第2章 第2节 法拉第电磁感应定律（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第2节　法拉第电磁感应定律 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道E＝Blv sin θ是法拉第电磁感应定律的一种特殊形式，会用法拉第电磁感应定律在具体情境中分析求解有关问题。 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＝Blv sin θ的过程，体会矢量分解的方法。 通过实验，理解法拉第电磁感应定律。 感悟事物的共性与个性的关系，体会辩证唯物主义的方法和观点。 [对应学生用书P37] 知识点一 电磁感应定律 1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势❶。 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变化率❷成正比。❸ (2) 公式：E＝。 若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝n。 1．穿过某闭合线圈的磁通量的变化量越大，产生的感应电动势就越大。(　　×　　) 2．感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断。(　　√　　) 3．闭合电路置于磁场中，当磁感应强度很大时，感应电动势可能为零；当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大。(　　√　　) 知识点二 导线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＝Blv。 2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向的夹角为θ时，如图乙所示，E＝Blv_sin_θ。 1．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。(　　×　　) 2．导线运动速度v的方向与磁感应强度B的方向垂直时，感应电动势最大。(　　√　　) 3．一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源。(　　√　　) 批注❶：产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。 批注❷：磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢，如果在极短的时间Δt内，磁通量的变化量为ΔΦ，则磁通量的变化率用表示。 批注❸：产生感应电动势的电路一定是闭合的吗？ 提示：当闭合电路中磁通量发生变化时，会产生感应电动势和感应电流；如果电路不闭合，仍会产生感应电动势，但不会产生感应电流。 [对应学生用书P38] 探究点一　法拉第电磁感应定律的应用　(科学思维之提升) ►情境探究 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中： (1)快速插入和缓慢插入时，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 提示：磁通量的变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。 (2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入时，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 提示：用两根磁铁快速插入时磁通量的变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大。 (3)由以上分析可知，指针偏转角度取决于什么？ 提示：指针偏转角度大小取决于的大小。 ►探究归纳 1．理解公式E＝n (1)感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率的大小，而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的关系，与电路的电阻R无关；感应电流的大小与感应电动势E和回路总电阻R有关。 (2)磁通量的变化率是Φt图像上某点切线的斜率，可反映单匝线圈感应电动势的大小和方向。 (3)E＝n只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时ΔΦ应取绝对值；当Δt→0时，E＝n的值才等于瞬时感应电动势；感应电流的方向可以用楞次定律去判定。 (4)磁通量发生变化有三种方式 ①B不变，S变化，则＝B·； ②B变化，S不变，则＝·S； ③B、S变化，则＝。 2．Δt时间内，通过E＝n可求得平均感应电动势，通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流I＝＝，因此通过电路中某一横截面的电荷量Q＝IΔt＝n。 ►对点例练 (2022·浙江长兴高二期中)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为S＝0.1 m2，导体环的总电阻为R＝10 Ω。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，B0＝0.1 T。则(　　) 　　　 A．t＝1 s时，导体环中电流为零 B．第2 s内，导体环中电流为负方向 C．第3 s内，导体环中电流为10－2 A D．第4 s内，通过导体环中某一横截面的电荷量为10－3 C D　解析：t＝1 s时，磁感应强度的变化率不为零，所以导体环中磁通量的变化率不为零，电流不为零，A错误；第2 s内，导体环中磁通量向上增大，根据楞次定律可知电流为正方向，B错误；第3 s内，导体环产生的感应电动势大小为E＝||＝S||＝0.01 V，导体环中的电流为I＝＝0.001 A，C错误；根据前面分析可推知第4 s内，导体环中产生的感应电流仍为0.001 A，所以通过导体环中某一横截面的电荷量为q＝It＝0.001 C，D正确。 [练1] (2022·北京模拟)如图甲所示，10