.2．电磁感应中的电路问题处理思路：(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．二、电磁感应中的能量转化[问题设计]如图2所示，ab在拉力F的作用下以速度v匀速向右运动，已知导体棒ab的长度为L，磁感应强度为B，电路中的总电阻为R.ab中的电流是多少？ab所受的安培力为多大？当导体棒匀速向右运动s距离时，拉力F做功和棒克服安培力做功分别是多少？图2答案电路的感应电动势E＝BLv电流I＝ER＝BLvR所以ab棒所受安培力F安＝BIL＝B2L2v R由于导体棒做匀速运动，所以F＝F安＝B2L2v R拉力做功WF＝Fs＝B2L2vsR导体棒克服安培力做功W安＝F安s＝B2L2vsR[要点提炼]1．电磁感应现象中产生的电能是克服安培力做功转化而来的，克服安培力做多少功，就产生多少电能，电磁感应过程遵循能量守恒定律．2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路(1)分析回路，分清电源和外电路．(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：①有摩擦力做功，必有内能产生；②有重力做功，重力势能必然发生变化；③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；(3)列有关能量的关系式．3．焦耳热的计算技巧(1)感应电路中电流恒定时，焦耳热Q＝I2Rt.(2)感应电路中电流变化时，可用以下方法分析：①利用动能定理先求克服安培力做的功，而产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q＝W 安．②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少量，即Q＝ΔE其他．一、转动切割产生感应电动势的计算例1 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ω做匀速转动，如图3所示，磁感应强度为B.求：图3(1)ab 棒各点速率的平均值． (2)ab 两端的电势差．(3)经时间Δt 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？ 解析 (1)ab 棒各点速率的平均值v ＝va ＋vb 2＝0＋ωL 2＝12ωL(2)ab 两端的电势差：E ＝BL v ＝12BL2ω(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的扇形面积为ΔS ，则： ΔS ＝12L2θ＝12L2ωΔt ，ΔΦ＝BΔS ＝12BL2ωΔt.由法拉第电磁感应定律得： E ＝ΔΦΔt ＝12BL2ωΔt Δt ＝12BL2ω.答案 (1)12ωL (2)12BL2ω (3)12BL2ωΔt 12BL2ω二、电磁感应中的电路问题例2 (单选)用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图4所示．在每个线框进入磁场的过程中，M 、N 两点间的电压分别为Ua 、Ub 、Uc 和Ud.下列判断正确的是( )图4A ．Ua<Ub<Uc<UdB ．Ua<Ub<Ud<UcC ．Ua ＝Ub<Uc ＝UdD ．Ub<Ua<Ud<Uc解析 Ua ＝34BLv ，Ub ＝56BLv ，Uc ＝34·B·2Lv ＝32BLv ，Ud ＝46B·2L·v ＝43BLv ，故选B.答案 B例3 如图5所示，有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.2 T ，磁场方向垂直纸面向里．在磁场中有一半径r ＝0.4 m 的金属圆环，磁场与圆环面垂直，圆环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2 Ω.一金属棒MN 与圆环接触良好，棒与圆环的电阻均忽略不计．图5(1)若棒以v0＝5 m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时MN 中的电动势和流过灯L1的电流；(2)撤去金属棒MN ，若此时磁场随时间均匀变化，磁感应强度的变化率为ΔB Δt ＝4π T/s ，求回路中的电动势和灯L1的电功率． 解析 (1)等效电路如图所示． MN 中的电动势E1＝B·2r·v0＝0.8 V MN 中的电流I ＝E1R0/2＝0.8 A流过灯L1的电流I1＝I2＝0.4 A(2)等效电路如图所示 回路中的电动势E2＝ΔBΔt ·πr2＝0.64 V 回路中的电流I′＝E22R0＝0.16 A 灯L1的电功率P1＝I′2R0＝5.12×10－2 W 答案 (1)0.8 V 0.4 A (2)0.64 V 5.12×10－2W三、电磁感应中的能量问题例4 如图6所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L ＝0.5 m ，框的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B ＝1 T ．方向与框面垂直，金属棒MN 的质量为100 g ，有效电阻为1 Ω，现将MN 无初速的释放并与框保持接触良好地竖直下落，从释放到达到最大速度的过程中通过棒某一截面的电荷量为2 C ，求此过程回路中产生的电能为多少？(空气阻力不计，g ＝10 m/s2)图6解析 金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最大，根据平衡条件得 mg ＝B2L2vmR① 在下落过程中，金属棒减小的重力势能转化为它的动能和电能E ，由能量守恒定律得mgh ＝12mv2m ＋E ② 通过金属棒某一横截面的电荷量为q ＝BhLR由①②③解得：E ＝mgh －12mv2m ＝mgRq BL －m3g2R22B4L4＝0.1×10×1×21×0.5－0.13×102×122×1×0.54 J ＝3.2 J答案 3.2 J1．(转动切割产生感应电动势的计算)(单选)如图7所示，导体棒AB 的长为2R ，绕O 点以角速度ω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7A.12BωR2 B ．2BωR2 C ．4BωR2D ．