2019-2020年高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1.4 电磁感应的案例分析课后训练 沪科版选修3-2
高中物理第1章电磁感应与现代生活课件
电感器在电路中的作用
电感器的定义与原理
电感器的应用领域与未来发 展
电磁感应与现代生活的 联系
电磁感应在电子设备中的应用
电磁感应现象：在电子设备中，电磁感应现象是普遍存在的，如变压器、电感器等。
电磁感应在电子设备中的作用：电磁感应在电子设备中起到转换电能、控制电流和保护电路的作用。 电磁感应在电子设备中的应用实例：如手机充电器、电磁炉、无线充电等，都利用了电磁感应的原理。
● 电磁感应技术还可以应用于节能环保领域。例如，可以利用电磁感应技术对工业生产过程中的余热进行回收利用，从而提高能源利用效率。此外，电磁感应技 术也可以应用于太阳能发电等领域，为环保事业做出贡献。
● 电磁感应技术应用于环保监测 最后，电磁感应技术还可以应用于环保监测领域。通过利用电磁感应技术对环境中的污染物质进行监测和分析，可以及 时了解环境状况，为环境保护提供科学依据。
● 电磁感应技术也可以应用于空气净化领域。通过产生电磁场，可以有效地去除空气中的有害物质，如甲醛、苯等。这种技术在空气净化领域的应用可以有效地 改善室内空气质量，保障人们的健康。
● 电磁感应技术应用于节能环保 电磁感应技术还可以应用于节能环保领域。例如，可以利用电磁感应技术对工业生产过程中的余热进行回收利用，从而 提高能源利用效率。此外，电磁感应技术也可以应用于太阳能发电等领域，为环保事业做出贡献。
电磁感应与现代生活的关系
电磁感应基本概念： 法拉第电磁感应定 律、楞次定律等
电磁感应在现代生 活中的应用：发电 机、变压器、无线 充电等
电磁感应对现代生 活的影响：能源转 换、环境保护、医 疗技术等
电磁感应的未来发 展：新能源、智能 家居、交通出行等
电磁感应的应用
电磁感应在发电机中的应用
高中物理第1章电磁感应与现代生活1电磁感应——划时代的发现课件7
A.0
B.2BS
C.2BScosθ
D.2BSsinθ
【解析】选C。开始时穿过线框平面的磁通量为Φ1= BScosθ。则后来穿过线框平面的磁通量为Φ2= -BScosθ。则磁通量的变化量为ΔΦ=|Φ2-Φ1| =2BScosθ。
3.如图为一水平放置的条形磁铁,一闭合线框abcd位于 磁铁的左端,线框平面始终与磁铁的上表面垂直,并与 磁铁的端面平齐,当线框由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达 位置Ⅲ时,线框内磁通量变化情况为 ( )
一 磁通量和磁通量的变化 考查角度1 磁通量概念的理解及计算 【典例1】边长l=10 cm的正方形线框 有10匝,固定在匀强磁场中,磁场方向 与线框平面间的夹角θ=30°,如图所 示,磁感应强度随时间的变化规律为B=2+3t(T),求: 2 s末穿过线框的磁通量。
【解析】2 s末穿过线框的磁感应强度B2=(2+3×2)T =8 T,由Φ=BSsinθ知,2 s末穿过线框的磁通量 Φ=B2Ssinθ=8×(0.1)2×sin30°Wb=4×10-2Wb。 答案:4×10-2Wb
第1章 电磁感应与现代生活 1.1 电磁感应——划时代的发现
一、法拉第发现电磁感应的艰难历程 1.1820年,丹麦物理学家_奥__斯__特__发现了电流的磁效 应。 2.1831年,英国物理学家_法__拉__第__发现了电磁感应现 象。
3.法拉第的概括: 这些现象叫_电__磁__感__应__,产生的电流叫_感__应__电__流__。
(4)非匀强磁场中磁通量的分析: 条形磁铁、通电线圈周围的磁场都是非匀强磁场,通常 只对穿过其中的线圈的磁通量进行定性分析,分析时应 兼顾磁场强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素, 并充分利用磁感线来判断,即磁通量的大小对应穿过线 圈的磁感线的条数。
高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 电磁感应划时代的发现课件 沪科版选修32
2.实验 2：如图 4 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”).
学高中习物探理·究选修区(xuǎnxiū)3-2·沪科版
学案1
第1章 电磁感应与现代(xiàndài)生 活
学案1 电磁感应——划时代的发 现
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 第一页，共19页。
学习目标定位
学案1
1
能理说解出什磁么 通量(sh变én化m的e含)是义电. 磁感应现 2 象.
