資源簡介

章末素養提升
物理觀念 感應電流的方向 1.楞次定律：感應電流的磁場總是要　　　　引起感應電流的　　　　　　　　 2.右手定則：伸開右手，使大拇指與其余并攏的四指　　　　　，并與手掌在同一個平面內；讓磁感線垂直從手心穿入，并使　　　　　指向導線運動的方向，這時　　　　所指的方向就是感應電流的方向
感應電動勢的大小 1.E=　　　　，適用于一切電磁感應現象 2.導體棒平動切割磁感線E=　　　　　　　，α為v與B的夾角 3.導體棒轉動切割磁感線：E=　　　
渦流 由于電磁感應，在大塊金屬中會形成感應電流，電流在金屬塊內組成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫作渦電流，簡稱渦流
電磁阻尼和電磁驅動 1.當閉合電路中的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力，安培力總是　　　　導體的　　　　，這種現象叫作電磁阻尼 2.　　　　電流受到　　　　使　　　　運動的現象稱為電磁驅動
互感和自感 1.互感：一個線圈通電或斷電的瞬間，另一個與之靠近的線圈中會出現感應電流 2.自感：由于導體線圈　　　　的　　　　發生變化而引起的電磁感應現象 3.自感電動勢：由于自感而產生的感應電動勢EL=L，其中是　　　　　　　　　；L是　　　　　　　，簡稱自感或電感。單位：　　　　　　，符號：　　　　
磁場的能量 線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給　　　　，儲存在　　　　中
科學思維 物理模型 能用磁感線與勻強磁場等模型綜合分析電磁感應問題
類比分析法 渦流、電磁阻尼和電磁驅動現象的類比
能量守恒的思想 能從能量的視角分析解釋楞次定律，解釋生產生活中的各種電磁感應現象
科學探究 1.會對影響感應電流方向的因素提出問題、合理的猜想、獲取證據、得出結論并進行解釋等過程，提升科學探究素養 2.會設計磁通量增加和磁通量減少的實驗情境來探究規律，會根據電流表指針偏轉方向確定感應電流的方向，會針對條形磁體在閉合線圈中插入、拔出的過程，觀察現象并設計表格記錄相關數據 3.會引入“中間量”探究表述感應電流方向的規律，會概括總結規律并從能量守恒角度理解“阻礙”的意義
科學態度 與責任 1.通過實例了解渦流、電磁阻尼和電磁驅動、互感與自感現象的利弊以及它們在生產生活中的應用 2.通過了解眾多電磁感應現象在生產生活中的應用，體會科學、技術、社會之間緊密的聯系
例1　（2023·遼源市第五中學高二期末）以下四圖都與電磁感應有關，下列說法正確的是（　　）
A.真空冶煉爐能在真空環境下，使爐內的金屬產生渦流，從而煉化金屬
B.當蹄形磁體順時針轉動時，鋁框將朝相反方向轉動
C.金屬探測器通過使用恒定電流的長柄線圈來探測地下是否有金屬
D.磁電式儀表，把線圈繞在鋁框骨架上，目的是起到電磁驅動的作用
例2　（2022·浙江1月選考）如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內部形成方向豎直向上、磁感應強度大小B=kt的勻強磁場，在內部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d（d r），則（　　）
A.從上向下看，圓管中的感應電流為逆時針方向
B.圓管的感應電動勢大小為
C.圓管的熱功率大小為
D.輕繩對圓管的拉力隨時間減小
例3　（2023·大慶市實驗中學月考）如圖所示，一個三角形框架底邊長為2L，以一定的速度勻速經過有界磁場區域，兩磁場的磁感應強度大小相等、方向相反、寬度均為L，框架通過磁場的過程中，感應電流的變化圖像是（取逆時針方向為正）（　　）
