2022-2023學(xué)年新教材高中物理第二章電磁感應(yīng)2法拉第電磁感應(yīng)定律課件新人教版選擇性必修第二冊

第二章電磁感應(yīng)2．法拉第電磁感應(yīng)定律課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究課堂達(dá)標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．感應(yīng)電動勢(1)在__________現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。

(2)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于______。(3)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要閉合回路中有感應(yīng)電流，這個回路就一定有____________；回路斷開時，雖然沒有感應(yīng)電流，但____________依然存在。電磁感應(yīng)知識點1電磁感應(yīng)定律電源感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢2．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的________成正比。(2)表達(dá)式：E＝________(單匝線圈)，E＝_____(多匝線圈)。變化率1．垂直切割導(dǎo)體棒垂直于磁場運動，B、l、v兩兩垂直時如圖所示，E＝_____。2．非垂直切割導(dǎo)線的運動方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時，如圖所示，E＝_________。Blv

知識點2導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢Blvsinθ

思考辨析『判一判』(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有感應(yīng)電動勢，就一定有感應(yīng)電流。

(

)(2)磁通量越大，磁通量的變化量也越大。 (

)(3)穿過某電路的磁通量變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大。

(

)(4)穿過線圈的磁通量的變化率越大，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大。

(

)×

×

×

√

(5)穿過線圈的磁通量等于零，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定為零。

(

)(6)動生電動勢(切割磁感線產(chǎn)生的電動勢)產(chǎn)生的原因是導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷受到洛倫茲力的作用。

(

)×

√

『選一選』如圖所示，某實驗小組在操場上做搖繩發(fā)電實驗。長導(dǎo)線兩端分別連在靈敏電流表的兩個接線柱上，形成閉合電路。兩位同學(xué)以每2秒約3圈的轉(zhuǎn)速勻速搖動AB段導(dǎo)線。假定被搖動的導(dǎo)線由水平位置1按圖示方向第一次運動到豎直位置2的過程中，磁通量的變化量約為10－4Wb，則該過程回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢約為 (

)A．2×10－4V B．2.7×10－4VC．3×10－4V D．6×10－4VD

『想一想』如圖所示，甲圖中導(dǎo)體棒(有電阻)沿水平導(dǎo)軌向右做切割磁感線運動，乙圖中磁鐵靠近線圈時，電路中均產(chǎn)生了感應(yīng)電流。(1)甲圖電路中哪部分相當(dāng)于電源？a、b兩點哪點電勢高？(2)乙圖電路中哪部分相當(dāng)于電源？a、b兩點哪點電勢高？答案：(1)導(dǎo)線ab相當(dāng)于電源，a端電勢高(2)線圈ab相當(dāng)于電源，b端電勢高解析：(1)導(dǎo)線ab向右切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。導(dǎo)線ab相當(dāng)于電源，a是電源的正極。(2)當(dāng)磁鐵靠近線圈時，線圈中磁通量增加，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，線圈ab相當(dāng)于電源，b是電源的正極。課內(nèi)互動探究探究如圖所示，磁鐵迅速插入線圈或緩慢插入線圈，電流計指針偏轉(zhuǎn)有何不同？提示：磁鐵迅速插入線圈時，指針偏轉(zhuǎn)角度大。法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用情景導(dǎo)入1．表述電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。要點提煉物理量單位物理意義計算公式磁通量ΦWb表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少Φ＝B·S⊥磁通量的變化量ΔΦWb表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多少ΔΦ＝Φ2－Φ1特別提醒(2020·廣東第二師范學(xué)院番禺附屬中學(xué)高二上學(xué)期期中)如圖所示，固定在勻強磁場中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L1＝0.5m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為L2＝0.8m，整個閉合回路的電阻為R＝0.2Ω，磁感應(yīng)強度為B0＝1T的勻強磁場豎直向下穿過整個回路。ad桿通過滑輪和輕繩連接著一個質(zhì)量為m＝0.04kg的物體，不計一切摩擦，現(xiàn)使磁場以＝0.2T/s的變化率均勻地增大。求：典例1典例剖析(1)金屬棒上電流的方向；(2)感應(yīng)電動勢的大??；(3)物體剛好離開地面的時間(g取10m/s2)。思路引導(dǎo)：本類問題中的恒量與變量必須分清楚，導(dǎo)體不動，磁場發(fā)生變化，產(chǎn)生感生電動勢，由于變化率是定值，因此E、I均為恒量。但ab桿受到的安培力隨磁場的增強而增大，根據(jù)力的變化判斷出重物剛好離開地面的臨界條件。答案：(1)電流由a到d

(2)0.08V

(3)5s1．(2020·北京市西城區(qū)高二上學(xué)期期末)如圖1所示，100匝的線圈(圖中只畫了2匝)兩端A、B與一個理想電壓表相連。線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場，線圈中的磁通量在按圖2所示規(guī)律變化。下列說法正確的是

(

)對點訓(xùn)練A．電壓表的示數(shù)為150V，A端接電壓表正接線柱B．電壓表的示數(shù)為50.0V，A端接電壓表正接線柱C．電壓表的示數(shù)為150V，B端接電壓表正接線柱D．電壓表的示數(shù)為50.0V，B端接電壓表正接線柱答案：B

