1、第4节第四章理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二考向一考向二随堂基础巩固课时跟踪训练知识点三考向三2导线切割磁感线时，感应电动势的大导线切割磁感线时，感应电动势的大 小为小为EBlvsin，其中，其中表示表示v与与 B之间的夹角。之间的夹角。3电动机线圈中产生的反电动势的作用电动机线圈中产生的反电动势的作用 是阻碍线圈的转动。当电动机停止转是阻碍线圈的转动。当电动机停止转 动时，反电动势消失，电流会很大，动时，反电动势消失，电流会很大，容易烧毁电动机。容易烧毁电动机。自学教材自学教材 1 1感应电动势感应电动势 (1)(1)在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，在电磁感应
2、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产生感应电动势的那部分导体相当于 。(2)(2)在电磁感应现象中，既然闭合导体回路中有感应电在电磁感应现象中，既然闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有流，电路就一定有 ；如果电路断开，这时虽然；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但没有感应电流，但 依然存在。依然存在。电源电源感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势磁通量的变化率磁通量的变化率韦伯韦伯伏特伏特 重点诠释重点诠释 1如图如图441甲所示线圈的匝数甲所示线圈的匝数n100匝，横截面积匝，横截面积S 50 cm2，线圈总电阻，线圈总电阻r10，沿轴向有匀强磁场，设，
3、沿轴向有匀强磁场，设 图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间作如图乙图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间作如图乙 所示变化，则在开始的所示变化，则在开始的0.1 s内内 ()图图441A磁通量的变化量为磁通量的变化量为0.25 WbB磁通量的变化率为磁通量的变化率为2.5102Wb/sCa、b间电压为间电压为0D在在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A答案：答案：BD 自学教材自学教材 (1)导线垂直于磁场运动，导线垂直于磁场运动，B、l、v两两两两垂直时，如图垂直时，如图442所示，所示，E 。(2)导线的运动方向与导线本身垂直，导
4、线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为但与磁感线方向夹角为时，如图时，如图443所示，所示，E 。BlvBlvsin 图图442图图443 (3)反电动势：反电动势：定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的生的 作用的感应电动势。作用的感应电动势。作用：作用：反电动势的作用是反电动势的作用是 线圈的转动。如果要使线圈线圈的转动。如果要使线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量，此时，电维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量，此时，电能转化为其他形式的能。能转化为其他形式的能。削弱电源电动势削弱电源电动势阻碍阻碍 重点诠释重点诠
5、释 1对公式对公式EBlvsin 的理解的理解 (1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一种特殊情况，该公式可看成法拉第电磁感应定律的一种特殊情况，通常用来求导体运动速度为通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势。时的瞬时电动势。(2)当当B、l、v三个量方向相互垂直时，三个量方向相互垂直时，EBlv；当有任；当有任意两个量的方向平行时，意两个量的方向平行时，E0。(3)式中的式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度。应理解为导体切割磁感线时的有效长度。若切割磁感线的导体是弯曲的，则应取其与若切割磁感线的导体是弯曲的，则应取其与B和和v方方向都垂直的等效线段长度来计算。如图向都垂直的等效线段长
6、度来计算。如图444中线段中线段ab的长即为导体切割磁感线的有效长度。的长即为导体切割磁感线的有效长度。图图444图图4-4-5EnEBlvsin 区区别别求的是求的是t时间内的平均感应时间内的平均感应电动势，电动势，E与某段时间或某个与某段时间或某个过程相对应过程相对应求的是瞬时感应电动求的是瞬时感应电动势，势，E与某个时刻或某与某个时刻或某个位置相对应个位置相对应求的是整个电路的感应电动求的是整个电路的感应电动势。整个电路的感应电动势势。整个电路的感应电动势为零时，其电路中某段导体为零时，其电路中某段导体的感应电动势不一定为零的感应电动势不一定为零求的是电路中一部分求的是电路中一部分导体切