例4　（多選）（2024·石家莊市第十七中學高二期末）兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質量為m的金屬棒懸掛在一個固定的絕緣輕彈簧下端，金屬棒和導軌始終垂直且接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，磁感應強度方向如圖所示。金屬棒和導軌的電阻不計。現將金屬棒從輕彈簧原長位置由靜止釋放，重力加速度大小為g，則（　　）
A.釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g
B.金屬棒向下運動時，流過電阻的電流方向為a→b
C.金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為F=
D.電阻上產生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量
例5　（2022·全國乙卷）如圖，一不可伸長的細繩的上端固定，下端系在邊長為l=0.40 m的正方形金屬框的一個頂點上。金屬框的一條對角線水平，其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻強磁場。已知構成金屬框的導線單位長度的阻值為λ=5.0×10-3 Ω/m；在t=0到t=3.0 s時間內，磁感應強度大小隨時間t的變化關系為B（t）=0.3-0.1t（SI）。求：
（1）t=2.0 s時金屬框所受安培力的大小；
（2）在t=0到t=2.0 s時間內金屬框產生的焦耳熱。
　　 　
　　 　
　　 　
　　 　
答案精析
阻礙　磁通量的變化　垂直　拇指
四指　n　BLvsin α　BL2ω
阻礙　運動　感應　安培力　物體
本身　電流　電流的變化率
自感系數　亨利　H　磁場　磁場
例1　A　［真空冶煉爐能在真空環境下，利用電磁感應現象，使爐內的金屬產生渦流，從而煉化金屬，故A正確；根據電磁驅動原理，當蹄形磁體順時針轉動時，鋁框將朝相同方向轉動，故B錯誤；金屬探測器通過使用交變電流的長柄線圈來探測地下是否有金屬，故C錯誤；磁電式儀表，把線圈繞在鋁框骨架上，鋁框中產生感應電流，使鋁框盡快停止擺動，起到電磁阻尼的作用，故D錯誤。］
例2　C　［穿過圓管的磁通量向上逐漸增加，則根據楞次定律可知，從上向下看，圓管中的感應電流為順時針方向，選項A錯誤；圓管的感應電動勢大小為E=πr2=kπr2，選項B錯誤；圓管的電阻R=ρ，圓管的熱功率大小為P==，選項C正確；根據左手定則可知，圓管中各段所受的安培力方向指向圓管的軸線方向，則輕繩對圓管的拉力的合力始終等于圓管的重力，不隨時間變化，選項D錯誤。］
例3　C　［將三角形框架整個運動過程分成4個部分分析，如圖所示。
線框從位置1運動到位置2的過程中，根據楞次定律判斷可知，感應電流方向沿逆時針方向，即為正；導線有效切割長度均勻減小，產生的感應電動勢均勻減小，感應電流均勻減小；設開始時感應電流大小為2I，則此過程中，電流由2I減至I；
線框從位置2運動到位置3的過程中，根據楞次定律判斷可知，感應電流方向沿順時針方向，即為負；開始時電流為3I，均勻減小至2I；
線框從位置3運動到位置4的過程中，根據楞次定律判斷可知，感應電流方向沿逆時針方向，即為正；電流由0均勻增大至I；
線框從位置4運動到全部穿出磁場的過程中，根據楞次定律判斷可知，感應電流方向沿逆時針方向，即為正；電流由I均勻減小至0。故C正確。］
例4　AC　［釋放瞬間，金屬棒只受重力作用，所以其加速度等于重力加速度，選項A正確；金屬棒向下切割磁感線，由右手定則可知，流過電阻的電流方向為b→a，選項B錯誤；當金屬棒的速度為v時，感應電流I=，則安培力F=BIL=，選項C正確；由能量守恒定律可知，最終穩定后，重力勢能的減少量等于輕彈簧彈性勢能的增加量與電阻上產生的總熱量之和，選項D錯誤。］
例5　（1）0.04 N　（2）0.016 J
解析　（1）金屬框的總電阻為
R=4lλ=4×0.4×5×10-3 Ω=0.008 Ω
金屬框中產生的感應電動勢為
E===0.1××0.42 V=0.008 V
金屬框中的電流為I==1 A
t=2.0 s時磁感應強度大小為
