第二章 第二节 法拉第电磁感应定律-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册同步全程学习全书word（粤教版）

第二节　法拉第电磁感应定律 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 理解感应电动势,借助感应电动势概念,体会物理概念的生成过程 科学思维 通过法拉第电磁感应定律推导E=BLvsin θ的过程,体会物理模型建立及物理方法在物理规律形成中的作用 科学探究 通过探究影响感应电动势大小的因素的过程,知道控制变量法是科学探究的常用方法 科学态度与责任 通过法拉第电磁感应定律的发现过程,培养学生的学习兴趣和科学探究意识 一、影响感应电动势大小的因素 如图所示,将条形磁铁从同一高度插入线圈中,第一次快速插入,第二次缓慢插入,发现第一次灵敏电流计的偏转角度较大,请思考并回答下列问题: (1)根据必修第三册中学习的电路知识,说出既然电路中有电流产生,电路中是不是一定存在电动势?电路中的电流大小与什么有关? (2)实验现象说明了什么? 答案:(1)有电流说明一定有电动势;电流大小与电动势大小和电路中的总电阻大小有关. (2)说明第一次实验时,电路中的电动势较大. 1.感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势.在产生感应电流的电路中,当电路断开时,虽然没有感应电流,但是感应电动势依然存在. 2.探究影响感应电动势大小的因素 (1)猜想依据. 感应电流的产生条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化. (2)猜想与假设. ①可能与磁通量变化的大小有关. ②可能与完成一定的磁通量变化快慢有关. (3)制订计划与设计实验. ①方法:控制变量法. ②程序:先控制速度,探究穿过回路的磁通量变化时,感应电动势的大小如何变化;再控制条形磁铁的条数,探究穿过回路的磁通量变化时,感应电动势的大小如何变化. ③器材:灵敏电流计、螺线管、条形磁铁(2根)、导线若干. (4)信息收集与归纳. ①实验条件控制. 通过改变所用条形磁铁的个数,改变螺线管中磁通量的变化量ΔΦ.通过改变条形磁铁插入或拔出螺线管的快慢,改变螺线管中磁通量变化所用的时间Δt. ②实验现象. 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. (5)实验结论. 感应电动势的大小与磁通量变化快慢有关. 二、法拉第电磁感应定律 下列三种情况中,相同的条形磁铁以不同的方式穿过相同的线圈,请根据感应电动势大小的影响因素,猜想三个线圈中产生的感应电动势的大小大约是怎样的定量关系? 答案:大约是EC=2EA=4EB的关系. 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.公式 E=n,n为线圈匝数,ΔΦ是磁通量的变化量. 3.单位 ΔΦ的单位是韦伯,Δt的单位是秒,E的单位是伏特. 三、导线切割磁感线时的感应电动势 如图所示电路中,闭合电路的一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab切割磁感线的有效长度为L,以速度v匀速切割磁感线. (1)在Δt时间内导体ab由原来的位置运动到a1b1,闭合电路面积的变化量为多少? (2)穿过闭合电路磁通量的变化量为多少? (3)感应电动势的大小是多少? 答案:(1)闭合电路面积的变化量为ΔS=LvΔt. (2)穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=BΔS=BLvΔt. (3)根据法拉第电磁感应定律得E==BLv. 1.如图甲所示,导线垂直于磁场运动,B、L、v两两垂直时,导线切割磁感线产生的感应电动势E=BLv. 2.如图乙所示,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,导线切割磁感线产生的感应电动势E=BLvsin θ.  3.切割磁感线的导线等效为一个电源.在电源内部,电流由负极流向正极,可以通过右手定则判断导线的电流流向,进而可知导线两端感应电动势的高低. 1.判断正误 (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)穿过闭合回路的磁通量最大时,其感应电动势一定最大.(　×　) (3)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.(　×　) (4)在匀强磁场中,只要导体棒的运动方向与磁场方向垂直,其电动势即可用E=BLv求解.(　×　) 2.如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,ab和cd两边的距离为L,金属杆MN垂直于ab和cd,则通过电阻R的电流方向及MN中产生的感应电动势E为多少? 解析:由右手定则判断可得,电阻R上的电流方向为a→c,感应电动势E=BLv. 答案:a→c　BLv 3.如图所示,虚线区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一单匝正方形导线框垂直磁场放置,框的右边与磁场边界重合.现将导线框沿纸面垂直边界拉出磁