【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第2章2第1课时法拉第电磁感应定律的理解和基本应用课件

第二章2第1课时法拉第电磁感应定律的理解和基本应用基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标学习目标1.了解感应电动势的概念,会结合判断等效电源解决实际问题。(物理观念)2.能在问题情境中区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率,熟练应用法拉第电磁感应定律进行有关计算。(科学思维)3.会根据法拉第电磁感应定律推导公式E=Blv,并会利用其进行有关计算。(科学思维)基础落实·必备知识全过关一、感应电动势(1)定义:穿过闭合回路的磁通量发生了变化,闭合回路中就会产生感应电流,这说明电路中一定存在一种由

产生的电动势,这种电动势叫作感应电动势。

(2)特点: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;如果回路

,只要穿过回路的磁通量发生变化,虽然没有感应

产生,但感应

依然存在。

电磁感应没有闭合电流电动势二、电磁感应定律(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。(2)公式: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,磁通量的单位是韦伯,感应电动势的单位是

。

不一定闭合

伏情境链接

如图所示,在将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中:(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?(2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入,磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?提示

(1)磁通量变化相同,但磁通量变化的快慢不同,快速插入时比缓慢插入时指针偏转角度大。(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大,磁通量变化率也较大,指针偏转角度较大。易错辨析(1)穿过某闭合线圈的磁通量的变化量越大,产生的感应电动势就越大。(

)(2)感应电动势的大小与磁通量的大小有关。(

)(3)感应电动势E和磁通量Φ均与线圈匝数有关。(

)(4)穿过某一确定的闭合电路的磁通量变化越来越快,但闭合电路中的感应电流可能不变。(

)××××重难探究·能力素养全提升探究点一法拉第电磁感应定律的理解导学探究电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁铁附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势吗?提示

由法拉第电磁感应定律

可知,增加线圈匝数n可以增大线圈的感应电动势。知识归纳1.Φ、ΔΦ与

的比较

比较项磁通量(Φ)磁通量的变化量(ΔΦ)磁通量的变化率注意若穿过某个面有方向相反的磁场,应考虑相反方向的磁通量相互抵消计算时注意磁通量的正负值既不表示磁通量的大小,也不表示变化的多少。在Φ-t图像中,可用图线的斜率表示应用体验【例1】

(2023河南高二期末)如图所示,面积为S的N匝闭合线圈abcd水平放置,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面与磁场的夹角为45°。现将线圈以ab边为轴以角速度ω沿顺时针转动90°,则(

)A.线圈水平时,线圈中磁通量为

NBSB.线圈转动90°过程中,线圈中磁通量变化量为0C.线圈转动过程中,感应电流先沿adcba后沿abcdaD.线圈转动90°过程中,线圈中平均电动势为

NBSωD对点演练1(2023内蒙古包头市第四中学高二期末)穿过同一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示,下列关于回路中感应电动势的论述正确的是(

)A.图甲中,回路产生恒定不变的感应电动势B.图乙中,回路产生的感应电动势一直在变大C.图丙中,回路在0~t1时间内产生的感应电动势大于在t1~t2时间内产生的感应电动势D.图丁中,回路产生的感应电动势先变大后变小C解析

根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势与磁通量的变化率成正比,即

,结合数学知识可知,穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率k=。图甲中,磁通量Φ不变,回路中无感应电动势,A错误;图乙中,磁通量Φ随时间t均匀增大,图像的斜率不变,所以回路中产生的感应电动势不变,B错误;图丙中,回路在0~t1时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率的绝对值大于t1~t2时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率的绝对值,所以在0~t1时间内产生的感应电动势大于在t1~t2时间内产生的感应电动势,C正确;图丁中,磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率先变小后变大,所以感应电动势先变小后变大,D错误。探究点二法拉第电磁感应定律的应用导学探究如图所示,半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,磁场区域的半径为r,已知弹性螺旋线圈的电阻为R,线圈与磁场区域的圆心相同。保持磁场不变,线圈的半径由2r变到3r的过程中,线圈中会产生感应电流吗?保持磁场区域的半径不变,使磁感应强度大小随时间变化的关系式为B=kt,则线圈中感应电流I的大小是多少?提示

线圈中不会产生感应电流;知识归纳应用体验【例2】

(2023四川成都高二期末)如图所示,用两段材料、长度、粗细均相同的导线分别绕制成P、Q两个闭合正方形线圈,所在区域有方向垂直于线圈平面向外的匀强磁场,磁感应强度随时间均匀减小,已知线圈匝数比为nP∶nQ=1∶2,边长比为LP∶LQ=2∶1,则P、Q线圈中(

