第2章 2 法拉第电磁感应定律(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册配套课件（人教版）

2 法拉第电磁感应定律 1 学习任务一 法拉第电磁感应定律 学习任务二 导体切割磁感线时的感应电动势 随堂巩固 ◆ ◆ 新课探究 课后习题 2 学习任务一 法拉第电磁感应定律 ［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空. 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.表达式：_ ________. 3.在国际单位制中，磁通量的单位是__________，感应电动势的单位是______. 磁通量的变化率 韦伯 伏 学习任务一 3 ［科学探究］ 根据实验结果,回答问题: 实验一:如图甲所示,导体切割磁感线的速度越大,则电流表指针偏转角度越____ (选填“大”或“小”). 大 学习任务一 4 实验二:如图乙所示,将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中,快速插入和缓慢 插入相比,指针偏转方向______(选填“相同”或“不相同”),指针偏转角度________ (选填“相同”或“不相同”). 相同 不相同 学习任务一 5 【辨别明理】 1.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( ) × 2.线圈中磁通量的变化量 越小，线圈中产生的感应电动势一定越小.( ) × 3.线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势一定越大.( ) √ 学习任务一 6 例1 如图甲所示，有一个圆形线圈，线圈的匝数 匝，线圈面积 ，线圈的电阻 ，线圈外接一个阻值 的电阻，把线 圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规 律如图乙所示，求： 学习任务一 7 (1) 前 内的感应电动势的大小以及通过电阻的电流方向； [答案] ; 自下而上 [解析] 前 内磁通量的变化量 的感应电流，则通过电阻的电流方向自下而上 由法拉第电磁感应定律得 由楞次定律知，线圈中产生逆时针方向 学习任务一 8 (2) 前 内的平均感应电动势. [答案] 0 [解析] 前 内磁通量的变化量 ， 由法拉第电磁感应定律得 学习任务一 9 变式 [2026·江苏苏州大学附中高二月考] 将一根绝缘硬 质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为 ， 小圆面积均为，垂直线圈平面方向有一随时间 变化的 磁场，磁感应强度大小，和 均为常量， 则线圈中总的感应电动势大小为( ) A. B. C. D. √ 学习任务一 10 [解析] 由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势 ，每个小圆线圈产生的感应电动势 ，由线 圈的绕线方式和楞次定律可得大线圈和外面的小线圈产生的感应电动势方向相 同，里面的小线圈与它们的电动势方向相反，故线圈中 总的感应电动势大小为 ，故选C. 学习任务一 11 【要点总结】 、 、 的比较 磁通量 磁通量的变化量 磁通量的变化率 时 注意：与 的大小、 的大小没有必然的关系 学习任务一 12 学习任务二 导体切割磁感线时的感应电动势 ［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空. 1.由于导体运动而产生的电动势叫作动生电动势. 2.导线垂直于磁场方向运动，、、两两垂直时，感应电动势 _____. 3.导线运动的方向与磁感线方向夹角为 时，感应电动势 _________. 学习任务二 13 4.若导线是弯折的，或导线长度与不垂直时，中的 应为导线两端点在 与 垂直的方向上的投影长度，即有效切割长度. 图甲中的有效切割长度为： ； 图乙中的有效切割长度为： ； 图丙中的有效切割长度为：沿的方向运动时，；沿 的方向运动时， . 学习任务二 14 ［科学推理］ 如图所示，闭合回路的一部分导体处于匀强磁场中，磁感应强度为， 的 长度为，以速度 匀速切割磁感线，如何根据法拉第电磁感应定律研究回路 中产生的感应电动势？ [答案] 设在时间内导体由原来的位置运动到 处，这时回路面积的变化量 为，穿过闭合回路的磁通量的变化量为 ，根据法拉 第电磁感应定律得 . 学习任务二 15 例2 如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它 以速度 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为 ，将此棒弯成长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平 面内，当它沿两段折线夹角角平分线的方向以速度 运动时，棒两端的感应电动 势大小为.