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，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中 无 电流产生(填“有”或
“无”)
图3
图4
图5
7
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 第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)
(D)
A.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
图11 学习目标 知识储备
●
●
● ●
●
●
●
×× ×
× ×
××
学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 第十七页，共19页。
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 不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去.
高中物理第1章电磁感应与现代生活1.1电磁感应划时代的发现课件沪科版选修32
第三十四页，共40页。
5.如图 1-1-6 所示，a、b、c 三个闭合线圈放在同一平面内，当线圈 a 中有 电流 I 通过时，它们的磁通量分别为 Φa、Φb、Φc，下列说法中正确的是( )
【导学号：72000002】
A.Φa<Φb<Φc C.Φa<Φc<Φb
图 1-1-6 B.Φa>Φb>Φc D.Φa>Φc>Φb
【答案】 B
第十四页，共40页。
1电磁感应现象是磁生电现象. 2电生磁的现象不属于电磁感应现象.
第十五页，共40页。
探究感应电流产生的条件
[先填空] 1.能够产生感应电流的三个典型的实验是 (1)条形(tiáo xínɡ)磁铁和线圈. 发生相对运动 闭(2合) 电路中导体(dǎotǐ)切割磁感. 线 改变原线(圈3) 中电流(diànliú)，在副线圈中产生感应电. 流(diànliú)
第五页，共40页。
[合作探讨] 1821 年，英国科学家法拉第评价奥斯特的发现：“他突然打开了科学中一 个黑暗领域的大门，使其充满光明.” 1822 年，法拉第在一篇日记中写下了要“由磁生电”的豪言壮语.
第六页，共40页。
探讨 1：奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观 点？
【答案】 B
第三十八页，共40页。
第二十四页，共40页。
(2)学会找特殊位置并分析其变化. 利用磁感线判断磁通量的变化：若线圈所包围的磁感线穿过线圈平面的方 向相同时，条数增加，磁通量增加；若穿过线圈平面的磁感线方向相反时，某 一个方向是多数的磁感线条数增加，则磁通量增加，某一个方向是少数的磁感 线条数增加，则磁通量减少.总之，要用穿过线圈磁感线的净条数的增、减判断 磁通量的变化，要用多数的磁感线的方向作为线圈所包围的磁场的方向.
高中物理第1章电磁感应章末整合课件鲁科版选修
4.法拉第在发现了电磁感应现象的条件后,最关心的是如何产 生大量的持续的电流。他受法国物理学家阿拉果圆盘实验的启发, 制成了世界上第一架感应发电机,如图甲所示。为了研究方便,电动 机的原理如图乙所示。假设整个圆盘都处在磁感应强度为 B 的匀强 磁场中,圆盘转动时,相当于无数条相同的、并联的长度为圆盘半径 R 的导体棒在转动,只要求得一条导体棒转动的电动势,即为整个圆 盘的电动势。又设圆盘转动的角速度为ω,试求出圆盘转动时产生的 感应电动势大小。
������������
动势,进一步熟练掌握磁场发生变化时产生的电动势和导体棒切割 磁感线时产生的电动势的计算。
1.如图所示,三个相同的金属圆环内,存在着不同的有界匀强磁 场,虚线表示环的某条直径,已知所有磁场的磁感应强度随时间变化 都满足 B=kt,方向如图。测得 A 环中感应电流大小为 I,则 B 环和 C 环内感应电流大小分别为( )。
A. ������������������
������������������������ 60°
B.������������������
������
C.������������������������������������ 60°
������
D.������������������������������������ 60°
W=9.6×10-3
W。
(2)电容 C 上电压 UC=������������2=IR2=0.24 V
电容器所带电容量 Q=CUC=30×10-6×0.24 C=7.2×10-6 C
开关 S 断开后,电容 C 通过 R2 放电,通过 R2 的电荷量为 7.2×10-6
C。
【答案】(1)9.6×10-3 W (2)7.2×10-6 C
陕西省安康市石泉县高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1.4 电磁感应的案例分析(一)电磁感应涉及
3、常用规律 ：
（1）机械功率与电功率的关系为： FvE感I感 （2）安培力做功：W安 ＝E电 （3）当负载为电动机时的功率关系为
P 总 ＝ E 感 I 感 I （ 2R r ） E 反 I P Q P 机 械
（4）能量的转化和守恒定律
两点间电阻和导轨电阻不计。金属棒在垂直于棒和 磁场方向的恒力F的作用下，以10m/s速度从ab运动 到a1b1，移动的距离是0.5m。 （1）求金属棒上产生的感应电动势的大小和方向。 （2）求施加在金属棒上的外力大小和方向。 （3）分析金属棒运动过程中能量的转化情况。
a
a1
F v
b
b1
电磁感应涉及电路问题分析思路
案例中的 安培力
- I感
F
安
＝B
+
பைடு நூலகம்
2 L2 R总
v
v
电磁感应现象中的力与运动
2、常见的运动类型
变加速运动 （动态）
F安随v 增大
匀速运动 （稳态）
F安 mg
F安 mg
电磁感应现象中的能量转化
1、导体切割磁感线时（动生电动势）：
机械能 → 电能 → 内能、其它能
2、磁场强弱发生变化时（感生电动势） ：
课堂练习2. 写出图示各种情况下导线两端 的感应电动势的表达式(B.L.ν.θ.R已知)
①_E ___ __B _____L s___i_vn
②_E______2_B____R___v
③_E_____B__R___v____
案例 一：如图所示：设电流表相当于一个电阻为1 Ω 的电阻R，磁场的磁感应强度B为0.1T，导轨间距离L 为1m，金属棒的电阻为1 Ω ，金属棒与导轨接触的
(通用版)2018-2019版高中物理-第1章 电磁感应与现代生活 1.3 探究感应电动势的大小课件
[要点总结] 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.
