第2章 第2节 法拉第电磁感应定律（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年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 核心素养导学 一、电磁感应定律 1．感应电动势：在_________现象中产生的电动势。 2．感应电动势与感应电流的关系 (1)产生感应电动势的那部分导体就相当于_____。 (2)电路中有感应电流，就一定有感应电动势。 (3)如果电路没有闭合，这时虽然没有感应______，_______依然可能存在。 电磁感应 电源 电流 电动势 变化率 BlvΔt Blv Blvsin θ 洛伦兹力 (1)当l⊥B，v⊥B时，E＝Blv。 (2)当l不垂直于B或导体弯曲时，应确定导体切割磁感线的有效长度。　　 1．如图所示，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和不同？ 提示：线圈中的磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同。 快速插入时电流表指针偏转角度较大。 2．如图，产生感应电动势的线圈相当于直流电路中的电池。判断下列说法的正误。 (1)电路中有感应电动势，一定产生感应电流。 ( ) (2)穿过某回路的磁通量越大，产生的感应电动势就越大。 ( ) (3)闭合电路垂直放在强磁场中，感应电动势可能为0。 ( ) 3．导体棒长度为l，从中间弯成90°后，以速度v运动时，如图所 示，产生的感应电动势多大？ × × √ 提示：(1)插入磁铁时，线圈中的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流。 (2)感应电动势越大，感应电流越大，电流表指针偏转程度越大。　　　　 [典例体验] [典例]　将P、Q两单匝闭合圆形导线环按如图所示放置， 导线环Q恰好与正方形的匀强磁场区域边界内切，磁场方向垂 直于两导线环的平面，P、Q导线环的半径之比rP∶rQ＝2∶1。 若磁感应强度均匀增大，则P、Q导线环中感应电动势之比为 (　 ) A．1∶1 B．4∶1 C．4∶π D．2∶π [答案]　C [针对训练] 1．(2023·湖北高考)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯， 其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图 所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0 cm、1.2 cm和 1.4 cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103 T/s，则线圈产生的感应电动势最接近(　 ) A．0.30 V B．0.44 V C．0.59 V D．4.3 V 答案：B　 13 2．如图甲所示的螺线管，匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。则 (1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？ (2)磁通量的变化率多大？ (3)线圈中感应电动势大小为多少？ 答案：(1)8×10－3 Wb　(2)4×10－3 Wb/s　(3)6.0 V [答案]　C [例2·转动切割]　长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀 强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图所示，磁感应强度 为B，求： (1)ab棒各点的平均速率。 (2)ab两端的电势差。 (3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？ [系统归纳] 1．应用E＝Blv注意的问题 (1)当B、l、v三个量方向相互垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向平行时，E＝0。 (2)式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度。 若切割磁感线的导线是弯曲的，则应取其与B和v方向都垂直的等效线段长度来计算。如图甲、乙、丙中线段ab的长即为导线切割磁感线的有效长度。 (3)公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有感应电动势产生。 [针对训练] 1．假设歼-20战斗机机身长为L，机翼两端点C、D的距离为d，如 图所示。歼-20在我国近海海域上空以速度v沿水平方向直线飞 行，已知歼-20所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、 大小为B，C、D两点间的电压为U。则 (　 ) A．U＝BLv，C点电势高于D点电势 B．U＝BLv，D点电势高于C点电势 C．U＝Bdv，C点电势高于D点电势 D．U＝Bdv，D点电势高于C点电势 解析：歼-20在北半球的上空以速度v水平飞行，切割地磁场磁感应强度的竖直分量，切割的长度等于机翼两端点间的距离，所以U＝Bdv，根据右手定则可知，感应电动势的方向由C指向D，所以D点的电势高于C点的电势，D正确，A、B、C错误。 答案：D 2．(2023·江苏高考)如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的 匀强磁场，OC导体棒的O端位于圆心，棒的中点A位于磁 场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动， O、A、C点电势分别为φO、φA、φC，则 (　 ) A．φO > φC B．φC