2019-2020学年粤教版高中物理选修3-2（课件+教师用书+课时分层作业）：第1章 第5节　电磁感应规律的应用 (3份打包)

第五节　电磁感应规律的应用 [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＝BωL2.＝＝＝ 或E＝BLv中＝BL·BωL2.Lω＝ 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或E＝BLvsin_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 V　　　 B．φa>φb,10 V C．φa<φb,20 V D．φa<φb,10 V B　[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 V＝10 V，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．]＝50× 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R0，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．BLv　 B．2BLv　BLv C．2BLv　 D．BLv　2BLv C　[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＝.故选C.]E＝ 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Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是(　　) A．Ua>Uc，金属框中无电流 B．Ub>Uc，金属框中电流方向沿a—b—c—a C．Ubc＝－Bl2ω，金属框中无电流 D．Ubc＝Bl2ω，金属框中电流方向沿a—c—b—a C　[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Ua<Uc，Ub<Uc，选项A错误；由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc＝－Bl2ω，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＝BlBl2ω，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。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是(　　) A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大