6BωR2答案 C解析 A 点线速度vA ＝ω·3R ，B 点线速度vB ＝ωR ，AB 棒切割磁感线的平均速度v ＝vA ＋vB2＝2ωR ，由E ＝Blv 得，AB 两端的电势差为E ＝B·2R·v ＝4BωR2，C 正确． 2．(电磁感应中的电路问题)(单选)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a 、b 两点间的电势差绝对值最大的是( )答案 B解析 本题在磁场中的线框与速度垂直的边等效为切割磁感线产生感应电动势的电源．四个选项中的感应电动势大小均相等，回路电阻也相等，因此电路中的电流相等，B 中a 、b 两点间电势差为路端电压，为电动势的34，而其他选项则为电动势的14.故B 正确．3.(电磁感应中的能量问题)(双选)如图8所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R ，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m 、电阻可以忽略不计的金属棒ab ，在沿着斜面且与棒垂直的恒力F 作用下沿导轨匀速上滑，且上升的高度为h ，在这一过程中 ( )图8A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热答案AD解析金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对金属棒做功，恒力F 做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功．匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A正确；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R上产生的焦耳热，故外力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确．题组一转动切割产生感应电动势的计算1．(单选)一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图1所示，如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则()图1A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势答案 A解析解这道题要考虑两个问题：一是感应电动势大小，E＝Blv＝Blω×l2＝Bl×2πf×l2＝πfl2B；二是感应电动势的方向，由右手定则可以判断出感应电动势的方向是由a→b，因此a点电势低．2．(单选)如图2所示，导体棒ab长为4L，匀强磁场的磁感应强度为B，导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，aO＝L.则a端和b端的电势差Uab的大小等于()图2A．2BL2ωB ．4BL2ωC ．6BL2ωD ．8BL2ω 答案 B解析 UOa ＝12BL2ω，Uob ＝12B(3L)2ω，所以UAb ＝UOb －UOa ＝4BL2ω，B 正确．3．(单选)如图3所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt的大小应为( )图3 A.4ωB0πB.2ωB0πC.ωB0πD.ωB02π答案 C解析 当线框绕过圆心O 的转动轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流．设半圆的半径为r ，导线框的电阻为R ，即I1＝E1R ＝ΔΦ1Rt ＝B0ΔSRt ＝12πr2B0R πω＝B0r2ω2R .当线框不动，磁感应强度变化时，I2＝E2R ＝ΔΦ2RΔt ＝ΔBS RΔt ＝ΔBπr22RΔt ，因I1＝I2，可得ΔB Δt ＝ωB0π，C 选项正确．题组二 电磁感应中的能量问题4．(双选)如图4所示，位于一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab 放在导轨上并与导轨垂直．现用一平行于导轨的恒力F 拉杆ab ，使它由静止开始向右运动．杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计．用E 表示回路中的感应电动势，i 表示回路中的感应电流，在i 随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于 ( )图4A ．F 的功率B ．安培力的功率的绝对值C ．F 与安培力的合力的功率D ．iE 答案 BD5．(单选)如图5所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边dc 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )图5A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋34mgHD ．2mgL ＋14mgH答案 C解析 设线框刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2＝v12①线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意得12mv21＝mgH ②12mv21＋mg·2L ＝12mv22＋Q ③ 由①②③得Q ＝2mgL ＋34mgH.C 选项正确．6．(单选)如图6所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ，ab 边长大于bc 边长，置于垂直纸面向里、边界为MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab 边平行于MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面积的电荷量为q1；第二次bc 边平行于MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则 ( )图6A ．Q1＞Q2，q1＝q2B ．Q1＞Q2，q1＞q2C ．Q1＝Q2，q1＝q2D ．