2.2 法拉第电磁感应定律-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第二册）

2.2 法拉第电磁感应定律 模块一 知识掌握 知识点一　法拉第电磁感应定律 【情境导入】 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流大小的决定因素和遵循的物理规律． 如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中． (1)快速插入和缓慢插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (2)分别用同种规格的一根磁体和并列的两根磁体以相同速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (3)在线圈匝数一定的情况下，感应电动势的大小取决于什么？ 【知识梳理】 1．感应电动势 在 现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于 ． 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 成正比． (2)公式：E＝n，其中n为线圈的匝数． (3)在国际单位制中，磁通量的单位是 ，感应电动势的单位是 ． 【重难诠释】 1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率的比较 磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率 物理 意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 在某一过程中，穿过某个面的磁通量的变化量 穿过某个面的磁通量变化的快慢 当B、S互相垂直时的大小 Φ＝BS ΔΦ＝ ＝ 注意 若穿过的平面中有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝BS.Φ为抵消以后所剩余的磁通量 开始和转过180°时平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是零 在Φ－t图像中，可用图线的斜率表示 2.公式E＝n的理解 感应电动势的大小E由磁通量变化的快慢，即磁通量的变化率决定，与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ无关． [例题1] （2023春•阿勒泰地区期末）如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀的增大到2B．在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（　　） A． B． C． D． [例题2] （2023春•天津期末）如图所示，置于匀强磁场中的闭合金属线圈，磁场方向垂直线圈平面向里，当磁感应强度随时间均匀减小时，线圈中将产生（　　） A．顺时针方向恒定的电流 B．逆时针方向恒定的电流 C．顺时针方向逐渐减小的电流 D．逆时针方向逐渐减小的电流 [例题3] （2023春•城西区校级月考）如图甲所示，一个匝数为n的圆形线圈（图中只画了2匝），面积为S，线圈的电阻为R，在线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表，将线圈放入垂直纸面向里的磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，下列说法错误的是（　　） A．0～t1时间内P端电势高于Q端电势 B．0～t1时间内电压表的读数为 C．t1～t2时间内R上的电流为 D．t1～t2时间内P端电势低于Q端电势 [例题4] （2023春•天河区期末）空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图（a）所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内（　　） A．圆环所受安培力的方向始终不变 B．圆环中的感应电流始终沿逆时针方向 C．圆环中的感应电动势大小为 D．圆环中的感应电流大小为 [例题5] （2023春•菏泽期中）如图甲所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环所围面积为0.1m2。当磁感应强度B随时间t按乙图变化时，则导体环中（　　） A．0～1s内与1～2s内，电流方向相反 B．0～2s内与2～4s内，电流方向相同 C．t＝1s时，感应电流为零 D．t＝3s时，感应电动势大小为0.01V 知识点二　导体棒切割磁感线时的感应电动势 【情境导入】 (1)如图，导体棒CD在匀强磁场中运动．自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力．导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？(为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷．) (2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？导体棒哪端的电势比较高？ (以上讨论不必考虑自由电荷的热运动．) 【知识梳理】 1．导线垂直于磁场方向运动，B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝ . 甲　　　　 　　　 乙 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，如图乙所示，E＝ . 3．导体棒切割磁感线产生感应电流