B2=（0.3-0.1×2） T=0.1 T
金屬框處于磁場中的有效長度為L=l
此時金屬框所受安培力大小為
FA=B2IL=0.1×1××0.4 N=0.04 N
（2）0~2.0 s時間內金屬框產生的焦耳熱為Q=I2Rt'=12×0.008×2 J=0.016 J。(共20張PPT)
DIERZHANG
第二章
章末素養提升
再現
素養知識
物理觀念 感應電流的方向 1.楞次定律：感應電流的磁場總是要 引起感應電流的
______________
2.右手定則：伸開右手，使大拇指與其余并攏的四指 ，并與手掌在同一個平面內；讓磁感線垂直從手心穿入，并使
指向導線運動的方向，這時 所指的方向就是感應電流的方向
阻礙
磁通量的變化
垂直
拇指
四指
物理觀念 感應電動勢的大小 1.E=_____，適用于一切電磁感應現象
2.導體棒平動切割磁感線E= ，α為v與B的夾角
3.導體棒轉動切割磁感線：E=________
渦流 由于電磁感應，在大塊金屬中會形成感應電流，電流在金屬塊內組成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫作渦電流，簡稱渦流
n
BLvsin α
BL2ω
物理觀念 電磁阻尼和電磁驅動 1.當閉合電路中的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力，安培力總是 導體的 ，這種現象叫作電磁阻尼
2. 電流受到 使 運動的現象稱為電磁驅動
運動
阻礙
感應
安培力
物體
物理觀念 互感和自感 1.互感：一個線圈通電或斷電的瞬間，另一個與之靠近的線圈中會出現感應電流
2.自感：由于導體線圈 的 發生變化而引起的電磁感應現象
3.自感電動勢：由于自感而產生的感應電動勢EL=L，其中是 ；L是 ，簡稱自感或電感。
單位： ，符號：___
磁場的能量 線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給 ，儲存在 中
本身
電流
電流的變化率
自感系數
亨利
H
磁場
磁場
科學思維 物理模型 能用磁感線與勻強磁場等模型綜合分析電磁感應問題
類比分析法 渦流、電磁阻尼和電磁驅動現象的類比
能量守恒的思想 能從能量的視角分析解釋楞次定律，解釋生產生活中的各種電磁感應現象
科學探究 1.會對影響感應電流方向的因素提出問題、合理的猜想、獲取證據、得出結論并進行解釋等過程，提升科學探究素養
2.會設計磁通量增加和磁通量減少的實驗情境來探究規律，會根據電流表指針偏轉方向確定感應電流的方向，會針對條形磁體在閉合線圈中插入、拔出的過程，觀察現象并設計表格記錄相關數據
3.會引入“中間量”探究表述感應電流方向的規律，會概括總結規律并從能量守恒角度理解“阻礙”的意義
科學態度 與責任 1.通過實例了解渦流、電磁阻尼和電磁驅動、互感與自感現象的利弊以及它們在生產生活中的應用
2.通過了解眾多電磁感應現象在生產生活中的應用，體會科學、技術、社會之間緊密的聯系
(2023·遼源市第五中學高二期末)以下四圖都與電磁感應有關，下列說法正確的是
A.真空冶煉爐能在真空環境下，使爐內的金屬產生渦流，從而煉化金屬
B.當蹄形磁體順時針轉動時，鋁框將朝相反方向轉動
C.金屬探測器通過使用恒定電流的長柄線圈來探測地下是否有金屬
D.磁電式儀表，把線圈繞在鋁框骨架上，目的是起到電磁驅動的作用
例1
提能
綜合訓練
√
真空冶煉爐能在真空環境下，利用電磁感應現象，使爐內的金屬產生渦流，從而煉化金屬，故A正確；
根據電磁驅動原理，當蹄形磁體順時針轉動時，鋁框將朝相同方向轉動，故B錯誤；
金屬探測器通過使用交變電流的長柄線圈來探測地下是否有金屬，故C錯誤；
磁電式儀表，把線圈繞在鋁框骨架上，鋁框中產生感應電流，使鋁框盡快停止擺動，起到電磁阻尼的作用，故D錯誤。