Q1＝Q2，q1＞q2答案 A解析 根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc ＝B2l2a bv R lbc ＝B2Sv Rlab 同理Q2＝B2Sv Rlbc ，又lab ＞lbc ，故Q1＞Q2； 因q ＝I t ＝E R t ＝ΔΦR， 故q1＝q2.因此A 正确．7．(单选)水平放置的光滑导轨上放置一根长为L 、质量为m 的导体棒ab ，ab 处在磁感应强度大小为B 、方向如图7所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R 的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab 在水平恒力F 作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x 时，ab 达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab 静止在导轨上．在ab 运动的整个过程中，下列说法正确的是( )图7A ．撤去外力后，ab 做匀减速运动B ．合力对ab 做的功为FxC ．R 上释放的热量为Fx ＋12mv2m D ．R 上释放的热量为Fx答案 D解析 撤去外力后，导体棒水平方向只受安培力作用，而F 安＝B2L2v R，F 安随v 的变化而变化，故棒做加速度变化的变速运动，A 错；对整个过程由动能定理得W 合＝ΔEk ＝0，B 错；由能量守恒定律知，外力做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R 上释放的热量，即Q ＝Fx ，C 错，D 正确．8．(单选)如图8所示，矩形线圈长为L ，宽为h ，电阻为R ，质量为m ，线圈在空气中竖直下落一段距离后(空气阻力不计)，进入一宽度也为h 、磁感应强度为B 的匀强磁场中．线圈进入磁场时的动能为Ek1，线圈刚穿出磁场时的动能为Ek2，从线圈刚进入磁场到线圈刚穿出磁场的过程中产生的热量为Q ，线圈克服安培力做的功为W1，重力做的功为W2，则以下关系中正确的是 ( )图8A ．Q ＝Ek1－Ek2B ．Q ＝W2－W1C ．Q ＝W1D ．W2＝Ek2－Ek1答案 C解析 线圈进入磁场和离开磁场的过程中，产生的感应电流受到安培力的作用，线圈克服安培力所做的功等于产生的热量，故选项C 正确．根据功能的转化关系得，线圈减少的机械能等于产生的热量，即Q ＝W2＋Ek1－Ek2，故选项A 、B 错误．根据动能定理得W2－W1＝Ek2－Ek1，故选项D 错误．题组三 电磁感应中的电路问题9．(单选)如图9所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L 和2L 的两只闭合正方形线框a 和b ，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的重力，若闭合线框的电流分别为Ia 、Ib ，则Ia ∶Ib 为 ( )图9A ．1∶4B ．1∶2C ．1∶1D ．不能确定答案 C解析 产生的电动势为E ＝Blv ，由闭合电路欧姆定律得I ＝Blv R，又Lb ＝2La ，由电阻定律知Rb ＝2Ra ，故Ia ∶Ib ＝1∶1.10．(单选)如图10所示，两个相同导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍，现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a 、b 两点间电压为U1，若将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，a 、b 两点间电压为U2，则 ( )图10A.U1U2＝1 B.U1U2＝2 C.U1U2＝4 D.U1U2＝14 答案 B解析 根据题意设小环的电阻为R ，则大环的电阻为2R ，小环的面积为S ，则大环的面积为4S ，且ΔB Δt＝k ，当大环放入一均匀变化的磁场中时，大环相当于电源，小环相当于外电路，所以E1＝4kS ，U1＝E1R ＋2R R ＝43kS ；当小环放入磁场中时，同理可得U2＝E2R ＋2R2R ＝23kS ，故U1U2＝2.选项B 正确． 11．(单选)如图11所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a ，总电阻为R ，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，环的最高点A 用铰链连接长度为2a 、电阻为R 2的导体棒AB ，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两端的电压大小为( )图11 A.Bav 3 B.Bav 6 C.2Bav 3D ．Bav 答案 A解析 摆到竖直位置时，AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E′＝B·2a·(12v)＝Bav.由闭合电路欧姆定律有UAB ＝E′R 2＋R 4·R 4＝13Bav ，故选A. 12．如图12所示，半径为R 且左端开口的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里．一根长度略大于导轨直径的导体棒MN 以恒定速率v 在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r ，其余电阻不计．导体棒与圆形导轨接触良好．求：图12(1)在滑动过程中通过电阻r 的电流的平均值；(2)MN 从左端到右端的整个过程中，通过r 的电荷量；(3)当MN 通过圆形导轨中心时，通过r 的电流是多少？答案 (1)πBRv 2r (2)πBR2r (3)2BRv r解析 (1)计算平均电流，应该用法拉第电磁感应定律先求出平均感应电动势．整个过程磁通量的变化为ΔΦ＝BS ＝BπR2，所用的时间Δt ＝2R v ，代入公式E ＝ΔΦΔt ＝πBRv 2，平均电流为I ＝E r ＝πBRv 2r. (2)电荷量的计算应该用平均电流，q ＝I Δt ＝BπR2r. (3)当MN 通过圆形导轨中心时，切割磁感线的有效长度最大，l ＝2R ，根据导体切割磁感线产生的电动势公式E ＝Blv ，得E ＝B·2Rv ，此时通过r 的电流为I ＝E r ＝2BRv r. 13.