高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 法拉第电磁感应定律多媒体教学ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 法拉第电磁感应定律多媒体教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了电磁感应，电动势，变化率，BLvΔt，BLv，Blvsinθ，右手定则，安培力等内容，欢迎下载使用。

一、法拉第电磁感应定律1．填一填(1)感应电动势：在 现象中产生的电动势。(2)感应电动势与感应电流的关系① 电路中有感应电动势就有感应电流。②电路不闭合，则没有感应 ，但仍有感应 。
(3)影响感应电动势大小的因素①实验装置②实验记录
2．判一判(1)电路中有感应电动势，一定产生感应电流。( )(2)穿过某回路的磁通量越大，产生的感应电动势就越大。( )(3)闭合电路垂直放入磁场中，当磁感应强度很大时，感应电动势可能为0。( )3．想一想感应电动势和磁通量都和线圈的匝数成正比吗？提示：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。
(3)等效电源切割磁感线的导线等效为一个电源，其电流方向由负极流向正极，可由 判断导线的电流方向。(4)导线切割磁感线过程的能量转化 ①导线切割磁感线产生的电能是通过其他外力克服 做功转化而来的， 克服 做了多少功，就有多少电能产生。 ②电能又通过 做功转化为其他形式的能，整个过程遵守能量守恒定律。
2．判一判(1)只要导体棒的速度方向与磁场方向垂直，导体棒运动产生的电动势即为E＝BLv。 ( )(2)闭合电路在匀强磁场中做切割磁感线的运动，电路中就一定有感应电流。( )(3)如图所示，导体棒平动切割磁感线产生的电动势为BLv。 ( )
3．选一选如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直金属导轨所在平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E1∶E2分别为(　　)A．c→a,2∶1　　　　　　B．a→c,2∶1C．a→c,1∶2 D．c→a,1∶2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，故选项C正确。答案：C　
b．物理意义：揭开了机械能转化为电能的序幕。(3)航母阻拦技术①阻拦索阻拦模型a．示意图b．缺点：对阻拦索的硬度和韧性要求较高，制造难度大，且易出现疲劳和老化等问题。
②电磁阻拦模型a．示意图b．工作原理：飞机着舰后拉着金属棒一起做切割磁感线运动，受到安培力的阻碍作用，从而使飞机快速停止。c．优点：减少了对阻拦索的依赖，提高了飞机着舰的安全性与可靠性。
2．判一判(1)汽车通过“电子眼”处的速度越大，线圈中的电流越大，汽车通过两线圈间的时间越短。( )(2)法拉第圆盘发电机转动时，圆盘中心的电势高于圆盘边缘的电势。( )(3)飞机着舰的速度越大，其后拖着的金属棒产生的阻力也越大。( )
探究(一)　　法拉第电磁感应定律的理解及应用[问题驱动] 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？提示：线圈中的磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同。快速插入时电流表指针偏转角度较大。　　　　
　典例1 如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1 000匝、面积S＝2×10－2 m2、电阻r＝1 Ω。在线圈外接一阻值为R＝4 Ω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)0～4 s内，回路中的感应电动势；(2)t＝5 s时，a、b两点哪点电势高；(3)t＝5 s时，电阻R两端的电压U。
【素养训练】1．(2021·惠州高二检测)下列说法正确的是(　　)A．线圈中的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势就越大B．线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势就越大C．线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势就越大D．线圈放在磁场越强的地方，线圈中产生的感应电动势就越大解析：线圈中磁通量的改变量越大，不能得出磁通量的变化率越大，所以感应电动势不一定越大，故A错误；线圈中磁通量变化越快，即磁通量的变化率越大，所以感应电动势一定越大，B正确；穿过线圈的磁通量越大，不能得出磁通量的变化率越大，所以感应电动势不一定越大，故C错误；感应电动势和磁感应强度的大小无关，D错误。答案：B　
2．(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示，则(　　)A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B．在t＝1×10－2 s时，感应电动势最大C．在t＝2×10－2 s时，感应电动势为零D．在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
典例2　如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T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＝4.0 m/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。
[解题指导]　本题可按以下思路进行分析：
(3)ac棒受到的安培力大小为F安＝BIL＝0.40×4.0×0.50 N＝0.80 N，由左手定则知，安培力方向水平向左。由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F外＝F安＝0.80 N，方向水平向右。[答案]　(1)0.80 V　(2)4.0 A　(3)0.80 N
导体棒切割磁感线产生的电动势的基本步骤(1)导体棒切割磁感线，导体棒充当电路中的电源。(2)B、v、L两两垂直。(3)不垂直时要找有效部分。
【素养训练】1. 歼-20战斗机是中航工业成都飞机工业集团公司研制的第五代战斗机，如图所示，机身长为L，机翼两端点C、D的距离为d。歼-20在我国近海海域上空以速度v沿水平方向直线飞行，已知歼-20所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为B，C、D两点间的电压为U。则(　　)A．U＝BLv，C点电势高于D点电势B．U＝BLv，D点电势高于C点电势C．U＝Bdv，C点电势高于D点电势D．U＝Bdv，D点电势高于C点电势
