第二章 2 法拉第电磁感应定律（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【精讲精练】人教版

2　法拉第电磁感应定律 [学业要求] 1．知道什么是感应电动势，知道产生电动势的导体相当于电源。 2．理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。 3．能够运用E＝Blv或E＝Blvsin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势。 一、感应电动势 1．在__电磁感应__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__电源__。 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__感应电动势__；回路断开时，虽然没有感应电流，但__感应电动势__依然存在。 4．磁通量的变化率：磁通量的变化率表示__磁通量__变化的快慢，用　　表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示发生磁通量变化所用的时间。 二、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__变化率__成正比。 2．公式：　E＝　。 若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝　n　。 3．在国际单位制中，磁通量的单位是__韦伯__，感应电动势的单位是__伏特__。 三、导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直切割磁感线时，E＝__Blv__，此式常用来计算瞬时感应电动势的大小。 2．导线不垂直切割磁感线时，即v与B有一夹角θ，如图所示。此时可将导线的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，则分速度v2＝__vcos_θ__不使导线切割磁感线，使导线切割磁感线的分速度v1＝__vsin_θ__，从而使导线产生的感应电动势为E＝__Blv1__＝__Blvsin_θ__。 1．(多选)下列说法正确的是(　　) A．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大 C．对于E＝Blv中的B、l、v三者必须相互垂直 D．导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动势一定越大 答案　BC 2．如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是__甲、乙、丁__。 知识点一　对电磁感应定律的理解 [实验探究] 如图所示，将螺线管用导线与电表连接，依次用1根条形磁铁分别快速插入或拔出螺线管、用2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。 所用条形磁铁的数目 条形磁铁插入或拔出的方式 螺线管中磁通量变化的大小ΔΦ 电流表指针的偏转角度 感应电动势E的大小 1根 快速 2根 快速 2根 慢速 分析表中的实验结果，可以得到什么实验结论？ 答：在控制条形磁铁插入或拔出螺线管的速度相同，以保证磁通量变化所用时间近似相等的情况下，磁通量的变化量ΔΦ越大，感应电动势E越大；在保持磁铁的数量相同，以保证磁通量变化量相等的情况下，磁通量变化的时间Δt越小，感应电动势E越大。从上面的实验结果可以初步看出，感应电动势的大小与磁通量变化快慢有关。 [归纳升华] 1．Φ、ΔΦ、的比较 物理量 单位 物理意义 计算公式 磁通量Φ Wb 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 Φ＝B·S⊥ 磁通量的 变化量ΔΦ Wb 表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少 ΔΦ＝Φ2－Φ1 磁通量的 变化率 Wb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 ＝ 2．感应电动势E＝n的两种基本形式 (1)当垂直于磁场方向的线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝nS，其中叫磁感应强度B的变化率。 (2)当磁感应强度B不变，垂直于磁场方向的线圈面积S发生变化时，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝nB。 3．磁通量的变化率：是Φ ­t图像上某点切线的斜率大小。磁感应强度的变化率是B­t图像上某点切线斜率的大小。 4．E＝n的意义：E＝n求出的是Δt时间内的平均感应电动势。 　(2022·全国乙卷) 如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l＝0.40 m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ＝5.0×10－3 Ω/m；在t＝0到t＝3.0 s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)＝0.3－0.1t(SI)。求： (1)t＝2.0 s时金属框所受安培力的大小； (2)在t＝0到t＝2.0 s时间内金属框产生的焦耳热。 [解析]　(1)金属框的总电阻为R＝4lλ＝4×0.40×5×10－3 Ω＝0.008 Ω 金属框中产生的感应电动势为E＝＝＝0.1××0.42 V＝0.008 V 金属框中的电流为I＝＝1 A t＝2.0 s时磁感应强度为B2＝(0.3－0.1×2) T＝0.1 T