把总电阻为2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为a 的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图13所示，一长度为2a 、电阻等于R 、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，当金属棒以恒定速度v 向右移动经过环心O 时，求：图13(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN ；(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率． 答案 (1)4Bav 3R N→M 23Bav (2)8Bav 29R 8Bav 23R解析 (1)金属棒MN 切割磁感线产生的感应电动势为E ＝Blv ＝2Bav. 外电路的总电阻为R 外＝R·R R ＋R ＝12R金属棒上电流的大小为I ＝ER 外＋R ＝2Bav12R ＋R ＝4Bav 3R ，电流方向从N 到M金属棒两端的电压为电源的路端电压UMN ＝IR 外＝23Bav.(2)圆环消耗的热功率为外电路的总功率P 外＝I2R 外＝8Bav 29R圆环和金属棒上消耗的总热功率为电路的总功率P 总＝IE ＝8Bav 23R .。
高中物理 第一章 电磁感应 第五节 法拉第电磁感应定律的应用(第2课时)导学案粤教版选修
高中物理第一章电磁感应第五节法拉第电磁感应定律的应用（第2课时）导学案粤教版选修法拉第电磁感应定律的应用（二）班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1、灵活运用法拉第电磁感应定律解决相关的动力学问题二、重点难点1、应用电磁感应定律解决动力学问题的基本方法三、问题导学1、法拉第电磁感应定律的内容是什么？2、解决电磁感应动力学问题的基本方法是什么？四、自主学习（阅读课本P21-22页，《金版学案》P22考点2）五、要点透析1、电磁感应中动力学问题的处理方法：处理电磁感应力学问题，要做好导体受力情况和运动状态的动态分析，抓住导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化……周而复始地循环，循环结束时加速度a=0，导体以极值速速匀速运动。
【预习自测】1、水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析ab 的运动情况，并求ab的最大速度。
abBR2、在磁感应强度为B的水平均强磁场中，竖直放置一个冂形金属框ABCD，框面垂直于磁场，宽度BC＝L ，质量m的金属杆PQ 用光滑金属套连接在框架AB和CD上如图、金属杆PQ电阻为R，当杆自静止开始沿框架下滑时，求：QBPCDA(1)开始下滑的加速度为多少?(2)框内感应电流的方向怎样？安培力的方向？(3)金属杆下滑的最大速度是多少?第五节法拉第电磁感应定律的应用（二）课后拓展案【巩固拓展】课本作业P24练习2θθDCABBabR1、已知：AB、CD足够长，L，θ，B，R。
金属棒ab垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为μ，质量为m，从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都不计。
求ab棒下滑的最大速度BabcdθθF2、如图所示，在与水平面成θ=30的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计。
空间存在着匀强磁场，磁感应强度B=0、20T，方向垂直轨道平面向上、导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m=2、010-2kg，回路中每根导体棒电阻r=5、010-2Ω，金属轨道宽度l=0、50m、现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力，使之匀速向上运动、在导体棒ab匀速向上运动过程中，导体棒cd始终能静止在轨道上、g取10m/s2，求：（1）导体棒cd受到的安培力大小（2）导体棒ab运动的速度大小（3）拉力对导体棒ab做功的功率第五节法拉第电磁感应定律的应用（二）课堂检测案班级姓名学号评价 l【课堂检测】一、电磁感应中的平衡类问题1、如图所示，水平放置的平行金属导轨相距L=0、50m,左端接一电阻Ｒ＝0、20Ω，磁感应强度B＝0、40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面, 导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻不计，当ab以v=4、0m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:（1）ab棒中感应电动势的大小?（2）回路中感应电流的大小?（3）维持ab棒作匀速运动的水平外力F的大小?二、电磁感应中的动力学问题2、如图所示，光滑导体棒 bc 固定在竖直放置的足够长的平行金属导轨上，构成框架abcd，其中bc 棒电阻为R，其余电阻不计、一不计电阻的导体棒 ef 水平放置在框架上，且始终保持良好接触，能无摩擦地滑动，质量为 m，长度为 L、整个装置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直框面、若用恒力 F 向上拉 ef，则当 ef 匀速上升时，速度多大？l【互动研讨】1、解决电磁感应力学问题的基本方法：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；（2）由全电路欧姆定律求回路中的感应定律；（3）分析导体受力（包括安培力）情况；（4）列平衡方程或动力学方程求解，并对结果进行分析。
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第一章 电磁感应（四）电磁感应规律的应用(2)(第五、六节)【自主学习】 学习目标1.能综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的图象问题.2.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.3.能解决电磁感应中的动力学与能量结合的综合问题．4.会分析自感现象及日光灯工作原理。