则 等于( ) A. B. C.1 D. √ 学习任务二 16 [解析] 设弯折前金属棒切割磁感线的长度为，产生的感应电动势 ；弯 折后，金属棒切割磁感线的有效长度为 ，故产生的感 应电动势，所以 ，B正确. 学习任务二 17 例3 (多选)[2026·辽宁沈阳高二期末] 现将某金属棒 进行下述两种操作：图 甲，在竖直向下的匀强磁场中，将金属棒 水平放置并以某一水平速度抛出， 金属棒在运动过程中始终保持水平；图乙，在垂直纸面向里的匀强磁场中，将 金属棒绕其端在垂直于磁场的平面内匀速转动，关于金属棒 在两次运动 过程中(均不计阻力)产生的感应电动势的说法正确的是( ) 学习任务二 18 A.图甲中金属棒产生的感应电动势大小改变，且端电势高于 端电势 B.图甲中金属棒产生的感应电动势大小不变，且端电势低于 端电势 C.图乙中金属棒产生的感应电动势大小不变，且端电势高于 端电势 D.图乙中金属棒产生的感应电动势大小改变，且端电势低于 端电势 √ √ 学习任务二 19 [解析] 金属棒抛出后做平抛运动，水平速度不变，公式中的水平速度与金属棒 的切割长度垂直，产生的电动势 ，所以金属棒的电动势保持不变，由 右手定则可知端电势低于端电势，故A错误，B正确；金属棒绕其 端在垂 直于磁场的平面内匀速转动，金属棒产生的电动势为 保持不变，由右 手定则可知端电势高于 端电势，故C正确，D错误. 学习任务二 20 【要点总结】 旋转切割磁感线产生感应电动势大小 转轴位置 端点 中点 任意位置 _______________________________ ____________________________________ ______________________________________ 学习任务二 21 1.(法拉第电磁感应定律)[2026·江苏南通中学高二期中] 如图甲所示，形成拓扑 结构的莫比乌斯环，连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可 近似为半径为 的扁平圆柱.现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过， 磁场区域的边界是半径为的圆.若磁感应强度大小随时间 的变化的图 像如图乙所示，则回路中产生的感应电动势大小为( ) A.0 B. C. D. √ 随 堂 巩 固 22 [解析] 由题意可知，铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝 线圈串联的闭 合回路，穿过回路的磁场有效面积为 ，根据法拉第电磁感应定律可知， 回路中产生的感应电动势大小为 ，故选C. 随 堂 巩 固 23 2.(导体切割磁感线时的感应电动势)水平平行金属导轨间距为 ，一端跨接一个 电阻，匀强磁场的磁感应强度为 ，方向垂直于导轨所在平面，如图所示，一 根金属棒与导轨成 角放置，金属棒与导轨的电阻均不计，且金属棒与导轨始 终接触良好.当金属棒沿垂直于金属棒的方向以恒定的速度 在导轨上滑行时， 通过电阻 的电流大小为( ) A. B. C. D. √ 随 堂 巩 固 24 [解析] 金属棒与磁场垂直，当金属棒沿垂直于金属棒的方向以速度 滑行时， 金属棒切割磁感线的有效长度为，产生的感应电动势为 , 根据闭合电路欧姆定律可得通过的电流大小为 ，故选项B正确. 随 堂 巩 固 25 3.(导体棒旋转切割磁感线)[2026·河北衡水高二期中] 如图所 示，导体的长为，绕点以角速度 匀速转动， 长为 ，且、、三点在一条直线上，有一磁感应强度为 的匀 强磁场充满转动平面，且与转动平面垂直，那么、 两端的 电势差大小为( ) A. B. C. D. [解析] 导体切割磁感线产生的感应电动势大小为，因导体 上 各点的角速度相等，由知与 成正比，则平均速度 ，联立可得， ，、 两端的电势差大 小等于导体中感应电动势的大小，即为 .故选C. √ 随 堂 巩 固 26 课后习题 27 知识点一 法拉第电磁感应定律 1.(多选)关于感应电动势、磁通量、磁通量的变化量，下列说法正确的是 ( ) A.穿过回路的磁通量大时，磁通量的变化量不一定大，回路中的感应电动势也 不一定大 B.穿过回路的磁通量的变化量与线圈的匝数无关，回路中的感应电动势与线圈 的匝数有关 C.穿过回路的磁通量的变化率为0时，回路中的感应电动势一定为0 D.某一时刻穿过回路的磁通量为0时，回路中的感应电动势一定为0 √ √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 28 [解析] 可以与加速度的定义式 类比，感应电动势与磁通量和磁 通量的变化量均无关，而与磁通量的变化率有关，感应电动势的大小与线圈匝 数、磁通量的变化率均成正比，且磁通量的变化量与磁通量的大小和线圈的匝 数均无关，故A、B、C正确，D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 29 2.