(教用word)第2章 第2节 法拉第电磁感应定律-【提分教练】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 学业要求＋核心素养 1．理解感应电动势，知道感应电动势与感应电流的区别与联系。(物理观念) 2．理解电磁感应定律的内容并会推导数学表达式。(物理观念) 3．理解导体垂直切割磁感线时感应电动势的数学表达式及其与一般表达式的区别。(科学思维) 4．会用电磁感应定律解决有关问题。(科学思维) 一、感应电动势 1．基础梳理 (1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (2)在电磁感应现象中，感应电动势的产生与电路是否闭合、电路如何组成无关。 2．尝试探究 (1)产生感应电动势的那部分导体相当于闭合电路中的内电路还是外电路？ 提示：内电路，即电源。 (2)如图所示，一有缺口的圆形线圈在有界匀强磁场中运动，回路中有感应电动势吗？回路中有感应电流吗？ 提示：有感应电动势，没有感应电流。 二、电磁感应定律 1．基础梳理 (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变化率成正比。 (2)表达式：对单匝线圈E＝k，k为比例常数，国际单位制中k＝1。上式可简化为E＝，对n匝线圈E＝n。 (3)导体棒在匀强磁场中运动，当B、l、v两两垂直时，E＝Blv。 2．尝试探究 (1)在图中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快速插入和缓慢插入有什么相同之处和不同之处？电流计指针偏转角度是否相同？ 提示：磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，电流计指针偏转角度不同。 (2)如图所示，一边长为l的正方形导线框abcd垂直于磁感线，以速度v在匀强磁场中向右运动，甲同学说：由法拉第电磁感应定律可知，这时穿过线框的磁通量的变化率为零，所以线框中感应电动势应该为零。乙同学说线框中ad和bc边均以速度v做切割磁感线运动，由E＝Blv可知，这两条边都应该产生电动势且Ead＝Ebc＝Blv。他们各执一词，到底谁说得对呢？ 提示：这两个同学的说法并不矛盾，虽然ad边与bc边都产生感应电动势，但由于方向相同，相当于两个电源并联没有对外供电，所以整个回路的电动势为零，可见，用法拉第电磁感应定律求出的是整个回路的感应电动势，而用E＝Blv求的是回路中做切割磁感线运动的那部分导体产生的电动势。 (3)对于单匝线圈，如何由公式E＝ 推导出公式E＝Blv。 提示：如图所示，闭合电路中的一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，两平行导轨的间距为l，导体ab以速度v匀速切割磁感线，其中B、l、v两两垂直。 在Δt时间内的面积变化量ΔS＝lvΔt，则回路中的磁通量变化量ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt。由法拉第电磁感应定律得E＝＝＝Blv。 (4)填写表格。 公式E＝n与E＝Blvsin θ的对比： E＝n E＝Blvsin θ 区别 研究 对象 ①整个闭合回路 回路中做②切割磁感线运动的那部分导体 适用 范围 各种电磁感应现象 只适用于③回路中部分导体切割磁感线运动的情况 计算 结果 Δt内的④平均感应电动势 某一时刻的⑤瞬时感应电动势 联系 E＝Blvsin θ是由E＝n在一定条件下推导出来的，该公式可作为法拉第电磁感应定律的一个⑥推论 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。 ( ) ×　提示：不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势；有感应电动势不一定存在感应电流(要看电路是否闭合)，有感应电流一定存在感应电动势。 (2)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。 ( ) ×　提示：感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，而与Φ、ΔΦ的大小没有必然的联系。 (3)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。 (√) (4)穿过某电路的磁场越强，产生的感应电动势就越大。 (×) 2．(多选)当线圈中的磁通量发生变化时(　　) A．线圈中一定有感应电流 B．线圈中一定有感应电动势 C．线圈中感应电动势大小与电阻无关 D．线圈中感应电流大小与电阻无关 BC　解析：磁通量发生变化，一定有感应电动势，但只有当线圈闭合时才有感应电流，选项A错误，选项B正确；感应电动势E＝n，与电阻无关，而感应电流 I＝，与电阻有关，选项C正确，选项D错误。 3．如果闭合电路中的感应电动势很大，那一定是因为(　　) A．穿过闭合电路的磁通量很大 B．穿过闭合电路的磁通量变化很大 C．穿过闭合电路的磁通量的变化很快 D．闭合电路的电阻很小 C　解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率，即感应电动势的大小与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系，所以选项C正确，选项A、B、D错误。 4．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地