一、自主学习1．感应电流的方向一般是利用楞次定律或右手定则进行判断；闭合电路中产生的感应电动势E ＝nΔΦΔt 或E ＝BLv.2．垂直于匀强磁场放置、长为L 的直导线通过电流I 时，它所受的安培力F ＝BIL ，安培力方向的判断用左手定则．3．牛顿第二定律：F ＝ma ，它揭示了力与运动的关系．当加速度a 与速度v 方向相同时，速度增大，反之速度减小．当加速度a 为零时，物体做匀速直线运动．4．电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的. 二、要点透析要点一 电磁感应中的图象问题1．对于图象问题，搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键．2．解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，是B －t 图象还是Φ－t 图象，或者E －t 图象、I －t 图象等． (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感应电流的方向． (4)用法拉第电磁感应定律E ＝nΔΦΔt或E ＝BLv 求感应电动势的大小． (5)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式． (6)根据函数关系画图象或判断图象，注意分析斜率的意义及变化．问题一 匀强磁场的磁感应强度B ＝0.2 T ，磁场宽度l ＝4 m ，一正方形金属框边长ad ＝l′＝1 m ，每边的电阻r ＝0.2 Ω，金属框以v ＝10 m/s 的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示．求：(1)画出金属框穿过磁场区的过程中，各阶段的等效电路图．(2)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的i －t 图线；(要求写出作图依据)课 前 先学案(3)画出ab两端电压的U－t图线．(要求写出作图依据)要点二电磁感应中的动力学问题1．电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向．(2)求回路中的电流强度的大小和方向．(3)分析研究导体受力情况(包括安培力)．(4)列动力学方程或平衡方程求解．2．电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析；周而复始地循环，加速度等于零时，导体达到稳定运动状态．3．两种状态处理导体匀速运动，应根据平衡条件列式分析；导体做匀速直线运动之前，往往做变加速运动，处于非平衡状态，应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析．【课前自测】1、(单选)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图1甲所示，磁场向上为正．当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是( )2.(单选)如图5所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是( )A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光C．S3断开，接通S1、S2，再断开S2，日光灯就能正常发光D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光3. 如图3甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图．(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小．(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度的最大值．电磁感应规律的应用(2)【当堂检测】1．(单选)如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则 ( )A．闭合开关S时，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些B．闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些C．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B马上熄灭D．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭2. (单选)如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象不可能．．．是( )3. 如图所示，足够长的U形框架宽度是L＝0.5 m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ＝37°角，磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m＝0.2 kg，有效电阻R＝2 Ω的课堂检测案导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ＝0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电荷量为Q＝2 C．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：(1)导体棒匀速运动的速度．(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功．【当堂训练】1.(电磁感应中的动力学问题)(单选)如图7所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为 ( )A．a1＞a2＞a3＞a4 B．