高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律教案配套ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律教案配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，电磁感应，感应电动势，变化率，Blv，Blvsinθ，课内互动探究，探究，法拉第电磁感应定律等内容，欢迎下载使用。

2．法拉第电磁感应定律
第1课时　法拉第电磁感应定律
 1．物理观念：理解法拉第电磁感应定律，并能应用其解决简单的实际问题。能够应用E＝Blvsin α计算导体切割磁感线时的感应电动势。2．科学思维：经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法；经历推理得出E＝Blvsin θ的过程，体会辩证唯物主义的方法和观点。3．科学探究：通过实验理解法拉第电磁感应定律。4．科学态度与责任：了解法拉第电磁感应定律在发电机中的应用。
1．感应电动势(1)在_______________现象中产生的电动势。(2)产生感应电动势的那部分导体相当于_________。(3)在电磁感应现象中，只要闭合回路中有感应电流，这个回路就一定有__________________；回路断开时，虽然没有感应电流，但__________________依然存在。2．法拉第电磁感应定律(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)表达式：E＝_________(单匝线圈)，E＝____________(多匝线圈)。
『判一判』(1)在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。(　 　)(2)磁通量越大，磁通量的变化量也越大。(　 　)(3)穿过某电路的磁通量变化量越大，产生的感应电动势就越大。(　 　)(4)穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大。(　 　)(5)穿过线圈的磁通量等于零，所产生的感应电动势就一定为零。(　 　)
『选一选』(多选)(2022·广东广州高二期末)如图所示实验装置，竖直放置的玻璃管上套有一线圈，其两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止自由下落，穿过线圈时记录电压表示数。保持其他量不变，仅分别改变下列四个选项的物理量，对应电压表示数变化正确的是(　 　)A．减小线圈与磁体的距离，电压表示数变小B．增加线圈与磁体的距离，电压表示数变小C．减小线圈的匝数，电压表示数变大D．增加线圈的匝数，电压表示数增大
解析：减小线圈与磁体的距离时，磁体穿过线圈的速度减小，引起的磁通量变化率减小，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势减小，所以电压表示数变小，A正确；增加线圈与磁体的距离时，磁体穿过线圈的速度增加，引起的磁通量变化率增大，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势增大，所以电压表示数变大，B错误；减小线圈的匝数，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势减小，所以电压表示数变小，C错误；增加线圈的匝数，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势增大，所以电压表示数变大，D正确。
1．垂直切割导体棒垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时如图所示，E＝____________。
2．非垂直切割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，如图所示，E＝_________________________。
『判一判』(6)动生电动势(切割磁感线产生的电动势)产生的原因是导体内部的自由电荷受到洛伦兹力的作用。(　 　)(7)右手定则判断的就是感应电动势内部电流方向。(　 　)(8)只要导体棒做切割磁感线运动，导体棒中就产生感应电动势，与电路是否闭合无关。(　 　)
『想一想』如图所示，甲图中导体棒(有电阻)沿水平导轨向右做切割磁感线运动，乙图中磁铁靠近线圈时，电路中均产生了感应电流。
(1)甲图电路中哪部分相当于电源？a、b两端哪端电势高？(2)乙图电路中哪部分相当于电源？a、b两端哪端电势高？
答案：(1)导线ab相当于电源，a端电势高(2)线圈ab相当于电源，b端电势高解析：(1)导线ab向右切割磁感线，产生感应电动势。导线ab相当于电源，a是电源的正极。(2)当磁铁靠近线圈时，线圈中磁通量增加，产生感应电动势，线圈ab相当于电源，b是电源的正极。
情|境|导|入如图所示，我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。
(1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？(2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？(3)在图中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？
(1)金属棒上电流的方向；(2)感应电动势的大小；(3)物体刚好离开地面的时间(g取10 m/s2)。
思路引导：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于变化率是定值，因此E、I均为恒量。但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。
答案：(1)电流由a到d　(2)0.08 V　(3)5 s
(2023·遵义高二阶段练习)如图甲所示，螺线管匝数n＝1 200，横截面积S＝0.01 m2，螺线管导线电阻r＝0.5 Ω，电阻R＝9.5 Ω。螺线管内部区域可视为存在水平方向的匀强磁场，以水平向右为正方向，磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是(　 　)
