2023年新教材高中物理第2章电磁感应第2节法拉第电磁感应定律课件粤教版选择性必修第二册

第二章电磁感应第二节法拉第电磁感应定律学习目标学法与考法1．知道感应电动势的概念，理解和掌握法拉第电磁感应定律(重点)2．会计算导体切割磁感线时的感应电动势(重点)3．会用楞次定律或右手定则判断感应电流的方向(难点)学法：①通过实验，理解法拉第电磁感应定律；②通过分析，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小考法：①考查感应电动势的概念和对法拉第电磁感应定律的理解；②考查E＝n和E＝Blv的比较应用知识概览课前·

自主预习1．感应电动势(1)在____________现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于________．(2)在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路________，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在．2．磁通量的变化率磁通量的变化率表示__________变化的快慢，用________表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示发生磁通量变化所用的时间．影响感应电动势大小的因素电磁感应电源断开磁通量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__________成正比．2．公式：E＝________.若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝________.3．在国际单位制中，磁通量的单位是________，感应电动势的单位是________．法拉第电磁感应定律变化率韦伯伏特(1)产生感应电动势的电路一定是闭合的吗？(2)感应电动势和磁通量都和线圈的匝数成正比吗？【答案】(1)当闭合电路中磁通量发生变化时，会产生感应电动势和感应电流；如果电路不闭合，仍会产生感应电动势，但不会产生感应电流．(2)感应电动势的大小和线圈匝数成正比，但磁通量和线圈的匝数无关．微思考关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 (

)A．磁通量越大，感应电动势越大B．磁通量变化得越多，感应电动势越大C．磁通量变化时，感应电动势一定变化D．磁通量变化得越快，感应电动势越大【答案】D【解析】根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率越大，即磁通量变化得越快，感应电动势越大，感应电动势的大小与磁通量的大小以及磁通量的变化量均无关，A、B错误，D正确；磁通量均匀变化时，感应电动势恒定，C错误．1．导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝________.2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，E＝__________.切割磁感线的感应电动势BlvBlvsinθ如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为

(

)A．c→a,2∶1B．a→c,2∶1C．a→c,1∶2D．c→a,1∶2【答案】C【解析】由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向为a→c，由E＝Blv知E1＝Blv，E2＝2Blv，则E1∶E2＝1∶2，故C正确．课堂·

重难探究对电磁感应定律的理解例1如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1000匝、面积S＝2×10－2m2、电阻r＝1Ω.在线圈外接一阻值为R＝4Ω的电阻．把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示．求：(1)0～4s内，回路中的感应电动势．(2)t＝5s时，a、b两点哪点电势高？(3)t＝5s时，电阻R两端的电压U.变式1如图甲为某中学物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作的一个“特斯拉线圈”．其原理如图乙所示，线圈匝数为n，面积为S，若在t时间内，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端的电势差的大小 (

)【答案】B

对于磁通量的变化量和磁通量的变化率来说，穿过一匝线圈和穿过n匝线圈是一样的，而感应电动势则不一样，感应电动势与匝数成正比．运用E＝Blv时应注意的四点导线切割磁感线时的感应电动势E＝Blv正交性本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直瞬时性若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势例2如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝0.50m，左端接一电阻R＝0.20Ω，磁感应强度B＝0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，导体棒ac(长为L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．当ac棒以v＝4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ac棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小．变式2水平平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面，如图所示．一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计．当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻R的电流强度为 (

)【答案】B

导线切割磁感线产生的感应电动势，可利用公式E＝Blv计算时，l应是等效长度，即导体垂直切割磁感线的长度．核心素养应用1．“杆＋导轨＋电阻”模型“杆＋导轨＋电阻”模型是电磁感应中的常见模型，选择题和计算题均有考查．该模型以单杆或双杆在导体轨道上做切割磁感线运动为情境，综合考查电路、动力学、功能关系等知识．在处理该模型时，要以导体杆切割磁感线的速度为主线，由楞次定律、法拉第电磁感应定律和欧姆定律分析电路中的电流，由牛顿第二定律分析导体杆的加速度及速度变化，由能量守恒分析系统中的功能关系．电磁感应与电路例3如图所示，固定放置在水平面内的光滑平行金属导轨宽为L＝0.4m，金属棒ab置于导轨上，并与导轨垂直，整个装置位于方向竖直向下、磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，电阻R＝0.09Ω，ab电阻为r＝0.01Ω，导轨电阻忽略不计，当ab在水平向右的恒力F作用下以v＝2.5m/s的速度向右匀速运动时，求：(1)ab

