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授课课件ppt

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授课课件ppt，共56页。PPT课件主要包含了目标体系构建，思维脉络，课前预习反馈，电磁感应，知识点1，电磁感应定律，感应电动势，变化率，Blv，知识点2等内容，欢迎下载使用。

2．法拉第电磁感应定律
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)。
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＝_________。
导体切割磁感线时的感应电动势
『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。(　　)(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。(　　)
『选一选』如图所示，某实验小组在操场上做摇绳发电实验。长导线两端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两位同学以每2秒约3圈的转速匀速摇动AB段导线。假定被摇动的导线由水平位置1按图示方向第一次运动到竖直位置2的过程中，磁通量的变化量约为10－4 Wb，则该过程回路中产生的感应电动势约为(　　)A．2×10－4 VB．2.7×10－4 VC．3×10－4 VD．6×10－4 V
『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两点哪点电势高？(2)乙图电路中哪部分相当于电源？a、b两点哪点电势高？
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。
如图所示，磁铁迅速插入线圈或缓慢插入线圈，电流计指针偏转有何不同？提示：磁铁迅速插入线圈时，指针偏转角度大。
法拉第电磁感应定律的理解和应用
1．表述电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
(2020·广东第二师范学院番禺附属中学高二上学期期中)如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0.5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离为L2＝0.8 m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2 Ω，磁感应强度为B0＝1 T的匀强磁场竖直向下穿过整个回路。ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m＝0.04 kg的物体，不计一切摩擦，现使磁场以＝0.2 T/s的变化率均匀地增大。求：
(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
1．(2020·北京市西城区高二上学期期末)如图1所示，100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与一个理想电压表相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图2所示规律变化。下列说法正确的是(　　)
A．电压表的示数为150 V，A端接电压表正接线柱B．电压表的示数为50.0 V，A端接电压表正接线柱C．电压表的示数为150 V，B端接电压表正接线柱D．电压表的示数为50.0 V，B端接电压表正接线柱答案：B　
据报道，1992年7月，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。
导线切割磁感线时的感应电动势
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。
1．对公式E＝Blvsinθ的理解(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，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。(2)当B、l、v三个量方向相互垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向平行时，E＝0。(3)式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度。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ab的长度。
若磁场本身在变化的同时，电路中还有一部分导体切割磁感线运动，则上述两种情况都同时存在，应分别分析，总电动势等于感生电动势和动生电动势的和或差。
如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的磁感应强度的大小为B的匀强磁场中绕圆心O点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，圆盘的圆心和边缘间接有一个阻值为R的电阻，则通过电阻R的电流的大小和方向分别为(金属圆盘的电阻不计)(　　)
思路引导：将金属圆盘看成无数条金属幅条组成的，这些幅条切割磁感线，产生感应电流。
2．(多选)如图所示，在国庆70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警—2000”在天安门上空时机翼保持水平，以4.5×102 km/h的速度自东向西飞行，该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50 m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5 T，则(　　)A．两翼尖之间的电势差为0.29 VB．两翼尖之间的电势差为2.9 VC．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低
解析：E＝BLv＝4.7×10－5×50×125 V≈0.29 V，由右手定则知飞行员左方翼尖电势高，故选AC。
电磁感应中的图像问题1．图像类型在电磁感应问题中，很多问题与图像结合在一起，如感应电动势——时间的图像、磁通量——时间的图像、电流——时间的图像等。2．常见的两类图像问题(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像；(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量。
3．注意的事项(1)电磁感应中的图像定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。(2)在图像中E、I、B等物理量的方向通过物理量的正、负来反映。(3)画图像要注意纵、横坐标的单位长度、定义及表达。
矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是(　　)
1．(多选)(2021·安徽省池州市第一中学高二下学期期中)科考人员在北极乘车行进，由于地磁场的作用，汽车后轮轮轴(如图所示)的左、右两端电势高低的情况是(　　)A．从东向西运动，左端电势较高B．从东向西运动，右端电势较高C．从西向东运动，左端电势较高D．从西向东运动，右端电势较高
解析：地球北极的磁场向下，无论汽车从东向西运动，还是从西向东运动，汽车后轮轮轴切割磁感线，由右手定则可知，汽车的左端电势较高，故A、C正确。
2．(2021·湖北省武汉市高二下学期期中联考)一线圈匝数为n＝10匝，线圈电阻r＝2.0 Ω，在线圈外接一个阻值R＝3.0 Ω的电阻，如图甲所示。线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈内磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是 (　　)A．线圈中产生的感应电动势为10 VB．R两端电压为5 VC．电路中消耗的总功率为5 WD．通过R的电流大小为2.5 A
3．(2020·江苏省苏州市高二上学期期末)磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈，当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图所示。如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系可能是(　　)
解析：根据感应电动势公式E＝BLv可知，其他条件不变时，感应电动势与导体的切割速度成正比，只将刷卡速度改为，则线圈中产生的感应电动势的最大值将变为原来的，磁卡通过刷卡器的时间t＝与速率成反比，所用时间变为原来的2倍。故D正确。
4. (2021·浙江省绍兴市高二调研)如图，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平均感应电动势的大小与方向是(　　)A．0.8 V　方向：adcbB．0.8 V　方向：abcdC．0.4 V　方向：adcbD．0.4 V　方向：abcd
5．(2020·天津市南开中学高二下学期期中)如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为α，导轨电阻不计。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R。定值电阻的阻值也为R，重力加速度为g，闭合开关S，现将金属棒由静止释放。
(1)求金属棒下滑的最大速度vm；(2)金属棒从静止开始下滑距离为s0时速度恰好达到最大，求该过程通过金属棒的电量q；(3)求该过程中金属棒的生热Q。