)A.感应电流均沿顺时针方向B.同一时刻磁通量大小之比ΦP∶ΦQ=2∶1C.感应电动势大小之比EP∶EQ=4∶1D.感应电流大小之比IP∶IQ=2∶1D解析

磁感应强度随时间均匀减小,则穿过线圈的磁通量减小,所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应为垂直纸面向外,根据安培定则可以判断感应电流沿逆时针方向,故A错误;根据Φ=BS可知同一时刻磁通量大小之比为ΦP∶ΦQ=SP∶SQ==4∶1,故B错误;感应电动势大小对点演练2(2023山东济南高二开学考试)将一根绝缘硬质细导线绕成如图所示的闭合线圈,其中大圆半径为R,小圆半径为r。大圆处在垂直线圈平面向里的磁场中,小圆处在垂直线圈平面向外的磁场中。两磁场的磁感应强度大小均为B,且B=B0+kt,B0和k均为常量,则线圈中总的感应电动势大小为(

)

A.kπr2

B.kπR2C.kπ(R2-r2) D.kπ(R2+r2)D解析

左右两侧磁场均均匀增加,根据楞次定律可知,左右两侧圆环产生的感应电动势方向相同,则线圈中总的感应电动势大小为学以致用·随堂检测全达标12341.(法拉第电磁感应定律的理解)(多选)(2023重庆巴蜀中学高二校考)如图甲所示,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,图中箭头所示方向为磁感应强度的正方向,其磁感应强度B随时间按图乙所示规律变化,螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,下列说法正确的是(

)A.在t1~t2时间内,L有收缩趋势B.在t2~t3时间内,L有扩张趋势C.在t2~t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流D.在t3~t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流AD解析

根据法拉第电磁感应定律可知

,由题图乙可知,在t1~t2时间内,外加磁场磁感应强度增大且增大得越来越快,则在导线框中产生沿顺时针方向的感应电流且大小增大,该电流激发的磁场强度增大,故L有收缩趋势,A正确;在t2~t3时间内,外加磁场磁感应强度的变化是均匀的,则在导线框中产生沿逆时针方向的感应电流且大小不变,L中无感应电流产生,L的面积没有变化,B、C错误;在t3~t4时间内,外加磁场磁感应强度减小且减小得越来越慢,则在导线框中产生沿顺时针方向的感应电流且大小减小,该电流激发垂直纸面向里的磁场减小,故由楞次定律可判断圆环L内有顺时针方向的感应电流,D正确。123412342.(法拉第电磁感应定律的应用)(多选)(2023天津实验中学高二期末)如图甲所示,20匝的金属线圈(图中只画了2匝)电阻为r=2Ω,两端a、b与R=8Ω的电阻相连。线圈内有垂直线圈平面向里的磁场,磁通量按图乙所示规律变化,则(

)A.通过电阻R的电流方向为a→bB.线圈产生的感应电动势为5VC.电阻R两端的电压为8VD.0~0.1s内,通过线圈导线横截面的电荷量为0.1CACD1234解析

题中线圈相当于电源,由楞次定律可知a相当于电源的正极,b相当于电源的负极,通过电阻R的电流方向为a→b,故A正确;由法拉第电磁感应定律得E==10

V,故B错误;由闭合电路欧姆定律得I==1

A,由部分电路欧姆定律得U=IR=8

V,故C正确;0~0.1

s内,通过线圈导线横截面的电荷量为q=It=1×0.1

C=0.1

C,故D正确。12343.(法拉第电磁感应定律的理解和应用)(多选)(2023广东深圳高二期末)闭合回路由电阻R与导线组成,其内部磁场的磁感应强度按图乙所示的B-t图像变化,方向如图甲所示,则回路中(

)A.磁通量均匀增大B.电流方向为逆时针方向C.磁通量的变化率保持不变D.电阻R两端的电压越来越大AC1234解析

由磁通量公式Φ=BS可知,S不变,B随时间均匀增大,所以磁通量均匀增大,A正确;由楞次定律可知,感应电流磁场与原磁场方向相反,感应电流磁场垂直纸面向里,由右手螺旋定则可知感应电流是顺时针方向,B错误;由图乙知B随时间均匀增大,其变化率保持不变,C正确;由法拉第电磁感应定律

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