7、割磁感线时产导体切割磁感线时产生的感应电动势生的感应电动势2.如图如图446所示，一导线弯成半径所示，一导线弯成半径 为为a的半圆形闭合回路。虚线的半圆形闭合回路。虚线MN右右 侧有磁感应强度为侧有磁感应强度为B的匀强磁场，的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路方向垂直于回路所在的平面。回路 以速度以速度v向右匀速进入磁场，直径向右匀速进入磁场，直径 CD始终与始终与MN垂直。从垂直。从D点到达边界开始到点到达边界开始到C点进入磁场为点进入磁场为 止，下列结论正确的是止，下列结论正确的是 ()图图446答案：答案：CD 1.题型特点题型特点 在电磁感应现象中，闭合电路中磁通量发生变化在电磁
8、感应现象中，闭合电路中磁通量发生变化(或部或部分导体切割磁感线分导体切割磁感线)，在回路中将产生感应电动势和感应电，在回路中将产生感应电动势和感应电路。在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算，还可能路。在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算，还可能涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析。涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析。2解题思路解题思路 (1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或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。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或切割公式确定感应电动势用法拉第电磁感应定律或切割公式确定感应电
9、动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向。的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向。(3)画出等效电路图。注意分清内外电路。画出等效电路图。注意分清内外电路。(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、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。电热等公式联立求解。特别提醒特别提醒 (1)电源内部电流的方向是从负极流向正极，即从低电电源内部电流的方向是从负极流向正极，即从低电势流向高电势。势流向高电势。(2)求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算。和平均电流计算。3.在图在图447
10、中，中，EF、GH为平行的金属为平行的金属 导轨，其电阻可不计，导轨，其电阻可不计，R为电阻器，为电阻器，C为为 电容器，电容器，AB为可在为可在EF和和GH上滑动的导上滑动的导 体横杆。有匀强磁场垂直于导轨平面。若体横杆。有匀强磁场垂直于导轨平面。若 用用I1和和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB ()A匀速滑动时，匀速滑动时，I10，I20 B匀速滑动时，匀速滑动时，I10，I20 C加速滑动时，加速滑动时，I10，I20 D加速滑动时，加速滑动时，I10，I20图图447解析：解析：导体杆水平运动时产生感应电动势，对整个电路，可导体杆水平
11、运动时产生感应电动势，对整个电路，可把把AB杆看做电源，当杆匀速滑动时，电动势杆看做电源，当杆匀速滑动时，电动势E不变，故不变，故I10，I20；当杆加速滑动时，电动势；当杆加速滑动时，电动势E不断变大，电容器不断充不断变大，电容器不断充电，故电，故I10，I20。选项。选项D正确。正确。答案：答案：D 例例1一个匝数为一个匝数为200匝、面积为匝、面积为20 cm2的线圈放在磁的线圈放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在角，若磁感应强度在0.05 s内由内由0.1 T增加到增加到0.5 T，在此过程中磁通量变化了多，在此过程中磁通量变化了多少？磁
12、通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大少？磁通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大小是多少伏？小是多少伏？答案答案4104 Wb8103 Wb/s1.6 V答案：答案：B 例例2如图如图448所示，导体棒所示，导体棒ab长长L，沿倾角为，沿倾角为的斜导轨以速度的斜导轨以速度v下滑，下滑，匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B。求：。求：(1)若磁感应强度若磁感应强度B的方向垂直于斜的方向垂直于斜导轨向上，导体棒导轨向上，导体棒ab中产生的感应电动中产生的感应电动势为多大？势为多大？(2)若磁感应强度若磁感应强度B的方向竖直向上，导体棒的方向竖直向上，导体棒ab中产生中产生的
