第二章 电磁感应 章末素养提升 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦电磁感应章末素养提升，系统梳理感应电流方向（楞次定律、右手定则）、感应电动势大小（E=nΔΦ/Δt等公式）及电磁阻尼、驱动、互感、自感等物理观念，通过从基础规律到应用现象的脉络设计，搭建从概念理解到实际问题分析的学习支架。 其亮点在于以科学思维（模型建构、能量守恒）和科学探究（实验设计、数据记录）为核心，结合提能训练中磁铁振动、线框穿磁场等实例，通过问题解决深化对电磁感应规律的理解。采用实例分析与规律总结结合的教学方法，帮助学生提升综合应用能力，也为教师提供系统的素养训练素材。

章末素养提升 第 二 章 素养再现 物理观念 感应电流的方向 1.楞次定律：感应电流的磁场总要 引起感应电流的______________ 2.右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使 指向导线运动的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向 感应电动势的大小 1.E= ，适用于一切电磁感应现象 2.导体棒平动切割磁感线：E= ，θ为v与B的夹角 3.导体棒转动切割磁感线：E=________ 阻碍 磁通量的变化 垂直 拇指 四指 n Blvsin θ Bl2ω 物理观念 感生电场 认为，磁场变化时会在空间激发一种_____ 涡流 当线圈中的 随时间变化时，线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作_______ 电磁阻 尼和电 磁驱动 1.电磁阻尼：当导体在 中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是 导体的运动 2.电磁驱动：若磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到 的作用，______使导体运动起来 麦克斯韦 电场 电流 涡电流 磁场 阻碍 安培力 安培力 物理观念 互感和 自感 1. ：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的 时，它所产生的 会在另一个线圈中产生____________ 2.自感：当一个线圈中的 变化时，它所产生的变化的磁场在 激发出的感应电动势 3.自感电动势：由于自感而产生的感应电动势，E=L，其中是 ；L是 ，简称自感或电感。单位： ，简称： ，符号：____ 磁场的 能量 线圈中电流从无到有时，磁场也从无到有，电源把能量输送给 ，储存在 中 互感 电流变化 变化的磁场 感应电动势 电流 线圈本身 电流的变化率 自感系数 亨利 亨 H 磁场 磁场 科学 思维 物理模型 能用磁感线与匀强磁场等模型综合分析电磁感应问题 类比分析法 涡流、电磁阻尼和电磁驱动现象的类比 能量守恒的思想 能从能量的角度分析解释楞次定律，解释生产生活中的各种电磁感应现象 科学 探究 1.会对影响感应电流方向的因素提出问题、作出合理的猜想、获取证据、得出结论并进行解释等过程，提升科学探究素养 2.会设计磁通量增加和磁通量减少的实验情境来探究规律，会根据电流表指针偏转方向确定感应电流的方向，会针对条形磁体在闭合线圈中插入、拔出的过程，观察现象并设计表格记录相关数据 3.会引入“中间量”探究表述感应电流方向的规律，会概括总结规律并从能量守恒角度理解“阻碍”的意义 科学态度 与责任 1.通过实例了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动、互感与自感现象的利弊以及它们在生产生活中的应用 2.通过了解众多电磁感应现象在生产生活中的应用，体会科学、技术、社会之间紧密的联系 提能训练 (2025·北京卷)绝缘的轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止释放，磁铁开始振动，由于空气阻力的影响，振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如图所示)，仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放，振动最终也停止。则 A.有无线圈，磁铁经过相同的时间停止运动 B.磁铁靠近线圈时，线圈有扩张趋势 C.