探究據(jù)報道，1992年7月，美國“阿特蘭蒂斯”號航天飛機進行了一項衛(wèi)星懸繩發(fā)電實驗，實驗取得部分成功，航天飛機在地球赤道上空離地面約3000km處，由航天飛機發(fā)射一顆衛(wèi)星，攜帶一根長20km的金屬懸繩，使這根懸繩與地磁場垂直，做切割磁感線運動。導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢情景導(dǎo)入衛(wèi)星懸繩發(fā)電的實驗原理是什么？發(fā)電電壓大小跟哪些因素有關(guān)呢？提示：導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；與磁感應(yīng)強度B，導(dǎo)線的有效切割長度l及垂直切割速度v有關(guān)。1．對公式E＝Blvsinθ的理解(1)該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用來求導(dǎo)體運動速度為v時的瞬時電動勢，若v為平均速度，則E為平均電動勢。(2)當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時，E＝Blv；當(dāng)有任意兩個量的方向平行時，E＝0。(3)式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度。如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長度，即ab的長度。要點提煉若磁場本身在變化的同時，電路中還有一部分導(dǎo)體切割磁感線運動，則上述兩種情況都同時存在，應(yīng)分別分析，總電動勢等于感生電動勢和動生電動勢的和或差。特別提醒

如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的磁感應(yīng)強度的大小為B的勻強磁場中繞圓心O點以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，圓盤的圓心和邊緣間接有一個阻值為R的電阻，則通過電阻R的電流的大小和方向分別為(金屬圓盤的電阻不計) (

)典例2典例剖析C

思路引導(dǎo)：將金屬圓盤看成無數(shù)條金屬幅條組成的，這些幅條切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流。2．(多選)如圖所示，在國慶70周年閱兵盛典上，我國預(yù)警機“空警—2000”在天安門上空時機翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自東向西飛行，該機的翼展(兩翼尖之間的距離)為50m，北京地區(qū)地磁場的豎直分量向下，大小為4.7×10－5T，則

(

)A．兩翼尖之間的電勢差為0.29VB．兩翼尖之間的電勢差為2.9VC．飛行員左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢高D．飛行員左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢低對點訓(xùn)練AC

解析：E＝BLv＝4.7×10－5×50×125V≈0.29V，由右手定則知飛行員左方翼尖電勢高，故選AC。核心素養(yǎng)提升電磁感應(yīng)中的圖像問題1．圖像類型在電磁感應(yīng)問題中，很多問題與圖像結(jié)合在一起，如感應(yīng)電動勢——時間的圖像、磁通量——時間的圖像、電流——時間的圖像等。2．常見的兩類圖像問題(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像；(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。3．注意的事項(1)電磁感應(yīng)中的圖像定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系。(2)在圖像中E、I、B等物理量的方向通過物理量的正、負(fù)來反映。(3)畫圖像要注意縱、橫坐標(biāo)的單位長度、定義及表達(dá)。

矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直。規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流i的正方向，下列各圖中正確的是

(

)D

案例

課堂達(dá)標(biāo)檢測1．(多選)(2021·安徽省池州市第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)科考人員在北極乘車行進，由于地磁場的作用，汽車后輪輪軸(如圖所示)的左、右兩端電勢高低的情況是

(

)A．從東向西運動，左端電勢較高B．從東向西運動，右端電勢較高C．從西向東運動，左端電勢較高D．從西向東運動，右端電勢較高AC

解析：地球北極的磁場向下，無論汽車從東向西運動，還是從西向東運動，汽車后輪輪軸切割磁感線，由右手定則可知，汽車的左端電勢較高，故A、C正確。2．(2021·湖北省武漢市高二下學(xué)期期中聯(lián)考)一線圈匝數(shù)為n＝10匝，線圈電阻r＝2.0Ω，在線圈外接一個阻值R＝3.0Ω的電阻，如圖甲所示。線圈內(nèi)有垂直紙面向里的磁場，線圈內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是

(

)A．線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為10VB．R兩端電壓為5VC．電路中消耗的總功率為5WD．通過R的電流大小為2.5AC

3．(2020·江蘇省蘇州市高二上學(xué)期期末)磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其E－t關(guān)系如圖所示。如果只將刷卡速度改為，線圈中的E－t關(guān)系可能是

(

)D

解析：根據(jù)感應(yīng)電動勢公式E＝BLv可知，其他條件不變時，感應(yīng)電動勢與導(dǎo)體的切割速度成正比，只將刷卡速度改為，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值將變?yōu)樵瓉淼模趴ㄍㄟ^刷卡器的時間t＝與速率成反比，所用時間變?yōu)樵瓉淼?倍。故D正確。4.(2021·浙江省紹興市高二調(diào)研)如圖，邊長L＝20cm的正方形線框abcd共有10匝，靠著墻角放置，線框平面與地面的夾角α＝30°。該區(qū)域有磁感應(yīng)強度B＝0.2T、水平向右的勻強磁場?，F(xiàn)將cd邊向右拉動，ab邊經(jīng)0.1s著地。在這個過程中線框中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢的大小與方向是

(

)A．0.8V方向：adcb

B．0.8V方向：abcdC．0.4V方向：adcb

D．0.4V方向：abcdC

5．(2020·天津市南開中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示，兩足夠長