2.2.1 法拉第电磁感应定律-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）

2.21法拉第电磁感应定律原卷版 目录 一、 【法拉第电磁感应定律之感生电动势知识点梳理】 1 二、 【法拉第电磁感应定律之动生电动势知识点梳理】 4 三、 【法拉第电磁感应定律之电路结构知识点梳理】 6 四、 【法拉第电磁感应定律之电荷量的计算知识点梳理】 9 1、 【法拉第电磁感应定律之感生电动势知识点梳理】 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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 (2)公式：   若闭合电路是一个匝数为n的线圈，而且穿过每匝线圈的磁通量总是相同的，则整个线圈中的感应电动势E=n。 (3)单位：在国际单位制中，电动势E的单位是伏(V)，且1 V=1 Wb/s。 对法拉第电磁感应定律的理解 研究对象 E=n的研究对象是一个回路，求得的电动势是整个回路的感应电动势 物理意义 E=n求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某段导体的感应电动势。整个回路的感应电动势为零，而回路中某段导体的感应电动势不一定为零 公式的三种变形应用 1 E=nS：当S不变、B随时间变化时，用公式E=nS求感应电动势其中S为线圈在磁场内的有效面积。 2 E=nB：当磁场不变、回路面积S随时间变化时，用公式E=nB求解。 ③若回路中与磁场方向垂直的回路面积S及磁感应强度B均随时间变化，则Et=nSt+nBt，要特别注意题目要求的是哪个时刻的感应电动势 瞬时值与平均值 E=n求的是Δt时间内的平均感应电动势；当Δt→0时，E为瞬时感应电动势。在磁通量均匀变化时，瞬时值等于平均值 注：Φ、ΔΦ、三者的大小没有必然联系，这一点可与运动学中的v、Δv、三者相类比。值得注意的是：Φ很大， 可能很小；Φ很小， 可能很大；Φ=0， 可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行位置时)。 (2)磁通量的变化率是Φ-t图像上某点切线的斜率。 【法拉第电磁感应定律之感生电动势举一反三练习】 1．如图甲所示，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的磁场，磁场变化规律如图乙所示，面积为S的n匝金属线框处在磁场中。线框与电阻R相连，若金属框的电阻为，下列说法正确的是（    ） A．线框面积将有扩大趋势 B．流过电阻R的感应电流方向由b到a C．线框边受到的安培力方向向上 D．a、b间的电压为 2．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环，导体环面积为，导体环的总电阻为。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，。则（　　） A．t=1s时，导体环中电流为零 B．第2s内，导体环中电流与正方向相反 C．第3s内，通过导体环中电流大小为10-3A D．第4s内，通过导体环中电流大小为10-2A 3．如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直于导轨平面的磁场中，磁感应强度B随时间的变化情况如图乙所示（如图甲所示磁感应强度方向为正），导体棒MN始终保持静止， 则0~t2时间内（　　）    A．电容器C所带的电荷量先减小后增加 B．电容器C的a板先带正电后带负电 C．导体棒所受安培力的大小始终没变 D．导体棒所受安培力的方向先向右后向左 4．（多选）如图1，在匀强磁场中有一细金属环．通过圆环的磁通量Φ随时间t变化情况如图2所示，则关于线圈中产生的平均感应电动势的说法，正确的是(　　) A．在0～2 s内，平均电动势为2 V B．在2～4 s内，平均电动势为2 V C．在4～9 s内，平均电动势为0.6 V D．在4～9 s内，平均电动势为1 V 5．如图所示，单匝线圈电阻r＝1Ω，线圈内部存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场面积为，有一个阻值为R＝2Ω的电阻两端分别与线圈两端a、b相连，电阻的一端b接地。磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则（　　） A．在0～4s时间内，R中有电流从a流向b B．当t＝2s时穿过线圈的磁通量为0.08Wb C．在0～4s时间内，通过R的电流大小为0.01A D．在0～4s时间内，R两端电压Uab＝0.03V 2、 【法拉第电磁感应定律之动生电动势知识点梳理】 1. 对公式E=Blv的理解 (1)在公式E=Blv中，l是指导体的有效切割长度，即导体在垂直于速度v方向上的投 影长度，如图所示的几种情况中，感应电动势都是E=Blv。   (2)公式中的v应理解为导体和磁场间的相对速度，当导体不动而磁场运动时，也有 感应电动势产生。 (3)当v与l或v与B的夹角为θ时，公式E=Blv仍可用来求解导体切割磁感线时产生的感应电动势，但应注意的是其中的l或v应用有效切割长度或有效切割速度。 当B、l、v三个量的方向相互垂直时，θ=90°，感应电动势最大；当有任意两个量的 方向平行时，