磁铁离线圈最近时，线圈受到的安培力最大 D.有无线圈，磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同 例1 √ 有线圈时，磁铁受到电磁阻尼的作用，振动更快停止，故A错误； 根据楞次定律，磁铁靠近线圈时，线圈的磁通量增大，此时线圈有缩小的趋势，故B错误； 磁铁离线圈最近时，此时磁铁与线圈的相对速度为零，感应电动势为零，感应电流为零，线圈受到的安培力为零，故C错误； 分析可知有无线圈时，根据平衡条件最后磁铁静止后弹簧的伸长量相同，由于磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能为磁铁减小的重力势能减去此时弹簧的弹性势能，故系统损失的机械能相同，故D正确。 (2024·重庆市第十一中学高二期中)如图，有两个宽度均为L的沿水平方向的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁场的各个边界均在水平面内。磁场的磁感应强度大小均为B，两磁场间的距离大于L。一质量为m，电阻为R，边长为L的正方形单匝闭合导线框abcd，从磁场区域Ⅰ上方某一位置由静止 例2 释放，线框cd边刚要出磁场区域Ⅰ和刚要出磁场区域Ⅱ时的速度相同，线框穿过磁场区域Ⅱ产生的焦耳热为Q。线框向下运动过程中始终在垂直于磁场的竖直平面内，ab边始终水平。重力加速度大小为g。下列说法正确的是 A.线框穿过磁场区域Ⅰ产生的焦耳热小于Q B.磁场区域Ⅰ、Ⅱ间的距离为-L C.cd边穿过两个磁场区域的过程，通过线框 横截面的电荷量不相等 D.线框穿过两个磁场区域的过程，线框的速度变化量不相同 √ 磁场宽度与正方形线框的边长都为L，则线框只有进、出磁场两个过程，各位置的瞬时速度如图所示，因线框cd边刚要出磁场区域Ⅰ和刚要出磁场区域Ⅱ时的速度相同为v2，说明出磁场的运动过程一定是减速运动，且穿过磁场的运动过程完全相同，则有v1=v4，v3=v5，线框穿过磁场区域Ⅱ产生的焦耳热为Q，则线框穿过区域Ⅰ是完全相同的运动过程，产生的焦耳热一定为Q，故A错误； 设磁场区域间的距离为H，选择线框cd边刚出磁场区域Ⅰ和刚出磁场区域Ⅱ的过程，由动能定理有mg(H+L)-Q=m-m，解得H=-L，故B正确； 通过横截面的电荷量为q=Δt=Δt=Δt=，因cd边穿过两个磁场区域的过程通过线框横截面的磁通量的变化量ΔΦ相同，则电荷量q相等，故C错误； 由动量定理有mgt-B'Lt=mΔv，又q'='t，因线框穿过两个磁场区域的运动过程相同，则时间相同，且电荷量相等，则线框的速度变化量一定相同，故D错误。 分析线框进出磁场问题时的思路和注意事项： (1)首先要明确线框的运动过程，划分阶段(加速、匀速、减速)，分析各阶段的力、电、能关系。 (2)注意安培力具有瞬时变化性，不能使用匀变速直线运动公式，优先使用功能关系、能量守恒或动量定理，简化复杂的动力学问题。 总结提升 (2024·广州市高二期末)电磁驱动技术在生活生产、科研和军事中应用广泛。如图所示为一电磁驱动模型，在绝缘水平面上固定有两根足够长的平行轨道。轨道左端接有阻值为R的电阻，轨道电阻不计、间距为L，虚线区域内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直轨道平面向下。长度为L，质量为m、电阻为r的金属棒ab静置于导轨上，金属棒与导轨间的最大静摩擦力大小为Ff，当磁场以速度v水平向右匀速移动时，下列说法中正确的是 A.金属棒中感应电流的方向为从b到a B.金属棒被驱动后做水平向右的匀加速直线运动 C.金属棒受到的安培力所做的功等于回路中产生的焦耳热 D.若磁场区域足够大，金属棒最终在磁场中达到稳定状态时的速度小于v 例3 √ 当磁场开始运动后，棒相对于磁场向左运动，由右手定则得，金属棒中的电流从a到b，故A错误； 由F安=BIL，E=BLv，E=I(R+r)，得F安=，由左手定则得，棒ab受向右的安培力，当F安>Ff时，棒ab开始运动，即>Ff得v>，当棒运动后，设棒相对于磁场向左运动的速度为Δv，F=，随着Δv减小，F减小，由牛顿第二定律可知，棒做加速度减小的加速运动，当Δv减小到=Ff，即Δv=时，棒相对于磁场向左匀速运动，即棒以小于v的速度向右做匀速直线运动，故B错误，D正确； 金属棒受到的安培力所做的功等于克服摩擦力做的功、金属棒动能增加量与回路产生的焦耳热之和，故C错误。 