《高中物理第一章電磁感應(yīng)第五節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案粵教版選修321103223》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理第一章電磁感應(yīng)第五節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案粵教版選修321103223（4頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第五節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用（一）
【思維激活】
觀察法拉第電機原理圖，分析產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理。
提示：導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流
【自主整理】
1.法拉第電機是應(yīng)用導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流的原理，產(chǎn)生電動勢的導(dǎo)體相當于電源，此電源于其他部分的導(dǎo)體或線框構(gòu)成了閉合電路，遵從閉合電路歐姆定律。
2.在法拉第電機中，產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源如果它用電器連接就組成 了閉合電路，在電源內(nèi)部，感應(yīng)電流方向是從電源的負極流向正極：在外電路中，電流從電源的正極經(jīng)用電器流向負極。
【高手筆記】
法拉第電磁感應(yīng)定律是本節(jié)課的重點，也是易錯點，特別是當導(dǎo)體
2、在勻強磁場中傾斜切割磁感線時，所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E的大小究竟是BLυsinθ還是BLυcosθ的判定。
（1）導(dǎo)體切割磁感線時，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不能死記教材中的E=BLυsinθ而是要記住處理問題的方法和普遍適用的公式E=BL υ⊥。
（2）導(dǎo)體小于運動時，其速度υ與磁感線方向平行導(dǎo)體切割磁感線，此時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=0。
（3）倒替傾斜切割磁感線時，應(yīng)把速度υ沿平行磁感線方向和垂直磁感線方向分解。
（4）導(dǎo)體棒的端點為軸，在垂直于磁感線的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BL2W（平均速度取中點位置線速度LW）。
【名師解惑】
如何理解感應(yīng)電動勢
剖析：有電流產(chǎn)生，電路中
3、就一定有點動勢，閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生就一定有感應(yīng)電動勢，要理解感應(yīng)電動勢，則必須先考慮電動勢的 產(chǎn)生條件。
如圖1-5-1所示，矩形線框向右做切割磁感線運動，閉合路中無感應(yīng)電路，但線框上下邊間有感應(yīng)電動勢，既ab兩點有電勢差，雖然穿過閉合電路的磁通量沒有變化，但線框在切割磁感線。
圖1-5-1
可見，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件，無論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化或?qū)w切割磁感線，就會有感應(yīng)電動產(chǎn)生，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源，電路中有感應(yīng)電流則電路中一定有感應(yīng)電動勢，若電路中感應(yīng)電動勢，不一定有感應(yīng)電流。
【講練互動】
例1.如圖1-5-2所示，在磁感應(yīng)強度B
4、=0.4T的勻強磁場中放一半徑r0=50cm的圓形導(dǎo)軌，上面有四根導(dǎo)體棒，一起以角速度ω=103rad/s，沿逆時針方向勻速運動，圓導(dǎo)軌邊緣與圓心處通過電刷與外電路連接，若每根導(dǎo)體棒的有效電阻R0=0.4，外接電阻R=3.9，求：
圖1-5-2
（1）每根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。
（2）當開關(guān)S接通和斷開時兩電表的讀數(shù)。（Rv→∞，RA→0）
解析：（1）每根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢
（2）四根導(dǎo)體棒一起轉(zhuǎn)動時，每根棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢都相同，相當于四個相同的電源并聯(lián)，其總電動勢為E=E1=50V，總內(nèi)阻為
當S斷開時，外電路開路，電流表的讀數(shù)為零，電壓表的讀數(shù)等于電源的電動
5、勢為50V。
當S接通時，電路總電阻
，
電流，即電流表示數(shù)為12.5A。此時電壓表示數(shù)為R兩端電壓，U=IR=12.5×3.9V=48.75V.
答案：（1）50V
（2）S接通時，IA=12.5A，Uv=48.75V；S斷開時， IA=0，Uv=50V.
2.如圖1-5-3所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長，電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為0.2kg、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25，求：
圖1-5-3
（1）求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜
6、止開始下滑時的加速度大??；
（2）當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大小；
（3）在上問中，若R=2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強度的大小與方向。（g取m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
解析：（1）金屬棒開始下滑的初速度為零，
根據(jù)牛頓第二定律：mgsinθ－μmgcosθ=ma ①
由①式解得a=10×（0.6-0.25×0.8）m/s2=4m/s2 ②
（2）設(shè)金屬棒運動達到穩(wěn)定時，速
7、度為υ，所受安培力為F，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡mgsinθ－μmgcosθ－Ｆ=0 ③
此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率，即
Fυ=P ④
由③④兩式解得 ⑤
（3）設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為l，磁場的磁感應(yīng)強度為B，
8、 ⑥
P=I2R ⑦
由⑥⑦兩式解得 ⑧
根據(jù)右手定則，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上。
【綠色通道】導(dǎo)體棒在磁場中發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，然后在安培力的作用下的運動情況分析是高考中每年必考題型，需要認真把握。
【變式訓(xùn)練】
1.如圖1-5-4所示，長為L的金屬桿OA繞過O點垂直紙面的固定軸順時針方勻速旋轉(zhuǎn)，角速度為ω。一勻強磁場垂直紙面向里，磁感
9、應(yīng)強度為B，磁場范圍大，則O、A兩點間的電勢差是（ ）
圖1-5-4
A.BLωL
B.－BLωL
C.
D.－
答案：D
【體驗探究】
【問題】怎樣求導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？
【導(dǎo)思】導(dǎo)體切割磁感線時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小與導(dǎo)體切割磁感線的有效長度及垂直于磁感線方向的速度有關(guān)。
【探究】情形1.如圖1-5-5（a），導(dǎo)體棒長為L，沿水平方向向右做切割磁感線的運動，其感應(yīng)電動勢不是E=BLυ，而是E=BLυsinθ，其中Lsinθ為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。有時公式中的速度υ應(yīng)理解為有效速度，即垂直于磁感線方向上的分速度。
（a） （b）
圖1-5-5
情形2.如圖1-5-5（b），速度υ與磁場方向成θ角，可將速度υ正交分解如圖，υ1為垂直于磁場方向的分速度，垂直切割磁感線；υ2為平行于磁感線方向的分速度，不切割磁感線；此時感應(yīng)電動勢應(yīng)為E=BL υ1=BLυsinθ。
結(jié)論：上述兩種情況都得到公式E= BLυsinθ，那么是不是只記住這個公式就可以了呢？其實這只是一種巧合。如果上述第二種情況中取速度υ與水平方向之間的夾角為θ，則感應(yīng)電動勢為E= Blυsinθ。
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高中物理第一章電磁感應(yīng)第五節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案粵教版選修321103223
