2.2 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（鲁科版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 科学态度与责任 1.能理解感应电动势、法拉第电磁感应定律的内涵。 2．具有与电磁感应定律等相关的比较清晰的相互作用观念和能量观念。 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。 能够运用E＝Blv或E＝Blv sin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势。 通过法拉第电磁感应定律的应用，能体会科学家的不断创造推动了社会的进步；有较强的动手做实验的兴趣，能体会法拉第电磁感应定律等物理定律之美；能体会电磁感应技术的应用对人类生活和社会发展的影响。 [对应学生用书P35] 知识点一 感应电动势 1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势❶。 2．在电磁感应现象中，回路断开时，虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在❷。 1．在电磁感应现象中，有感应电流，就一定有感应电动势。(　√　) 2．在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。(　×　) 知识点二 电磁感应定律 1.法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率❸成正比。 (2)公式：E＝k❹。 若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝n。 (3)标量性：感应电动势是标量，但有方向。其方向规定为从电源负极经过电源内部指向电源的正极，与电源内部电流方向一致。 2．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，E＝Blv，如图甲所示。 (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θ时，E＝Blv_sin_θ，如图乙所示。 1．感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断。(　√　) 2．感应电动势的大小与磁通量大小有关。(　×　) 3．磁通量变化越大，感应电动势就越大。(　×　) 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：有感应电动势不一定有感应电流，有感应电流则一定有感应电动势。 批注❸：磁通量的变化率 (1)定义：单位时间内磁通量的变化量。 (2)意义：磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。 批注❹：在国际单位制中，E的单位是伏特(V)，Φ的单位是韦伯(Wb)，t的单位是秒(s)，此时k＝1，公式可简化为E＝。 [对应学生用书P36] 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？ (2)分别用一根磁铁和两根同磁极并排磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (3)指针偏转角度取决于什么？ 提示：(1)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)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大。 (3)指针偏转角度大小取决于的大小。 ►探究归纳 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.对公式E＝n的理解 ►对点例练 (2021·北京延庆高二期中)如图甲所示，螺线管匝数n＝300匝，螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝9.0 Ω，R2＝10.0 Ω，C＝50 μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁通量Φ按如图乙所示的规律变化，取螺线管内的磁场B的方向向下为正方向，闭合S电路稳定后。求： (1)b、a两点的电压U； (2)电阻R1的电功率P； (3)断开S后，流经R2的电荷量Q。 答案：(1)57 V　(2)81 W　(3)1.5×10－3 C 解析：(1)根据法拉第电磁感应定律有 E＝n 得电动势E＝60 V 闭合S后，根据闭合电路欧姆定律得， I＝＝3 A 此时，路端电压U＝E－Ir＝57 V (2)电阻R1的电功率P＝I2R1＝81 W (3)稳定后，电容器两端电压U1＝IR2＝30 V 该电容器所带电荷量 Q＝CU1＝1.5×10－3 C 断开S后，电容器放电，所以流经R2的电荷量 Q＝1.5×10－3 C [练1] (多选)图甲所示的电路中电阻R＝5 Ω，螺线管匝数n＝3 000匝，横截面积S＝10 cm2，螺线管导线总电阻r＝1 Ω，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示规律变化，磁感应强度B向下为正方向，下列说法正确的是(　　) A．通过电阻R的电流方向是从M到N B．感应电流的大小是1.0 A C．0～2 s内通过电阻R的电荷量为1 C D．N点