应用右手定则时的两点说明： (1)使用右手定则判断感应电流的方向时，拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向。 (2)E=BLv中的速度v是导体相对于磁场的速度。若磁场也运动，要注意相对速度v的取值。 总结提升 (多选)(2025·杭州市高二期中)我国第三艘航空母舰福建舰已正式下水，福建舰配备了目前世界上最先进的电磁弹射系统，如图甲所示。图乙是一种简化的电磁弹射模型，直流电源的电动势为E，电容器的电容为C，两条相距为L的固定光滑导轨，水平放置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现将一质量为m、电阻为R的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内处于静止状态，并与两导轨接触良好。先将开关K置于a让电容器充电，充电结束后，再将K置于b，金属滑块 例4 会在电磁力的驱动下向右加速运动，达到最大速度后滑离轨道。不计导轨和电路其他部分的电阻，忽略空气阻力。下列说法正确的是 A.空间存在的磁场方向为垂直纸面向外 B.金属滑块在轨道上运动的最大加速度为 C.金属滑块在轨道上运动的最大速度为 D.金属滑块滑离轨道的整个过程中流过它的电荷量为 √ √ 开关K置于b的瞬间，金属滑块会在电磁力的驱动下向右加速运动，根据左手定则可知，空间存在的磁场方向应垂直纸面向里，故A错误； 开关K置于b的瞬间，流过金属滑块的电流最大，此时对应的安培力最大，滑块的加速度最大，根据牛顿第二定律可得F=BIL=mam，I=，解得am=，故B正确； 金属滑块运动后，切割磁感线产生电动势，当电容器电压与滑块切割磁感线产生的电动势相等时，滑块速度不再变化，做匀速直线运动，此时速度达到最大，设金属滑块加速运动到最大速度时两端电压为U，电容器放电过程中的电荷量变化为Δq，放电时间为Δt，在金属滑块滑动过程中，由动量定理得BL·Δt=mv，Δq=·Δt，电容器放电过程的电荷量变化为Δq=C·ΔU=C(E-U)，根据法拉第电磁感应定律可得U=BLv，联立解得v=，Δq=，故C正确，故D错误。 含电容器的导体棒动力学模型 1.初速度驱动模型：导体棒以初始速度切割磁感线，通过电磁感应向电容器充电； 2.外力驱动模型：导体棒受恒定外力(如拉力或重力)作用，形成非稳态运动过程； 3.充放电交替模型：电容器先通过电源充电，再放电驱动导体棒运动。 此类问题需综合电路分析(如电荷量、电流关系)、动量定理(或动量守恒定律)及能量转化规律，并常借助微元法处理加速过程。 总结提升 (2025·黑吉辽蒙卷)如图(a)，固定在光滑绝缘水平面上的单匝正方形导体框abcd，置于始终竖直向下的匀强磁场中，ad边与磁场边界平行，ab边中点位于磁场边界。导体框的质量m=1 kg，电阻R=0.5 Ω、边长L=1 m。磁感应强度B随时间t连续变化，0~1 s内B-t图像如图(b)所示。导体框中的感应电流I与时间t关系图像如图(c)所示，其中0~1 s内的图像未画出，规定顺时针方向为电流正方向。 例5 (1)求t=0.5 s时ad边受到的安培力大小F； 答案　0.015 N 由法拉第电磁感应定律可知E1===××12 V=0.05 V 由闭合电路欧姆定律可知，0~1 s内导体框中的感应电流大小为I1== 0.1 A，由题图(b)可知，t=0.5 s时磁感应强度大小为B0.5=0.15 T 所以此时导体框ad边受到的安培力大小F=B0.5I1L=0.15×0.1×1 N=0.015 N (2)画出图(b)中1~2 s内B-t图像(无需写出计算过程)； 答案　见解析图 由题图(c)可知1~2 s内导体框中的感应电流大小为I2=0.2 A，方向为逆时针，根据欧姆定律可知1~2 s内导体框的感应电动势大小为E2=I2R=0.1 V，由于磁感应强度B随时间t连续变化且磁场方向始终竖直向下，由楞次定律可知磁感应强度B增大。由法拉第电磁感应定律有E2===0.1 V， 可知1~2 s内磁感应强度的变化率为==0.2 T/s，则t=2 s时磁感应强度大小为B2=0.3 T，方向竖直向下，故1~2 s内的B-t图像如图所示。 (3)从t=2 s开始，磁场不再随时间变化。之后导体框解除固定，给导体框一个向右的初速度v0=0.1 m/s，求ad边离开磁场时的速度大小v1。 答案　0.01 m/s 由动量定理可知-B2LΔt=mv1-mv0 其中q=Δt=Δt== 联立解得v1=0.01 m/s。 第 二 章 本课结束 $