高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册法拉第电磁感应定律图片ppt课件

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1.知道什么是感应电动势。2.通过实验，理解法拉第电磁感应定律，会用法拉第电磁感应定律解答有关问题。3.掌握导线切割磁感线产生的感应电动势大小的求解方法。
知识点二　导线切割磁感线的感应电动势
知识点一　电磁感应定律
知识点三　平均感应电动势和瞬时感应电动势的求解
如图所示，将螺线管用导线与电表连接，依次用同种规格的1根、2根及3根条形磁铁分别快速和慢速插入或拔出螺线管，并以定性描述的方式(如很大、较大、较小等)，将实验结果填入表中。
分析上面的实验结果，可以得到什么实验结论？
1.感应电动势(1)由__________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相当于______。(2)在电磁感应现象中，闭合回路中的感应电流也由感应电动势和回路的电阻决定。(3)如果回路没有闭合，只要穿过回路的磁通量发生变化，虽然没有感应电流产生，但____________依然存在。
2.法拉第电磁感应定律 (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________成正比。
(3)在国际单位制中，磁通量的单位是______，感应电动势的单位是伏特。
例1 n匝线圈放在如图所示变化的磁场，线圈平面与磁场方向垂直，线圈的面积为S，则下列说法正确的是(　　)
A.0～1 s内线圈的感应电动势在均匀增大B.1～2 s内感应电流最大C.0.5 s末与2.5 s末线圈的感应电流方向相反D.第4 s末的感应电动势为0
训练1 水平面上有一个1 000匝的线圈，线圈的电阻是10 Ω，线圈磁通量随时间变化如图所示，垂直线圈平面向下为磁场正方向，下列说法正确的是(　　)
A.线圈中的感应电动势随时间均匀变化B.磁通量变化率为175 VC.线圈中的电流为17.5 AD.从上往下看，线圈内的电流方向为顺时针方向
训练2 如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(　　)
A.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向
如图所示，把矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面跟磁感线垂直。试计算导体棒MN切割磁感线时的感应电动势。
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α时，如图乙所示，E＝____________________。
3.公式E＝BLv中L指有效切割长度，即导线垂直切割磁感线的长度
方法一：棒上各处速率不等，故不能直接用公式E＝BLv求感应电动势。由v＝ωr可知，棒上各点的线速度跟半径成正比，故可用棒的中点的速度作为平均切割速度代入公式计算。
训练3 如图所示，MN、PQ为两条平行放置的固定金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l，金属棒与导轨间的夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒的电流大小为(　　)
训练4 如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(　　)
例3 如图所示，导轨OM和ON都固定在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，AB⊥ON，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，匀强磁场的磁感应强度为0.2 T。求：
(1)第3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？(2)3 s内穿过回路的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？
解析　(1)第3 s末，夹在导轨间的导体长度为
(2)3 s内穿过回路的磁通量的变化量
3 s内回路中产生的平均感应电动势为
训练5 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(　　)
1.(电磁感应定律)如图所示，边长L＝20 cm的正方形线框abcd共有10匝，靠着墙角放置，线框平面与地面的夹角α＝30°。该区域有磁感应强度B＝0.2 T、水平向右的匀强磁场。现将cd边向右拉动，ab边经0.1 s着地。在这个过程中线框中产生的感应电动势的大小与感应电流方向是(　　)
A.0.8 V，方向adcbaB.0.8 V，方向abcdaC.0.4 V，方向adcbaD.0.4 V，方向abcda
2.(导线切割磁感线的感应电动势)如图所示，一电阻为R的导线弯成边长为L的等边三角形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于闭合回路所在的平面向里。在三角形导线以速度v向右匀速进入磁场的过程中，下列说法正确的是(　　)
4.(平均感应电动势和瞬时感应电动势的求解)如图所示，在空间内存在竖直向下的磁场，以地面O点为坐标原点，建立坐标系，磁感应强度随x坐标变化的关系为B＝kx，k为大于0的常数。一个长度为L的金属棒ab从z＝h处以速度v0水平抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，重力加速度为g，不计空气阻力。从金属棒开始抛出到落到z＝0处的过程中，下列说法正确的是(　　)
题组一　电磁感应定律1.(2023·重庆卷，2)某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为(　　)
题组二　导线切割磁感线的感应电动势2.如图甲、乙、丙、丁所示的四种情况中，金属导体中产生的感应电动势为BLv的是(　　)
A.乙、丁B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁D.只有乙
3.(2023·江苏卷，8)如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动，O、A、C点电势分别为φO、φA、φC，则(　　)
A.φO＞φCB.φC＞φAC.φO＝φAD.φO－φA＝φA－φC
解析　导体棒OA段旋转切割磁感线，根据右手定则可知φO＞φA，AC段不切割磁感线，属于等势体，φA＝φC，故φO＞φA＝φC，A正确，B、C、D错误。
4.歼－20战斗机为中国人民解放军研制的第四代战机。如图所示，机身长为L，机翼两端点C、D间的距离为d，现该战斗机在我国近海海域上空以速度v沿水平方向直线飞行，已知战斗机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两点间的电压大小为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　战斗机切割磁感线的长度为d，所以U＝Bdv；根据右手定则可知D点的电势高于C点的电势，选项D正确，A、B、C错误。
题组三　平均感应电动势和瞬时感应电动势的求解
5.(2022·河北卷，5) 将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为S1，小圆面积均为S2，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小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.kS1B.5kS2C.k(S1－5S2)D.k(S1＋5S2)
6.(2023·湖北卷，5)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103 T/s，则线圈产生的感应电动势最接近(　　)
V V VD.4.3 V
8.(多选)空间存在方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内(　　)
9.如图所示，有一匝接在电容器两端的圆形导线回路，在圆形导线回路平面内存在着垂直此平面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，已知圆的半径r＝5 cm，电容C＝20 μF，当磁场的磁感应强度B以4×10－2 T/s的变化率均匀增加时，则(　　)
A.电容器a板带正电，电荷量为2π×10－9 CB.电容器a板带负电，电荷量为2π×10－9 CC.电容器b板带正电，电荷量为4π×10－9 CD.电容器b板带负电，电荷量为4π×10－9 C
10.(2023·辽宁卷，4)如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是(　　)
11.如图所示，倾角为α的光滑固定导轨上端接入一定值电阻，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B1，恒定不变；区域Ⅱ中磁场随时间按B2＝kt变化。一质量为m、电阻为r的金属杆穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止(金属杆所受安培力沿斜面向上)。试求：
(1)通过金属杆的电流大小；(2)定值电阻的阻值为多大？