第二章 2. 法拉第电磁感应定律-【新课程能力培养】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

第二章电磁感应。 C.向右匀速运动 D.向左减速运动 情境拓展 ab向纸外运动 (多选)如图甲所示，列车车头底部安 B 装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地 面（测量仪未画出），P、Q为接测量仪器的 端口，磁铁的匀强磁场垂直于地面向下、宽 0 度与线圈宽度相同，俯视图如图乙所示。当 列车经过线圈的过程中，下列说法正确的是 C D 变式训练2 列车前进方向 线 XX 如图所示，水平放置 的两条光滑轨道上有可自 接测量仪器 由移动的金属棒PQ、MWN, 接仪器 当PQ在外力的作用下运 分 动时，MW在磁场力的作 A.线圈的磁通量一直增大 用下向右运动，则PQ所 变式训练2题图 B.线圈的磁通量先增大后减小 做的运动可能是（) C.列车匀速运动时，线圈中没有感应电流 A.向右 产生 B.向左加速运动 :D.列车加速运动时，线圈中有感应电流产生 2.法拉第电磁感应定律 (2)产生条件：不管电路是否闭合，只要穿 知识梳理 过电路的 发生变化，电路中就 会产生感应电动势。 川知识点1电磁感应定律 (3)方向判断：可假设电路闭合，由楞次 1.感应电动势 定律或右手定则判断出感应电流的 (1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势 ，产生感应电动势的那部分导 叫作 。 产生 体相当于电源，其中电流方向由低电势 感应电动势的那部分导体相当于电源。 指向高电势。 学 高中物理选择性必修第二册（人教版） 2.电磁感应定律 较 磁通量的 磁通量的 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小， 磁通量更 变化量△匝 变化率4 △t 跟穿过这一电路的磁通量的 目 成正比。 物 某一段时间内 某时刻穿过 穿过某个面的 穿过某个面 (2)表达式： (单匝线圈)， 意 某个面的磁 磁通量的变化 的磁通量变 义 感线的条数 量 化的快慢 (多匝线圈)。 (3)感应电动势与感应电流的关系：遵循闭 Φ=BS,S是△D=D-Φ2 △更=B.AS △ △ 与B垂直的△④=B·△S 小 △Φ 合电路欧姆定律，即=E 面的面积 △Φ=S·△B =S.4B △t ΓR+r 穿过某个面有 开始时和转过既不表示磁 3.应用法拉第电磁感应定律E=n△中时的注 方向相反的磁 180°时的平面通量的大小， △t 感线，则不能 都与磁场垂也不表示变 意事项 注 直接用Φ=BS直， 但穿过平化的多少， 求解，应考虑面的磁通量是 实际它就是 (1)研究对象：E=n△Φ的研究对象是一个 相反方向的磁 一正一负， 单匝线圈上 △t 通量抵消后所△Φ=2BS,而产生的电动 回路，而不是一段导体。 剩余的磁通量 不是0 势 (2)物理意义：E=nA④求的是△t时间内的 线圈平面与磁感线平行时，中=0，但△D △ △t 附 最大 平均感应电动势，当△t→0时，E为瞬 线圈平面与磁感线垂直时，Φ最大，但 时感应电动势。 Φ-0 △ (3)E=n△中求得的感应电动势是整个回路 的感应电动势，而不是回路中某段导体 知识点2导体切割磁感线时的感应电 动势 两端的电动势。整个回路的电动势为0， 其回路中某段导体的电动势不一定为0。 1.导体棒垂直于磁场运动，B、1、v两两垂 (4)用公式E=nS△B求感应电动势时，S为 直时如图甲所示，E=Bw。 △t 2.导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁 线圈在磁场范围内的有效面积。 场线方向夹角为0时，如图乙所示，E= (5)若回路中与磁场方向垂直的面积S及 Blusin 0. 磁感应强度B均随时间变化，则E= 导线的横截面 nBS-BS,，要特别注意题目要求的是 X C XX 哪个时刻的感应电动势。 4.磁通量Φ、磁通量的变化量△Φ、磁通量 的变化率△更的比较 △t 24 学 第二章电磁感应。 3.公式E=n△D与公式E=Bh的区别和联系 如图所示，导体棒在磁场 ×B×、 △t 中绕A点在纸面内以角速度ω 比较项目 F=n4 E=Blv 匀速转动，磁感应强度为B, 研究对象 一个回路 ·段导体 则AC在切割磁感线时产生的 区 适用范围 一切电磁感 导体切割磁感线 应现象 感应电动势为E=号=子ll0 别 常用于求平均 既可求平均感应 意义 感应电动势 电动势，也可求 川知识点3反电动势 瞬时感应电动势 本质上是统一的，后者是前者的 1.定义：电动机转动时，由于切割磁感线， 特殊情况。但是当导体做切割磁 感线运动时，用公式E=B,求E 线圈中产生的削弱电源电动势的作用的电 联系 比较方便；当穿过电路的磁通量 动势。 发生变化时， 用公式E=n△中求 △ 2.