ΔΦ 2.公式：E＝_n__Δ_t_，其中n为 线圈匝数 ，ΔΦ总是取绝对 值. 此公式一般用来表示Δt时间内感应电动势的平均值 . 3.对法拉第电磁感应定律的理解
(1)磁通量的变化率ΔΔΦt 和磁通量 Φ 没有 (填“有”或“没有”)直接关
达标检测
当堂检测 巩固反馈
知识探究
一、法拉第电磁感应定律
实验探究：感应电动势大小与磁通量变化的关系 实验装置如图1所示，根据实验结果完成表格(填“较大”或“较小”)， 然后回答下列问题．
图1
表1
较小
较大 表2
较小
较小
较大
较大
答案
(1)在实验中，为什么可以用电流表指针偏转角度大致判断感应电动势 的大小？
系.Φ 很大时，ΔΔΦt 可能很小，也可能很大；Φ＝0 时，ΔΔΦt 可能不为 0.
(2)E＝nΔΔΦt 有两种常见形式：①线圈面积 S 不变，磁感应强度 B 均匀变化： E＝nΔΔBt S.②磁感应强度 B 不变，线圈面积 S 均匀变化：E＝nB·ΔΔSt .(其中ΔΔΦt 是 Φ－t 图像上某点切线的斜率，ΔΔBt 为 B－t 图像上某点切线的斜率) (3)产生感应电动势的那部分导体相当于电源 .如果电路没有闭合，这时虽 然没有感应电流，但感应电动势依然存在.
典型例题
例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是
A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大
B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大
C.穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0
√D.穿过线圈的磁通量的变化率
(高中物理)第一章电磁感应
第一章电磁感应【学习目标】1．了解电磁感应的发现过程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神；学习法拉第等科学家的优秀品质。
2．通过观察和实验，理解感应电流的产生条件；举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
3．通过探究，理解楞次定律；理解法拉第电磁感应定律。
培养空间思维能力和通过观察、实验得出物理规律的能力。
4．通过实验，了解自感现象和涡流现象；能举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。
知道反电动势的概念，了解电磁感应中的能量守恒。
第1节电磁感应现象的发现第2节感应电流产生的条件【学习目标】1．了解电磁感应的发现过程，认识电磁感应现象发现的时代背景和思想历程。
体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神；学习法拉第等科学家的优秀品质，促成学科学、用科学为人类效劳的意识。
2．正确认识科学发现不仅需要艰辛的劳动，而且需要具有敏锐深邃的科学洞察力、丰富的直觉和蔼于创新的优良品质。
3．知道电磁感应现象和感应电流。
4．通过实验探究，总结感应电流产生的条件。
5．学习从物理现象和实验中归纳科学规律，认识归纳法是科学研究的一种重要的方法。
【阅读指导】1．1820年，从实验中发现了电流的磁效应，引起了科学界的关注，形成了对电磁现象研究的热潮。
不少物理学家根据对称性的思考，提出既然电能产生磁，是否磁也能产生电呢？法拉第经历了长达年的探索，终于获得了成功，于1831年证实了“磁生电〞现象的存在，他在论文中将“磁生电〞现象分为五类：⑴⑵⑶⑷⑸。
并把这些现象正式定名为“电磁感应〞。
由电磁感应现象产生的电流叫。
2．教材P5图1-2-1〔a〕实验中，导线在运动时是磁感线的，电路中出现了电流；而在〔b〕实验中，导线是沿着磁感线方向运动的，即导线没有做切割磁感线的运动，电路中电流。
实验和理论说明：当闭合电路的一局部导体在磁场中做运动时，电路中有感应电流产生。
3．在法拉第的有些实验中，导体并没有做运动，但闭合电路中出现了感应电流。
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2019-2020年高中物理第1章电磁感应与现代生活 1.4 电磁感应的案
例分析课后训练沪科版选修3-2
1．如下图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。
电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计，现给导线MN一定的初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动( )。
A．电容器两端的电压为零B．电阻两端的电压为BLv
C．电容器所带电荷量为CBLv D．以上说法均不正确
2．一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，线框上垂直放置一根金属棒ab，棒与线框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如下图所示。
当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是( )。
A．穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流
B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行
C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行
D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行
3．如下图所示，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，下列结论正确的是( )。
A．感应电流方向不变B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E＝Bav D．感应电动势平均值=πBav