中的感应电动势多大？(2)通过电阻R的电流大小和方向．(3)恒力F的大小．例4将长约15m的铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，拉开形成一个长回路．面对面站的两位同学像甩跳绳那样以每秒4～5圈的频率摇荡半个回路，如图所示．观察电流计指针的摆动情况并解释原因．换一个站位方向，再试一试．两位同学沿南北方向站立还是沿东西方向站立时实验现象更明显？这是为什么呢？【答案】见解析【解析】由题意知，摇荡半个回路，当其向下摇时，穿过整个回路的磁通量减小，则回路中产生感应电流通过电流计；当其向上摇时，穿过整个回路的磁通量增大，则回路中也产生感应电流通过电流计．根据楞次定律可知，此时通过电流计的感应电流方向与当其向下摇时产生的感应电流方向相反，因此观察电流计指针是左右摆动的．由于地磁场是从地球的南极附近经空中指向地球北极附近，根据法拉第电磁感应定律可知，当两位同学沿东西方向站立时，磁通量的变化最快，所以产生的感应电动势更大，电流计指针偏转更明显．小练·

随堂巩固1．如图所示，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，下列结论不正确的是 (

)【答案】B2．(2022年惠州月考)如图所示，a、b是同一种导线制成的粗细均匀的闭合导线环，两导线环的半径之比为4∶5，其中仅在a环所围区域内有方向垂直于纸面向里的匀强磁场．当该磁场均匀变化时，a、b两环内的感应电流之比为

(

)A．1∶1 B．4∶5C．5∶4 D．16∶25【答案】C3．(2022年三亚华侨中学检测)如图所示，水平桌面上放置电阻不计、长度分别为l1、l2(l2>l1)的直金属棒ab和bc连接而成的直角金属框，金属框处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中．当金属框以大小为v的速度沿着bc方向匀速移动时，直角金属架两端的电压为 (

)A．Bl1vB．Bl2vC．B(l1＋l2)vD．B(l2－l1)v【答案】A【解析】当金属架以速率v沿着bc方向匀速移动时，ab边切割磁感线，产生的感应电动势为E＝Bl1v，bc边不切割磁感线，不产生感应电动势．由于金属架中没有感应电流，所以ac两端的电压等于ab产生的感应电动势，为

U＝E＝Bl1v，故选A．4．(多选)如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距L＝0.4m，导轨所在平面与水平面的夹角为30°，其电阻不计．把完全相同的两金属棒(长度均为0.4m)ab、cd分别垂直于导轨放置，并使棒的两端都与导轨良好接触．已知两金属棒的质量均为m＝0.1kg、电阻均为R＝0.2Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.5T．当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时，金属棒cd恰好能保持静止(g取10m/s2)，则 (

)A．F的大小为0.5NB．金属棒ab产生的感应电动势为1.0VC．ab棒两端的电压为1.0VD．ab棒的速度为5.0m/s【答案】BD【解析】对于cd棒有mgsinθ＝BIL，解得回路中的电流I＝2.5A，所以回路中的感应电动势E＝2IR＝1.0V,B正确；Uab＝IR＝0.5V,C错误；对于ab棒有F＝BIL＋mgsinθ，解得F＝1.0N,A错误；根据法拉第电磁感应定律有E＝BLv，解得v＝5.0m/s,D正确．5．(2022年南昌大学附属中学期末)如图甲所示，一圆形金属线圈面积为S＝0.2m2，电阻r＝0.1Ω.线圈两端a、b与阻值为R＝0.4Ω的电阻组成闭合回路，导线电阻忽略不计．线圈处