a1＝a2＝a3＝a4C．a1＝a3＞a2＞a4 D．a1＝a3＞a2＝a42. （电磁感应中的图象问题）(双选)如图甲所示，一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，设磁场方向向里为磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流I的正方向．线圈及线圈中感应电流I随时间变化的图线如图乙所示，则磁感应强度B随时间变化的图线可能是 ( )(电磁感应中的动力学及能量综合问题)足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙，与水平面之间的夹角为α，间距为L.垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B，MP间接有阻值为R的电阻，质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，其他电阻不计．如图9所示，用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab，使金属杆由静止开始运动，杆运动的最大速度为v m，t s末金属杆的速度为v1，前t s内金属杆的位移为x，(重力加速度为g)求： (1)金属杆速度为v1时加速度的大小；(2)整个系统在前t s内产生的热量．课堂训练案【巩固拓展】1.(单选)如图所示，MN 和PQ 是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L ，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接．右端接一个阻值为R 的定值电阻．平直部分导轨左边区域有宽度为d 、方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场．质量为m 、电阻也为R 的金属棒从高度为h 处静止释放，到达磁场右边界处恰好停止．已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好．则金属棒穿过磁场区域的过程中( ) A ．流过金属棒的最大电流为Bd 2gh2RB ．通过金属棒的电荷量为BdL RC ．克服安培力所做的功为mghD ．金属棒产生的焦耳热为12(mgh －μmgd)2. 如图11所示，倾角为θ的“U”型金属框架下端连接一阻值为R 的电阻，相互平行的金属杆MN 、PQ 间距为L ，与金属杆垂直的虚线a 1b 1、a 2b 2区域内有垂直框架平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，a 1b 1、a 2b 2间距离为d ，一长为L 、质量为m 、电阻为R 的导体棒在金属框架平面上与磁场上边界a 2b 2距离d 处从静止开始释放，最后能匀速通过磁场下边界a 1b 1.重力加速度为g(金属框架摩擦及电阻不计)．求：(1)导体棒刚到达磁场上边界a 2b 2时速度大小v 1； (2)导体棒匀速通过磁场下边界a 1b 1时速度大小v 2； (3)导体棒穿越磁场过程中，回路产生的电能．课 后 拓展案2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．某理想气体的初始压强p 0=3atm ，温度T 0=150K ，若保持体积不变，使它的压强变为5atm ，则此时气体的温度为（ ） A ．100KB ．200KC ．250KD ．300K2．如图所示，竖直平面内两个四分之一圆弧轨道的最低点相切，圆心分别为1O 、2O ，半径分别为R 和2R ，两个小球P 、Q 先后从A 点水平拋出，分别落在轨道上的B 、C 两点，已知B 、C 两点处于同一水平线上，在竖直方向上与A 点相距0.6R ，不计空气阻力，重力加速度为g 。
下列说法正确的是（ ）A ．小球P 在空中运动的时间较短B ．小球Q 从抛出到落在轨道上的速度变化量较大C ．小球P 与小球Q 抛出时的速度之比为1∶11D ．两小球落在轨道上的瞬间，小球P 的速度与水平方向的夹角较小 3．对光电效应现象的理解，下列说法正确的是（ ）A ．当某种单色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B ．光电效应现象证明光具有波动性C ．若发生了光电效应且入射光的频率一定时，光强越强，单位时间内逸出的光电子数就越多D ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就能产生光电效应4．如图所示，一辆运送沙子的自卸卡车，装满沙子．沙粒之间的动摩擦因数为μ1，沙子与车厢底部材料的动摩擦因数为μ2，车厢的倾角用θ表示（已知μ2>μ1），下列说法正确的是A ．要顺利地卸干净全部沙子，应满足tan θ=μ2B ．要顺利地卸干净全部沙子，应满足sin θ>μ2C ．只卸去部分沙子，车上还留有一部分沙子，应满足μ2>tan θ>μ1D ．只卸去部分沙子，车上还留有一部分沙子，应满足μ2>μ1>tan θ5．如下图所示，ab 间接入u=2002sin100πtV 的交流电源，理想变压器的原副线圈匝数比为2︰1，R t 为热敏电阻，且在此时的环境温度下R t =2Ω(温度升高时其电阻减小)，忽略保险丝L 的电阻，电路中电表均为理想电表，电路正常工作，则A ．电压表的示数为1002VB ．保险丝的熔断电流不小于25AC ．原副线圈交流电压的频率之比为2︰1D ．若环境温度升高，电压表示数减小，电流表示数减小，输入功率不变6．在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的等边三角形线框abc ，磁场方向垂直于线框平面，ac 两点间接一直流电源，电流方向如图所示．则（ ）A ．导线ab 受到的安培力小于导线ac 受到的安培力B ．导线abc 受到的安培力大于导线ac 受到的安培力C ．线框受到安培力的合力为零D ．线框受到安培力的合力方向垂直于ac 向上7．小球在水中运动时受到水的阻力与小球运动速度的平方成正比，即2f kv =，则比例系数k 的单位是 A ．2kg m ⋅ B ．kg m ⋅ C ．kg /m D ．2kg /m8．在平直公路上甲乙两车从同一地点出发，两车位移x 和时间t 的比值xt与时间t 之间的关系如图所示。