A．通过电阻R的感应电流方向从D到CB．回路中感应电流逐渐增大C．电阻R两端的电压为0.36 VD．0～2 s内回路中的电流为0.72 A
导线切割磁感线时的感应电动势
据报道，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验，实验取得部分成功，航天飞机在地球赤道上空离地面约3 000 km处，由航天飞机发射一颗卫星，携带一根长20 km的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。
卫星悬绳发电的实验原理是什么？发电电压大小跟哪些因素有关呢？提示：导线切割磁感线产生感应电动势；与磁感应强度B，导线的有效切割长度l及垂直切割速度v有关。
要|点|提|炼1.平动切割(1)计算公式：E＝Blv(B⊥v)。(2)理解E＝Blv的“四性”。①正交性B⊥l⊥v时，E＝BlvB与v成θ时，E＝Blvsin θB∥v时，E＝0②瞬时对应性：通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势。
③有效性：公式E＝Blv中l的有效长度如图所示，导体切割磁感线的情况应取与B和v垂直的等效直线长度，即等于a、b连线的长度。④相对性：E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系。
典|例|剖|析 如图所示，MN、PQ为两条平行放置的金属导轨，导轨左端接电阻R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面。金属棒ab接触良好地斜放在两导轨之间，与导轨的夹角θ为60°，两个触点之间的长度为L，电阻为r。若金属棒ab以速度v水平向右匀速运动，不计导轨的电阻，则通过金属棒的电流为多大？a、b之间的电压为多大？
易错点1：易忽略电表改装原理 (2023·安徽宿州高二下期中)如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。ac、bc两边分别串有电压表、电流表，当金属框绕ab边逆时针转动时，下列判断正确的是(　 　)A．电流表没有读数，b、c电势相等B．电流表有读数，b、c电势不相等C．电压表无读数，a、c电势不相等D．电压表有读数，a、c电势不相等
易错分析：电压表是由电流表改装而成的，电压表的指针实际指示的是通过表头的电流大小，回路中没有感应电流时，电压表没有示数。正确解答：金属框bc、ac边做切割磁感线运动，产生感应电动势，Ubc、Uac不为零，b、c电势不相等，a、c电势不相等，但运动的过程中穿过金属框的磁通量始终为零，故金属框中无电流，电流表没有读数，同时电压表也没有读数；A、B、D错误，C正确。
易错点2：易混淆电动势与电势差、不能正确理解有效面积S
易错分析：本题有两个易错点：一是误认为法拉第电磁感应定律中的面积S为圆环的实际面积，实际上S为有效面积，即包含磁场的那部分面积；二是易混淆电势差的符号，电势差是标量，有正负，当a点电势高于b点电势时，Uab>0，当a点电势低于b点电势时，Uab<0。
一、电磁感应定律1．(2023·四川广安二中高二阶段练习)下列关于电磁感应的说法中正确的是(　 　)A．只要导体与磁场发生相对运动，闭合导体内就一定产生感应电流B．导体在磁场中做平行磁感线的相对运动，导体两端就一定会产生电势差C．闭合回路中感应电动势的大小只与磁通量的变化快慢有关，而与回路的导体材料无关D．感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化成正比
解析：当闭合导体与磁场发生相对运动，若磁通量不变，则不会产生感应电动势，因此也没有感应电流，A错误；导体在磁场中做平行磁感线的相对运动，导体没有切割磁感线，导体两端不会产生电势差，B错误；闭合回路中感应电动势取决于穿过闭合回路的磁通量的变化率，即磁通量的变化快慢，与回路的导体材料无关，C正确；感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化率成正比，故D错误。选C。
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Φ随时间t的变化图像如图所示，则(　 　)A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B．在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零C．在t＝2×10－2s时，线圈中磁通量最大，感应电动势最小D．在t＝1×10－2s时，线圈中磁通量最小，感应电动势最大
解析：在t＝0时，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，A错误；在0～2×10－2s时间内，磁通量的变化量为磁通量最大值的2倍，则线圈中感应电动势的平均值不为零，B错误；在t＝2×10－2s时，线圈中磁通量最大，线圈与磁场垂直，磁通量的变化率最小，感应电动势最小，C正确；在t＝1×10－2s时，线圈中磁通量为零，最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，D正确。
3．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面的磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是(　 　)A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B．电阻R两端的电压随时间均匀增大C．电阻R两端的电压保持0.1 V不变D．通过电阻R的电流为0.02 A
二、导体切割磁感线时的感应电动势4．(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，半径为L。若从上向下看，圆盘以角速度ω顺时针转动，下列说法正确的有(　 　)
5．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B；纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：(1)感应电动势的大小E；(2)da两端的电势差Uda；(3)整个线框中产生的焦耳热Q。