作用：阻碍线圈的转动。 E比较方便 要点突破 4.对公式E=Blvsin0的理解 (1)对0的理解 川要点1 求解感应电动势的常用方法 当B、1、三个量方向互相垂直时，0= 90°，感应电动势最大；当有任意两个量的 表 E= △Φ E=NBSo 方向互相平行时，0=0°，感应电动势为0。 达 E=n- E=Blvsin 0 △i 式 F@ 2 sin (wt+o) (2)对1的理解 式中的应理解为导线切割磁感线时的 情 境 有效长度，如果导线不和磁场垂直，1应是 图 产 导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割 研 磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取 回路（不 段直导绕一点转绕与B垂直 究 对 一定闭 线（或等效 动的一段的轴匀速转 与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长。 象 合) 成直导线) 导体 动的导线框 ××× ×××× 般求平 般求瞬时 均感应电 感应电动用平均值 意 动势，当 势，当v为 法求瞬时求瞬时感应 ×××× △1→0时 义 求的是瞬 平均速度时 感应电动电动势 (3)对v的理解 时感应电 求的是平均 势 ①公式中的，应理解为导线和磁场间的相对 动势 感应电动势 所有磁场 速度，当导线不动而磁场运动时，也有电 适 (匀强磁 磁感应现象产生。 用 场定量计 匀强 条 算、非匀 磁场 匀强磁场 匀强磁场 ②若导线各部分切割磁感线的速度不同，可 件 强磁场定 取其平均速度求电动势。 性分析) 高中物理选择性必修第二册（人教版） 例1 (多选)如图甲，N=200匝的线圈，： 面积的电荷量。设△t时间内通过导线某横 横截面积是S=0.01m,线圈两端A、B与一 截面积的电荷量为g,则根据电流的定义式 个理想电压表相连。线圈中有垂直于纸面向 =义和法拉第电磁感应定律E=nA中可得 里的磁场，磁场的磁感应强度按图乙规律变 △t 化，则( 、N、,、拉·△=—·公=22，C力2 R△t B/T 5.0 为线圈的匝数，△Φ为磁通量的变化量，R 为闭合电路中的总电阻。如果闭合电路是一 个单面线图a=1),则g=0。 例2如图所示，空间存在垂 例1题图 直于纸面的匀强磁场，在半 ●，、 0●X A.电压表的示数是8V 径为α的圆形区域内部及外 B.感应电流的方向为A流向B 部，磁场方向相反，磁感应 例2题图 C.A点电势低于B点电势 强度的大小均为B。一半径 D.感应电流的方向为B流向A 为b(b>a)、电阻为R的圆形导线环放置在 纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。当 B变式训练① 内、外磁场同时由B均匀地减小到0的过程 (多选)用均匀导线做 中，通过导线环横截面的电荷量为( 成的正方形线圈边长为1， A. TBIb2-2a B.πBlb242a 总电阻为R,正方形的一半 R R 放在垂直于纸面向里的匀强 C.πBb2-a D.TBIb2ta R R 磁场中，如图所示，当磁场 变式训练1题图 以AB的变化率增强时，则( 变式训练2 △t A.线圈中感应电流方向为acbda (多选)如图甲所示，水平面内的圆环 B.线圈中产生的电动势E=AB.P a和b均由相同的均匀导线制成，a环半径 △t2 是b环的两倍，两环用不计电阻且彼此靠 C.线圈中a点电势高于b点电势 得较近的两段导线连接。若仅将a环置于 D.线圈中a、b两点间的电压Uw=△B.P 变化的磁场中，磁感应强度B随时间t变化 △t4 的关系图线如图乙所示，则导线上M、N两 要点2电磁感应中电荷量的计算方法？ 点的电势差U=0.4V。下列说法正确的是 ( 在电磁感应现象的考题中，常需要计算 某段时间内（或某段过程内）通过导体横截 26 第二章电磁感应。 AB/T 线圈，其磁通量由匝，均匀增加到Φ2。下列 说法正确的是() 2 乙 变式训练2题图 A.变化磁场的方向垂直于纸面向里 B.若仅将b环置于变化的磁场中，则M、N 两端的电势差U=-0.2V C.分别将a环和b环置于变化的磁场中，相 同时间内，通过导线的电荷量之比为1：1 受电线圈里 D.分别将a环和b环置于变化的磁场中，相 接交流电 bo 理碧 送电线图 同时间内，产生的焦耳热之比为1：1 情境拓展 Z A.若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍 (多选)智能手表通常采用无线充电的 能为智能手表充电 方式充电。如图甲为智能手表及无线充电基 B.受电线圈中感应电流方向由d到c 座，图乙为充电原理示意图，充电基座接交 C.无线充电的原理是利用充电基座内的线 流电源，基座内的送电线圈产生交变磁场， 圈发射电磁波传输能量 从而使智能手表内的受电线圈产生电流。