人教版（2019）高中物理选修二第二章第2节 法拉第电磁感应定律 (12)教学课件PPT

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册法拉第电磁感应定律教学课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了电磁感应中的电路分析，UabE，E＝nΔΦΔt，电磁感应图像问题，续上例3变式，BCD等内容，欢迎下载使用。
1.在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就是电源，如：切割磁感线的导体棒、内有磁通量变化的线圈等。
2.判断感应电流(感应电动势)的方向，都是利用相当于电源的部分根据右手定则或楞次定律判定的。实际问题中应注意内电路电流由低电势流向高电势。
1.内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成。
2.在闭合电路中，相当于“电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于感应电动势。
例1、系统集成P38随堂巩固T3
电磁感应现象中的电路分析思路
2.分析电路结构：弄清各元件的串并联关系，画等效电路图。
3.运用规律求解：运用闭合电路欧姆定律、串联和并联电路特点、电功率公式、电热公式等求解。
例2、教材P46复习与提高A组T6
如图所示，电阻Rab为0.1Ω的导体棒ab沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R为0.4Ω。线框放在磁感应强度B为0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒ab的长度l为0.4m，运动的速度v为5m/s。线框的电阻不计。(1)电路abcd中哪部分相当于电源？电动势多大？内阻多大？哪个位置相当于电源的正极？哪一部分相当于闭合电路中的外电路？
ab相当于电源，E=0.2V，r内=0.1Ω；a端为电源的正极，电阻R相当于外电路
(2)ab棒向右运动时所受的安培力有多大？(3)ab棒所受安培力的功率有多大？电阻R的发热功率有多大？电阻Rab发热功率有多大？从能的转化和守恒角度说一说这三个功率关系的含义。
(续上)例2、Rab=0.1Ω的导体棒ab沿光滑线框向右做匀速运动，电阻R=0.4Ω。磁感应强度B=0.1T，导体棒ab的长度l=0.4m，运动速度v=5m/s。线框的电阻不计。
0.08W，0.064W，0.016W
例3.教材P47复习与提高B组T3　　如图2-9所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l，其中ab边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长短、粗细、材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并以恒定速度v从ad边滑向bc边。PQ在滑动过程中与导线框的接触良好。当PQ滑过l/3的距离时，通过aP段电阻丝的电流是多大？
变式：此时PQ两端电压UPQ为多大？
例4.(2016年全国卷，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分别于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，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　）A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
例5、将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s。设插入方式相同，求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比？(2)两次线圈之中电流之比？(3)两次通过线圈的电荷量之比？
(1)由上式可知，通过某一截面的感应电荷量q仅由线圈匝数n、回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定，与时间长短无关。
闭合回路中磁通量发生变化时，电荷发生定向移动而形成感应电流，在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)
电磁感应中的电荷量问题
(2)求解电路中通过的电荷量时，I、E 均为平均值。
6.(2019年江苏卷)如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的面积S=0.3m2、电阻R=0.6Ω，磁场的磁感应强度B=0.2T.现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt=0.5s时间内合到一起．求线圈在上述过程中(1)感应电动势的平均值E；(2)感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向；(3)通过导线横截面的电荷量q。
例7.系统集成P41随堂巩固T1
回顾：(B-t推I-t、F-t)磁场向里为正;感应电流逆时针方向为正;导线框BC边所受安培力F向左为正
电磁感应图像问题解题思路：
1.明确图像种类；常见图像有Φ-t、B-t、F-t、E-t、I-t、U-t图像，对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及E-x图像和I-x图像；
3.根据函数关系式，分析斜率的变化、截距等；
2.分析电磁感应的具体过程，结合物理规律写出函数关系式；
4.画图像或判断图像(常用排除法)。
例1.现有100匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若穿过线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.t=0时刻线圈中感应电动势为0B.t=　　　时刻线圈中感应电动势最大C.t=　　　时刻线圈中的感应电动势比t=　　　时刻的大D.t=0至t=　　　时间内线圈中平均感应电动势为0.4V
例3.教材P47复习与提高B组T5（线框问题）　　图中的A是一个边长为l的方形导线框，其电阻为R。线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为B。如果以x轴的正方向作为安培力的正方向，线框在图示位置的时刻开始计时，请通过计算作出线框所受的安培力随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值。
　　边长为l的方形导线框，其电阻为R。以恒定速度v沿x轴穿过图中所示的匀强磁场区域，磁感应强度为B。线框在图示位置的时刻开始计时，请作出bc两点间的电势差Ubc随时间变化的图像，标明图线关键位置的坐标值。
例4.系统集成P41随堂巩固T4在Ⅰ、Ⅱ区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场、磁场方向均垂直于纸面。一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合，导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t＝0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。以abcdef为线框中的电动势E的正方向，以下四个E－t关系示意图中正确的是(  　)
线框穿入穿出磁场（技巧方法）从t＝0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。以abcdef为线框中的电动势E的正方向，以下四个E－t关系示意图中正确的是(  　)
穿入过程与穿出过程通过回路的电荷量大小相等,电流方向相反，则E-t、i-t图像正负半轴面积大小相等。
例5.教材P46复习与提高B组T2　　单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次又以2v匀速进入同一匀强磁场。求：(1)第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比；(2)第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比；(3)第二次进入与第一次进入过程中线圈产生热量之比。
变式：(2023年北京卷)如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（   ）A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等
　有一边长l=0.1m的正方形导线框abcd，质量m=10g，由高度h=0.2m处自由下落，如图所示。其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边dc刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是l。求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。g取10m/s²。
例6.教材P45复习与提高A组T3
　　边长l=0.1m的正方形导线框abcd，质量m=10g，由高度h=0.2m处自由下落。其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边dc刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是l。若线框电阻R=0.05Ω，求磁感应强度B的大小。
(续上)例6变式(1)：
例6变式(2)：(多选)如图所示的两平行虚线之间存在着垂直纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，正方形线框abcd的边长为L（L＜d），质量为m，电阻为R。将线框从距离磁场的上边界为h高处由静止释放后，线框的ab边刚进入磁场时的速度为v0，ab边刚离开磁场时的速度也为v0，在线框进入磁场的过程中，下列说法正确的是（　　）A．a点的电势高于b点B．线框一定做减速运动C．通过导线横截面的电荷量为D．克服安培力所做的功为mgd