4．如下图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，一部分处于方向垂直导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆MN水平沿导轨滑下，在由导轨和电阻R组成的闭合电路中，其他电阻不计，当金属杆MN进入磁场区后，其运动速度图像可能是下图中的( )。
5．(xx·云南昆明高三月考改编)如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面，先后两次将线圈从同一位置匀速地拉出有界磁场，第一次拉出时速度为v1＝v，第二次拉出时速度为v2＝2v，这两次拉出线圈的过程中，下列说法错误的是( )。
A．线圈中感应电流之比是1∶2
B．线圈中产生的热量之比是2∶1
C．沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1∶2
D．流过任一横截面感应电荷量之比为1∶1
6．如下图所示，半径为R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，方向垂直于纸面向内。
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：
(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通过圆导轨中心时，通过r的电流是多少？
7．如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2 m，质量为0.1 kg，电阻为0.1 Ω，在倾角为30°的斜面上的砝码质量为0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为0.5 T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动。
(g取10 m/s2)
(1)求线圈匀速上升的速度。
(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？
(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？
8．水平面上两根足够长的金属导线平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R 的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属杆(如图甲所示)，金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。
当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度v也会变化，v与F的关系如图乙所示。
(g 取10 m/s2)
(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？
(2)若m＝0.5 kg，L＝0.5 m，R＝0.5 Ω，磁感应强度B为多大？
参考答案
1.答案：C
解析：当棒匀速运动时，电动势E＝BLv不变，电容器不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两板间的电压为U＝E＝BLv，所带电荷量Q＝CU＝CBLv，故选项C是正确的。
2.答案：D
解析：ab棒右移时，切割磁感线。
根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b。
此时ab棒起着电源的作用，分别对两边电阻供电，如下图所示，所以流过R1、R2的电流都由上而下地绕行。
3.答案：CD
解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确。
根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，B不正确。
当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大E＝Bav，C正确。
感应电动势平均值
2
1
2
2
B a
E
a
t
v
π
⋅
∆Φ
==
∆
=πBav，D正确。
4.答案：ACD
解析：因MN下落高度未知，故进入磁场时所受安培力F安与G的关系可能有三种，容易分析得出答案为A、C、D。
5.答案：BC
解析：线框在拉出磁场的过程中，导体做切割磁感线运动，产生感应电动势E＝Blv，线框中的感应电流I＝，所以I1∶I2＝v1∶v2＝1∶2；线框中产生的电热Q＝I2Rt＝，所以Q1∶Q2＝v1∶v2＝1∶2；由于匀速运动，施加的外力与安培力相等，故外力的功率P＝Fv＝BIlv ＝，所以P1∶P2＝v12∶v22＝1∶4；流过线圈任一截面的电荷量为q＝It＝，所以q1∶q2＝1∶1。
6.答案：(1) (2) (3)
解析：先由E＝得到平均感应电动势，再由I＝得平均电流，进而由Q＝IΔt求电荷量，第(3)问求电流的瞬时值可由E＝BLv与I＝得到。
所以，导体棒从左向右滑动的过程中，切割磁感线产生感应电动势，对电阻r供电。
(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＝，代入公式E＝，平均电流为I＝。
(2)电荷量的运算应该用平均电流，Q＝IΔt＝。
(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＝。
7.答案：(1)10 m/s (2)0.4 J (3)0.2 J
解析：(1)设绳子的拉力为F
对砝码：F＝m1g sin 30°＝2 N。
对线圈：F＝m2g＋
代入数据得：v＝10 m/s。
(2)W＝Fl＝2×0.2 J＝0.4 J。
(3)由能量守恒定律得：
Q＝W－m2gl＝0.4 J－0.1×10×0.2 J＝0.2 J。
8.答案：(1)变速运动(2)1 T
解析：(1)变速运动(或变加速运动、加速度减小的加速运动、加速运动)。
(2)感应电动势E＝BLv，感应电流I＝，安培力F安＝BIL＝，因金属杆受拉力、安培力作用，由牛顿第二定律得：F－＝ma，所得v＝ (F－ma)，
由图线可以得到直线的斜率k＝2，所以B＝＝1 T。