现 将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为 D.c、d之间的电势差大小为U=n亚，-更 t2-t1 n,若在t到时间内，磁场向上穿过受电 3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动 的方向总是 导体的运动的现象。 知识梳理 3.电磁驱动：如果磁场相对导体运动，在导 体中会产生感应电流使导体受到安培力的 山知识点涡流与电磁阻尼 作用，由于安培力的作用从而使导体运动 1.涡流：当线圈中的电流发生变化时，在 起来。 它附近的任何导体中都会产生旋涡状的 交流电动机就是利用 的原理制成的。 2.电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应 电流会使导体受到安培力的作用，安培力 学 27高中物理选择性必修第二册（人教版） 第二章 电磁感应 感应电流产生，B、D正确。 "1.楞次定律 "2.法拉第电磁感应定律 知识梳理 知识点1 知识梳理 3.阻碍 阻碍4.阻碍 知识点1 知识点2 1.(1)感应电动势(2)磁通量 (3)方向 1.拇指四指 2.(1)变化率 a)”地 △t 要点突破 要点突破 例1BC【解析】当滑片P向上滑动时电阻增大， 例1AB【解析】由法拉第电磁感应定律得感应电 由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流减小，b线 圈产生的磁场减弱，故穿过线圈a的磁通量变小，故A 动势为E=N4中=NAS=200x5-Lx0.01V=8V,故A △t △t 1 错误；根据微元法将线圈a无限分割，又根据左手定则· 正确；由楞次定律可知，感应电流方向是逆时针方向， 不难判断出线圈a应有扩张的趋势，或直接根据楞次定 所以A点电势高，B点电势低，感应电流的方向为A流 律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应 向B,故B正确，C、D错误。 电流的原因”，因为滑片P向上滑动导致穿过线圈a的 变式训练1AB 磁通量减小，故只有线圈面积增大时才能阻碍磁通量的 例2A【解析】设开始时穿过导线环向里的磁通 减小，故线圈α应有扩张的趋势，故B正确：根据b中 量为正值，即重=Bπ，则向外的磁通量为负值，即中 的电流方向和安培定则可知b产生的磁场方向向下穿过 -Bm(b2-2),则总的磁通量为=Bmb2-2a,末态时总 线圈a,根据楞次定律，α中的感应电流的磁场要阻碍 的磁通量为中'-0，平均感应电动势为E=△① ,则通过 原来磁场的减小，故a的感应电流的磁场方向也向下， △t 根据安培定则可知线圈α中感应电流方向俯视应为顺时 导线环横截面的电荷量为q= E △Φ TBIb2-2d1 针，故C正确；开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a R R R 的重力，当滑片向上滑动时，可以用“等效法”，即将 变式训练2AB 线圈α和b看作两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁互 情境拓展 相吸引，故线圈a对水平桌面的压力将减小，故D错误。 AD【解析】无线充电的原理是基座内的线圈电流 变式训练1D 变化，产生变化的磁场，导致手表内部线圈中的磁通量 例2BCD【解析】A图中导体ab顺时针转动，运 发生改变，线圈产生感应电流，原理是互感，因此用塑 用右手定则时，让磁感线穿过掌心，拇指指向导体山运 料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为智能手表充电，故 动方向，则导体b上的感应电流方向为b,A错误； A正确，C错误；在t1到t2时间内，穿过受电线圈的磁 B图中导体b向纸外运动，运用右手定则时，让磁感线 通量向上增加，根据楞次定律可知，受电线圈中感应电 流方向由c到d,故B错误：在t,到2时间内，磁场向 从掌心进人，拇指指向纸外，则知导体b上的感应电流 上穿过受电线圈，其磁通量由Φ，均匀增加到少2，根据 方向为b→a,B正确：C图中穿过回路的磁通量减小， 法拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差大小为U= 由楞次定律知，回路中感应电流方向为b→→℃b,则 导体b上的感应电流方向为b→a,C正确；D图中导体 n,D正确。 △t h-tr ab沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应 电流方向为ba,D正确。 m3.涡流、 电磁阻尼和电磁驱动 变式训练2B 知识梳理 情境拓展 知识点 BD【解析】当列车经过线圈的过程中，线圈的磁 1.感应电流2.阻碍注意3.电磁驱动 通量先增大后减小，根据电磁感应定律可知线圈中会有 32