[2026·浙江嘉兴高二期末] 如图所示，一圆形线圈的半径为 ，、两点之间的距离远小于半径，线圈内部一半径为 的圆形区域内存在方向垂直纸面向内的匀强磁场，其磁感应 强度随时间均匀减小，且变化率为，则、 两点之间的 电压大小为( ) A. B. C. D.0 [解析] 由题意可知磁感应强度的变化率为 ，根据法拉第电磁感应定律 可知，可知、两点之间的电压大小为 ，故选C. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30 知识点二 导体切割磁感线时的感应电动势 3.如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为 的是( ) A.乙和丁 B.甲、乙、丁 C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙 [解析] 公式中的 应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效切割 长度均为，电动势，而丙的有效切割长度为 ，电动势 ，故选项B正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 31 4.[2025·山东滨州高二期末] 滨州市位于北纬为 ，如图，某同学在滨州市内 骑行上学，该同学从西往东沿直线以速度 骑行，该处地磁场的水平分量大小为 ，竖直分量大小为，自行车车把为直把、金属材质，车把长为 ，车轮的直 径为 ，辐条长度近似等于车轮半径，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下 列说法正确的是( ) A.图示位置中辐条点电势比点电势低 B.图示位置中辐条点电势比点电势高 C.车把左端的电势比车把右端的电势低 D.自行车改为南北骑向，自行车车把两端电动势要降低 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 32 [解析] 该同学从西往东沿直线以速度 骑行，辐条切割地磁场水平分量 (由南向北)的磁感线，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条点电势比 点 电势高，电势差为 ，故A错误，B正确； 自行车车把从西往东切割地磁场竖直向下分量的磁感线，由右手定则可知，车 把左端的电势比车把右端的电势高 ，故C错误；自行车改为南北骑向，自行 车车把仍切割地磁场竖直向下分量的磁感线，自行 车车把两端电动势仍为 ，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 33 5.(16分)如图所示，水平放置的平行金属导轨相距 ，左端接一电阻,阻 值为 ，磁感应强度 的匀强磁场垂直于导轨平面向里.导体 棒 垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，且始终与导轨接触良好，导 轨和导体棒的电阻均可忽略不计.当棒以 的速度水平向右匀速滑动 时，则： (1) (4分)求 棒中感应电动势的大小； [答案] [解析] 根据法拉第电磁感应定律可知， 棒中的感应电 动势为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 34 (2) (4分)求回路中感应电流的大小； [答案] [解析] 感应电流的大小为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 35 (3) (4分) 棒中哪端电势高？ [答案] 端 [解析] 棒相当于电源，根据右手定则知， 端电势高. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 36 (4) (4分)求维持 棒做匀速运动的水平外力的大小. [答案] [解析] 棒所受安培力大小 由于棒以的速度水平向右匀速滑动，故水平外力的大小也为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 37 6.[2026·河南师大附中高二月考] 如图所示， 为水平 放置的平行“匚”形光滑金属导轨，导轨电阻不计，间距 为 ，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度 大小为，金属杆材质均匀、倾斜放置，与 导轨成 角，角度不同时，接入导轨间的电阻不同.如图所示的 角时，接入导轨间的 阻值为.若保持金属杆以速度沿平行于 的方向匀速滑动(金属杆不脱离轨道 且与导轨接触良好).则下列说法中正确的是( ) 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 38 A.金属杆中的感应电流方向为由到 B.若改变倾角，电路中感应电动势的大小不变，始 终为 C.若改变倾角，电路中感应电流的大小不变，为 D.