法拉第电磁感应定律 同步练习
一、选择题
1、关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是 （ ）
A．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
B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大
C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大
2、与x轴夹角为30°的匀强磁场磁感强度为B(图1)，一根长l的金属棒在此磁场中运动时始终与z轴平行，以下哪些情况可在棒中得到方向相同、大小为Blv的电动势 （ ）
A．以2v速率向+x轴方向运动 B．以速率v垂直磁场方向运动
C、以速率沿+y轴方向运动 D、以速率沿-y轴方向运动
3、如图2，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感强度为B。导体棒ab垂直线框两长边搁在框上，ab长为l。在△t时间内，ab向右匀速滑过距离d，则 （ ）
A、因右边面积减少Ld，左边面积增大Ld，则，
B、因右边面积减小Ld，左边面积增大Ld，两边抵消，，
C、， D、不能用算，只能用
4．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图3所示 （ ）
A．线圈中O时刻感应电动势最大
B．线圈中D时刻感应电动势为零
C．线圈中D时刻感应电动势最大
D．线圈中O至D时间内平均感电动势为0.4V
5．一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30°角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 （ ）
A．将线圈匝数增加一倍 B．将线圈面积增加一倍
C．将线圈半径增加一倍 D．适当改变线圈的取向
6．如图4所示，圆环a和圆环b半径之比为2∶1，两环用同样粗细的、同种材料的导线连成闭合回路，连接两圆环电阻不计，匀强磁场的磁感强度变化率恒定，则在a环单独置于磁场中和b环单独置于磁场中两种情况下，M、N两点的电势差之比为 （ ）
A．4∶1 B．1∶4 C．2∶1 D．1∶2
7．沿着一条光滑的水平导轨放一个条形磁铁，质量为M，它的正前方隔一定距离的导轨上再放质量为m的铝块。给铝块某一初速度v使它向磁铁运动，下述说法中正确的是(导轨很长，只考虑在导轨上的情况) （ ）
A．磁铁将与铝块同方向运动 B、铝块的速度减到为止
C、铝块和磁铁最后总动能为 D、铝块的动能减为零
8．如图5所示，相距为l，在足够长度的两条光滑平行导轨上，平行放置着质量和电阻均相同的两根滑杆ab和cd，导轨的电阻不计，磁感强度为B的匀强磁场的方向垂直于导轨平面竖直向下，开始时，ab和cd都处于静止状态，现ab杆上作用一个水平方向的恒力F，下列说法中正确的是 （ ）
A．cd向左运动 B．cd向右运动
C．ab和cd均先做变加速运动，后作匀速运动
D．ab和cd均先做交加速运动，后作匀加速运动
9．如图6所示，RQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点，关于线框中的感应电流 （ ）
A．当E点经过边界MN时，感应电流最大
B．当P点经过边界MN时，感应电流最大
C．当F点经过边界MN时，感应电流最大
D．当Q点经过边界MN时，感应电流最大
10．如图7所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行轨道所在平面。一根长直金属棒与轨道成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，其它电阻不计，电阻R中的电流强度为 （ ）
A、 B、 C、 D、
11．如图8中，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁中，ab边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab边和bc边分别用L1和L2。若把线框沿v的方向匀速拉出磁场所用时间为△t，则通过框导线截面的电量是 （ ）
A、 B、 C、 D、
二、填空题
12、半径是小金属环的2倍，穿过大环的磁通量变化率为时，大环中感应电动势为。穿过小环的磁通量变化率也为时，小环中感应电动势为_____________。
13．AB两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝，半径rA=2rB，内有如图10所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中的感应电动势之比εA:εB=____，产生的感应电流之比IA:IB＝____。
14．如图11所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带__________电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率为____________(设线圈的面积为S)．
15．一导体棒长l=40cm，在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中作切割磁感线运动，运动的速度v=5.0m／s，若速度方向与磁感线方向夹角β=30°，则导体棒中感应电动势的大小为________V，此导体棒在作切割磁感线运动时，若速度大小不变，可能产生的最大感应电动势为________V．
16．如图12所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m的金属棒ab，其电阻r=0.1Ω．框架左端的电阻R=0.4Ω．垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T．当用外力使棒ab以速度v=5m／s右移时，ab棒中产生的感应电动势ε=________，通过ab棒的电流I=________．ab棒两端的电势差Uab=________，在电阻R上消耗的功率PR________，在ab棒上消耗的发热功率PR=___v___，切割运动中产生的电功率P=________．