解析：歼-20在北半球的上空以速度v水平飞行，切割地磁场磁感应强度的竖直分量，切割的长度等于机翼两端点间的距离，所以U＝Bdv，根据右手定则可知，感应电动势的方向由C指向D，所以D点的电势高于C点的电势，故D正确，A、B、C错误。答案：D　
2. 一根弯成直角的导线放在B＝0.4 T的匀强磁场中，如图所示，ab＝30 cm，bc＝40 cm，当导线以5 m/s的速度做切割磁感线运动时，可产生的最大感应电动势的值为 (　　)A．1.4 V　　　　　　　　B．1.0 VC．0.8 V D．0.6 V解析：由题易得ac＝50 cm，当切割磁感线的有效长度L＝ac＝50 cm时，产生的感应电动势最大，最大值Em＝BLv＝1.0 V，选项B正确。答案：B　
探究(三)　　平均电动势与瞬时电动势的求解【重难释解】平均电动势与瞬时电动势的比较
典例3 如图所示，边长为0.1 m的正方形线圈ABCD在大小为0.5 T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动。初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过1 s线圈转过了90°，求：(1)线圈在1 s时间内产生的感应电动势的平均值；(2)线圈在1 s末时的感应电动势大小。
【素养训练】1．(2021·深圳高二检测)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，下列结论错误的是(　　)
一、培养创新意识和创新思维1．(选自鲁科版新教材课后练习)(多选) 有一种非接触式电源供应系统，这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。其工作原理可用两个左右相邻或上下相对的线圈来说明，如图所示。下列说法正确的是 (　　)A．若线圈A中输入电流，则线圈B中会产生感应电动势B．只有线圈A中输入变化的电流，线圈B中才会产生感应电动势C．线圈A中电流越大，线圈B中感应电动势也越大D．线圈A中电流变化越快，线圈B中感应电动势越大
解析：根据感应电动势产生的条件，只有线圈A中输入变化的电流，线圈B中的磁通量才会发生变化，线圈B中才会产生感应电动势，且线圈A中电流变化越快，线圈B中磁通量变化也越快，线圈B中的感应电动势越大，故A、C错误，B、D正确。答案：BD　
2．(2021年1月新高考8省联考·福建卷)(多选)由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图(a)所示。其中，螺线管匝数为N，横截面积为S1；电容器两极板间距为d，极板面积为S2，板间介质为空气(可视为真空)。螺线管处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B随时间t变化的B­t图像如图(b)所示。一电荷量为q的颗粒在t1～t2时间内悬停在电容器中，重力加速度大小为g，静电力常量为k。则(　　)
二、注重学以致用和思维建模3. (2021·北京高二检测)如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实 验。把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上， 形成闭合回路。两个同学迅速摇动AB这段“绳”。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点。则下列说法正确的是 (　　)A．当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大B．当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大C．当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向BD．在摇“绳”过程中，A点电势总是比B点电势高
解析：当“绳”摇到最高点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，故A错误。当“绳”摇到最低点时，绳转动的速度与地磁场方向平行，不切割磁感线，感应电流最小，绳受到的安培力也最小，故B错误。当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从A流向B，故C正确。在摇“绳”过程中，当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向B，A点相当于电源的负极，B点相当于电源正极，则A点电势比B点电势低；当“绳”向上运动时，“绳”中电流从B流向A，B点相当于电源的负极，A点相当于电源正极，则B点电势比A点电势低，故D错误。答案：C　
4．(多选)某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用，他将一条形磁铁放在水平转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边。当转盘(及磁铁)转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时。按照这种猜测 (　　)
A．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化B．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化C．在t＝0.1 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值D．在t＝0.15 s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值解析：根据题图乙可知，t＝0.1 s时刻磁感应强度达到最大，并且突然从增大变为减小，变化率也达到最大，所以感应电流应该最大并且改变方向。故A、C正确。答案：AC　
5．(多选) 汽车上的小明突然不由自主地向前倾去，原来是遇到了红灯，汽车刹车。小明想，刹车过程中，汽车动能因摩擦转化为内能而无法再回收利用，何不在车厢底部靠近车轮处固定永久磁铁，在刹车时接通装在车轮上的线圈，这样就可以利用电磁感应原理，将汽车的一部分动能转化为电能，从而回收一部分能量。如图所示为小明的设计，扇形区域匀强磁场的磁感应强度为B，五个形状与磁场边界形状完全相同的线圈均匀地固定在车轮内侧，已知车轴到线圈内侧的距离为r1，到线圈外侧的距离为r2，车轮的半径为R，设某次刹车过程中某时刻的车速为v，则此时(　　)