安培力是阻力，方向水平向左 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 39 [解析] 根据右手定则知，金属杆中的感应电流方向为到，故A错误；设 在两导轨间的长度为，则有效切割长度为 ，切割产生的感应电动势 ，若改变倾角，有效切割长度不变，电路中感应电动势的大小不变，始 终为 ，故B正确；若改变倾角，电路中接入的电阻改变，感应电流的大小改 变，故C错误；根据左手定则可知安培力方向垂直杆斜向左上，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 7.[2026·天津河西高二期末] 如图甲所示，一个10匝的金属线圈固定在水平面内， 线圈阻值 ，线圈外接一个阻值 的电阻，其余电阻不计，、 两点距离很近.线圈内的磁通量变化如图乙所示，规定磁场方向垂直纸面向里时 磁通量为正，下列说法正确的是( ) A. 内，线圈内的感应电流方向为逆时针 B.和 内，线圈内的感应电流方向相反 C.内，线圈两端点、间的电压 D.内，线圈有收缩趋势，且感应电流大小为 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 41 [解析] 内，磁通量减小，由楞次定律可知，感应磁场与原磁场方向相同， 根据右手螺旋定则可知，感应电流方向为顺时针，故A错误； 内，磁通量 反向增加，根据楞次定律可知，感应磁场与原磁场方向相反，根据右手螺旋定 则可知，感应电流方向为顺时针，与 电流方向相同，故B错误； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 42 内，由法拉第电磁感应定律可得 ，可得线圈 两端点、间的电压，故C错误； 内，磁通量反向增加， 根据楞次定律的“增缩减扩”可知线圈有收缩趋势，感应电流大小为 ，故D正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 43 8.如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆弧直径与 磁场边缘重合，磁场方向垂直于半圆弧面(纸面)向里，磁感应强度大小为 .使 该线框从静止开始绕过圆心、垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周， 线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置静止，磁感应强度随时间线性 变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变 化率 的大小应为( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 44 [解析] 设半圆弧的半径为，导线框的电阻为，当线框以角速度 匀速转动时 产生的感应电动势 .当线框不动，而磁感应强度随时间变化时 ，由得，即 ，故C正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 45 9.[2026·辽宁沈阳二中高二月考] 如图所示，一个直角三角形单匝导体线框 在范围足够大的磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕过 点且垂直于纸面的轴 以角速度 在纸面内顺时针匀速转动，已知边， ， ， 用、、分别表示、、 三点电势，则下列说法正确的是( ) A.，回路无电流 B. ，回路有电流 C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 46 [解析] 若设点的电势为零，根据右手定则可知，， ，回路的 磁通量不变，则无感应电流，故A、B错误；因 ， ，可得 ，故C正确， D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 47 10.[2025·湖南长沙一中高二月考] 如图所示，在半径为 的圆形 区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度为 .一根长 为的导体杆水平放置， 端处在圆形磁场边界的最下方，现 A.端的电势始终高于 端 B.杆切割磁感线产生的感应电动势最大值 C.当杆旋转 时，杆切割磁感线产生的感应电动势 D.当杆旋转 时，、间电势差 使杆绕端以角速度 逆时针匀速旋转 ，在旋转过程中 ( ) √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 48 [解析] 根据右手定则可知，导体杆切割磁感线时，端电势高于 端，故A错 误；当导体杆和圆形区域的直径重合时， 杆切割磁感线的有效长度最长，为 ， 杆切割磁感线产生的感应电动势最大，最大值为 ,故B错误；当杆旋转 时，由几何知识可知，此 时杆切割磁感线的有效长度为，则 杆切割磁感线产生的感应电动势为 ，故C正确；当杆旋转 时，由几何知 识可知，杆切割磁感线的有效长度为, 杆切割磁感 线产生的感应电动势为 ，即、 间电势差 ，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 49 $