17．将一条形磁铁插入螺线管线圈。第一次插入用0.2秒，第二次插入用1秒，则两次线圈中电流强度之比为________，通过线圈的电量之比为________，线圈放出的热量之比为________。
18．正方形导线框abcd，匝数为10匝，边长为20cm，在磁感强度为0.2T的匀强磁场中围绕与B方向垂直的转轴匀速转动，转速为120 r／min。当线框从平行于磁场位置开始转过90°时，线圈中磁通量的变化量是________wb，线圈中磁通量平均变化率为__________wb／s，平均感应电动势为_________V。
三、计算题
19．图13各情况中，电阻R=0.lΩ，运动导线的长度都为l=0.05m，作匀速运动的速度都为v=10m／s．除电阻R外，其余各部分电阻均不计．匀强磁场的磁感强度B=0.3T．试计算各情况中通过每个电阻R的电流大小和方向．
20．如图14，边长l=20cm的正方形线框abcd共有10匝，靠着墙角放着，线框平面与地面的夹角α=30°。该区域有磁感应强度B=0.2T、水平向右的匀强磁场。现将cd边向右一拉，ab边经0.1s着地。在这个过程中线框中产生的感应电动势为多少？
21．用粗细均匀的绝缘导线制成一个圆环，在圆环用相同导线折成一个内接正方形。将它们放入一个均匀变化的匀强磁场，磁场方向和它们所在的平面垂直。问(1)圆环中和正方形中的感应电动势之比是多少? (2)若圆环中产生的感应电流为mA，则正方形回路中的感应电流有多大？
22.如图15所示，金属圆环的半径为r，电阻的值为2R。金属杆oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R。另一金属杆ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R。加一个垂直圆环的磁感强度为B的匀强磁场，并使oa杆以角速度匀速旋转。如果所有触点接触良好，ob不影响oa的转动，求流过oa的电流的范围。
23．如图16，光滑金属导轨互相平行，间距为L，导轨平面与水平面夹角为θ。放在一个范围较大的竖直向上的磁感强度为B的匀强磁场中。将一根质量为m的金属棒ab垂直导轨搁在导轨上。当ab最后在导轨上以v匀速下滑时，与导轨相连的小灯炮D正好正常发光，若不计导轨、金属棒ab的电阻，则D的额定功率为多少？灯丝此时的电阻为多少？
24．如图17所示，匀强磁场B=0.1T，金属棒AB长0.4m，与框架宽度相同,电阻为,框架
Ω，当金属棒以5m／s的速度匀速向左运动时，求：
(1)流过金属棒的感应电流多大？
(2)若图中电容器C为0.3μF，则充电量多少？
25．如图18所示，平行金属导轨的电阻不计，ab、cd的电阻均为R，长为l，另外的电阻阻值为R，整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，当ab、cd以速率v向右运动时，通过R的电流强度为多少？
法拉第电磁感应定律练习题答案
一、选择题
1．D 2．A、D
3．C 4．A、B、D
5．C、D 6．C
7．A、B 8．B、D
9．B 10．A 11．B
二、填空题
12．E
13．1∶1，1∶2
14．负，mgd／nqs
15．0.06V，0.12V
16．0.2V，0.4A，0.16V，0.064W，0.016W，0.08W
17．5∶1，1∶1，5∶1
18．0.008，0.064，0.64
三、计算题
19．a∶0 b∶3A从左向右 C∶1.5A，从上向下 d∶1A，从下向上
20．0.4V
21．π∶2，0.5mA
23．mgvsinθ，(BLcosθ)2v／(mgsinθ)
24．0.2A，4×10-8C
25．2BLv／3R
第二节、法拉第电磁感应定律
教学目标：
1、知道什么是感应电动势。
2、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通量的变化率。
3、在实验基础上，了解法拉第电磁感应定律内容及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些简单的问题。
4、培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物理规律的能力。
教学过程：
一、感应电动势 说明：既然在闭合电路中产生了感应电流，这个电路中就一定有电动势。我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当十电源。在同一个电路中，感应电动势越大，感应电流越大。那么，感应电动势的大小跟什么因素有关呢？请看实验 演示实验： 实验装置：图3 .1-2 和图3.1-3 实验过程： 在图3.1 -2中，使导体捧以不同的速度切割磁感线，砚察电流表指针偏转的幅度。 ?实验结论：在导线切割磁感线的过程中，切割速度越大，感应电动势越大 实验过程： 在图3.1-3 中，使磁铁以不同的速度插入线圈和从线圈中抽出，观察电流表指针偏转的幅度。 ???????? 实验结论：在磁铁插入和从线圈中拔出的过程中，插入和拔出的速度越大，感应电动势越大 说明：导体捧以较大的速度切割磁感线，和磁体以较大的速度插入线圈和从线圈中抽出，都使线圈中的磁通量发生变化，且磁通量变化的速度比较大 说明：许多实验都表明，感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢，它是磁通量的变化量 跟产生这个变化所用时间的比值。 问：如果时刻t1的磁通量是Φ1，时刻t2的磁通量 变为Φ2。 在这段时间里磁通量的变化量是什么？(△Φ ＝Φ2－Φ1）；磁通量的变化率应该表示为什么？【△Φ/t=(Φ2－Φ1)/t】 二、法拉第电磁感应定律 说明：精确的实验表明：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。这就是法拉第电磁感应定律 问：该定律的数学表达式是什么？（E＝△Φ/△t） 问：E的单位是什么？（伏特） 磁通量的变化量的单位是什么？ （韦伯）和秒（s ) 说明：现在我们来探究一下多匝线圈的感应电动势，首先想一想．线圈的匝数与感应电动势可能有什么关系。一个闭合电路可以看做由1 个线圈组成。如果线圈是多匝的，由于每一匝线圈中都会产生感应电功势，在多匝线圈上产生的感应电动势要比l匝线圈产生的感应电动势大。我们仍然用前面的实脸装置 来研究．但这次选用匝数不同的两个线圈。 演示实验 实验装置：图3.1-3的装置，螺线管要准备10匝和100匝的两个 实验过程：实验时把条形磁铁插入一个10匝的线圈和从这个线圈中抽出，然后以相同的速度插入另一个匝数为100的线圈和从这个线圈抽出，比较电流表指针的偏转情况。 实验结论：匝数越多，感应电动势越大 说明：精确的实验告诉我们，在n 匝线圈组成的电路上，产生的感应电动势是E=n△Φ/△t 说明：在实际工作中，为了获得较大的感应电动势，常常采用几百匝甚至几千匝的线圈。 问：导体切割磁感线和磁铁插人线圈或从线圈中抽出过程中，能量转化情况如何？（机械能转化为电能）电池能量转化情况如何？（化学能转变成了电能） 说明：法拉第电磁感应定律进一步揭示了电与磁的相互联系，同时也告诉我们：电能的产生一定是以消耗其他形式的能量为代价的。今天，我们使用的电能从各种形式的能转化而来：风力发电，是把空气流动的动能转化为电能．水力发电，是利用水的机械能带动发电机来发电．火力发电，是利用石油、天然气或煤嫩烧时的内能，推动蒸汽轮机再带动发电机来发电，一随着社会对电力需求的不断增大，人们一直在探索获取电能的更好方法。但是到目前为止，各种获得大规模电能的实用方案，都是以法拉第电磁感应定律为理论基础的，不同的只是如何来推动发电机而已。
第二节、法拉第电磁感应定律 ??????? 一、感应电动势 ??????? 1、感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势 ??????? 2、实验表明：感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。 ??????? 3、时刻t1的磁通量是Φ1，时刻t2的磁通量 变为Φ2???????
磁通量的变化量：△Φ ＝Φ2－Φ1 ??????????????????磁通量的变化率：△Φ/t=(Φ2－Φ1)/(t2－t1) ??????? 二、法拉第电磁感应定律 1、法拉第电磁感应定律：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 2、单匝：E＝△Φ/△t???????????????? n匝：??? E=n△Φ/△t 3、发电：其他形式的能转化为电能 ?????????????????? 原理：法拉第电磁感应定律
课件16张PPT。法拉第电磁感应定律亚洲最大的风力发电站新疆风力发电站问题1：据前面所学，电路中存在持续
电流的条件是什么？
问题2：什么叫电磁感应现象？产生感
应电流的条件是什么？（1）闭合电路；（2）有电源 产生感应电流的条件是：
（1）闭合电路；（2）磁通量变化。利用磁场产生电流的现象 试从本质上比较甲、乙两电路的异同乙甲相同点：两电路都是闭合的，有电流不同点：甲中有电池（电源）乙中有螺线管（相当于电源）思考有电源就有电动势1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
2、电源：产生感应电动势的那部分导体就相当于电源.一.感应电动势思考与讨论感应电动势的大小跟哪些因素有关？
探究感应电动势大小与磁通量变化的关系提出问题 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那么感应电动势大小与磁通量的变化是否有关呢？
猜想或假设 感应电动势E的大小与磁通量的变化量△φ有关。
也与完成磁通量变化所用的时间△t有关。 也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示△φ/ △t ）P46图3.1-2实验中： 导线切割磁感线，产生感应电流，导线运动的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应电流越大P47图3.1-3实验中： 向线圈插入条形磁铁，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大1、当时间△t相同时,磁通量变化△φ越大,感应电流就越大,表明感应电动势越大。2、当磁通量变化△φ相同时,所用时间△t越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大感应电动势的大小跟磁通量变化△φ
和所用时间△t都有关.现象结论大量实验表明： 1.内容：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。这就是法拉第电磁感应定律。二、法拉第电磁感应定律2.表达式式中物理量都取国际单位 若闭合电路是一个n匝线圈，则相当于n个相同的电源串联，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，所以整个线圈的感应电动势为 实际工作中,为了获得较大的感应电动势,常常采用几百匝甚至几千匝的线圈补充：导线切割磁感线时的感应电动势． 如图所示，导体由ab以v匀速移动到a1b1 ，这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化?? =BLv?t ，由法拉第电磁感应定律得： 三．电磁感应现象中能量是守恒的
法拉第电磁感应定律告诉我们:电能的
产生一定以消耗其他形式的能量为代价的.
今天,我们使用的电能从各种形式的能转
化而来:水力发电,风力发电,火力发电……小结：一、法拉第电磁感应定律二、电磁感应现象中能量是守恒的新西兰地热发电站 法拉第（1791—1876）是英国著名的物理学家、化学家。他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场的概念。场的概念对近代物理的发展的重大意义。
他家境贫寒，出身于铁匠家庭，未受过系统的正规教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范，对于青少年富有教育意义。