13、感应电动势为多大？的感应电动势为多大？图图448 思路点拨思路点拨 (1)第一种情况下第一种情况下B、l、v三者两两垂直，直接应用三者两两垂直，直接应用EBlv求解。求解。(2)第二种情况下注意题目所给第二种情况下注意题目所给是导轨的倾角，而非是导轨的倾角，而非v与与B之间的夹角，要注意进行转换。之间的夹角，要注意进行转换。解析解析将题给的立体图改画成将题给的立体图改画成平面图如图所示。平面图如图所示。(1)当磁感应强度当磁感应强度B的方向垂直于的方向垂直于斜轨时，导体棒斜轨时，导体棒ab的速度方向与的速度方向与B是是垂直的，即垂直的，即v与与B的夹角的夹角90。则可将感应电动势直接。则可将感
14、应电动势直接写为写为E1BLv。(2)当磁感应强度当磁感应强度B竖直向上时，此时竖直向上时，此时v与与B的夹角的夹角90，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势 E2BLvsin(90)BLvcos 也可从基本原理出发，将棒的速度也可从基本原理出发，将棒的速度v分解为垂直于分解为垂直于B和和平行于平行于B的两个分量，只有垂直于的两个分量，只有垂直于B的速度分量的速度分量vvcos 才对产生感应电动势有贡献，所以感应电动势才对产生感应电动势有贡献，所以感应电动势E2BLvBLvcos。答案答案(1)BLv(2)BLvcos 借题发挥借题发挥 (1)导体不是
15、垂直切割磁感线导体不是垂直切割磁感线(即即v与与B有一夹角有一夹角)时，可将时，可将导体的速度沿垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，导体的速度沿垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，其中平行于磁感线的分速度不产生感应电动势，只有垂直于其中平行于磁感线的分速度不产生感应电动势，只有垂直于磁感线的分量产生感应电动势。磁感线的分量产生感应电动势。(2)公式公式EBlvsin 中的中的是是v与与B之间的夹角，当之间的夹角，当90时时EBlv，因此导体垂直切割磁感线可以看成是导体不垂直，因此导体垂直切割磁感线可以看成是导体不垂直切割磁感线的一种特例。切割磁感线的一种特例。图图4-4-9答案：答案：
16、B 例例3如图如图4410所示，所示，MN、PQ为光滑金属导轨为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ相距相距L50 cm，导体棒，导体棒AB在两轨在两轨道间的电阻为道间的电阻为r1，且可以在，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻上滑动，定值电阻R13，R26，整个装置放在磁感，整个装置放在磁感应强度为应强度为B1.0 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力轨平面，现用外力F拉着拉着AB棒向右以棒向右以v5 m/s速度做匀速速度做匀速运动。求运动。求 (1)导体棒导体棒AB产生的感应电动势产生的感应电动势E和和AB棒上
17、的感应电棒上的感应电流方向。流方向。(2)导体棒导体棒AB两端的电压两端的电压UAB。图图4410思路点拨思路点拨解答本题时应把握以下三点：解答本题时应把握以下三点：(1)会用会用EBLv求求E。(2)AB棒相当于电源。棒相当于电源。(3)UAB应是路端电压。应是路端电压。解析解析(1)导体棒导体棒AB产生的感应电动势产生的感应电动势EBLv2.5 V，由右手定则，由右手定则，AB棒上的感应电流方向向上，即沿棒上的感应电流方向向上，即沿BA方向。方向。答案答案(1)2.5 VBA方向方向(2)1.7 V3如图如图4411甲所示的螺线管，匝数甲所示的螺线管，匝数n 1 500 匝，横匝，横 截面
18、积为截面积为S20 cm2，电阻，电阻r1.5，与螺线管串联的，与螺线管串联的 外电阻外电阻R13.5，R22.5，向右穿过螺线管的匀，向右穿过螺线管的匀 强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求 (1)螺线管产生的感应电动势大小；螺线管产生的感应电动势大小；(2)通过螺线管的电流大小和方向；通过螺线管的电流大小和方向；(3)螺线管两端的电压大小，并判断螺线管两端的电压大小，并判断M、P两端的电势高低。两端的电势高低。图图4411(3)由电流方向知，由电流方向知，M端电势高，螺线管两端的电压既是电端电势高，螺线管两端的电压既是电源的路端电压，也是电阻源的路端电压，也是电阻R1、R2两端的电压之和，所以两端的电压之和，所以UMPI(R1R2)0.8(3.52.5)V4.8 V。答案：答案：(1)6 V(2)0.8 A方向为方向为MacbPM(3)4.8 VM端电势高端电势高 随堂基础巩固随堂基础巩固 课时跟踪训练课时跟踪训练 感谢各位老师！祝：身体健康 万事如意