(2022·浙江1月選考)如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內部形成方向豎直向上、磁感應強度大小B=kt的勻強磁場，在內部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d(d r)，則
A.從上向下看，圓管中的感應電流為逆時針方向
B.圓管的感應電動勢大小為
C.圓管的熱功率大小為
D.輕繩對圓管的拉力隨時間減小
例2
√
穿過圓管的磁通量向上逐漸增加，則根據楞次定律可
知，從上向下看，圓管中的感應電流為順時針方向，
選項A錯誤；
圓管的感應電動勢大小為E=πr2=kπr2，選項B錯誤；
圓管的電阻R=ρ，圓管的熱功率大小為P==，選項C正確；
根據左手定則可知，圓管中各段所受的安培力方向指向圓管的軸線方向，則輕繩對圓管的拉力的合力始終等于圓管的重力，不隨時間變化，選項D錯誤。
(2023·大慶市實驗中學月考)如圖所示，一個三角形框架
底邊長為2L，以一定的速度勻速經過有界磁場區域，兩磁
場的磁感應強度大小相等、方向相反、寬度均為L，框架通
過磁場的過程中，感應電流的變化圖像是(取逆時針方向為正)
例3
√
將三角形框架整個運動過程分成4個部分分析，如
圖所示。
線框從位置1運動到位置2的過程中，根據楞次定
律判斷可知，感應電流方向沿逆時針方向，即為
正；導線有效切割長度均勻減小，產生的感應電動勢均勻減小，感應電流均勻減小；設開始時感應電流大小為2I，則此過程中，電流由2I減至I；
線框從位置2運動到位置3的過程中，根據楞次定律判斷可知，感應電流方向沿順時針方向，即為負；開始時電流為3I，均勻減小至2I；
線框從位置3運動到位置4的過程中，根據楞次定
律判斷可知，感應電流方向沿逆時針方向，即為
正；電流由0均勻增大至I；
線框從位置4運動到全部穿出磁場的過程中，根據
楞次定律判斷可知，感應電流方向沿逆時針方向，即為正；電流由I均勻減小至0。故C正確。
(多選)(2024·石家莊市第十七中學高二期末)兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質量為m的金屬棒懸掛在一個固定的絕緣輕彈簧下端，金屬棒和導軌始終垂直且接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，磁感應強度方向如圖所示。金屬棒和導軌的電阻不計。現將金屬棒從輕彈簧原長位置由靜止釋放，重力加速度大小為g，則
A.釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g
B.金屬棒向下運動時，流過電阻的電流方向為a→b
C.金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為F=
D.電阻上產生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量
例4
√
√
釋放瞬間，金屬棒只受重力作用，所以其加速度等于
重力加速度，選項A正確；
金屬棒向下切割磁感線，由右手定則可知，流過電阻
的電流方向為b→a，選項B錯誤；
當金屬棒的速度為v時，感應電流I=，則安培力F=
BIL=，選項C正確；
由能量守恒定律可知，最終穩定后，重力勢能的減少量等于輕彈簧彈性勢能的增加量與電阻上產生的總熱量之和，選項D錯誤。
(2022·全國乙卷)如圖，一不可伸長的細繩的上端固定，下端系在邊長為l=0.40 m的正方形金屬框的一個頂點上。金屬框的一條對角線水平，其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻強磁場。已知構成金屬框的導線單位長度的阻值為λ=5.0×10-3 Ω/m；在t=0到t=3.0 s時間內，磁感應強度大小隨時間t的變化關系為B(t)=0.3-0.1t(SI)。求：
(1)t=2.0 s時金屬框所受安培力的大小；
例5
答案　0.04 N　
金屬框的總電阻為R=4lλ=4×0.4×5×10-3 Ω=0.008 Ω
金屬框中產生的感應電動勢為E===0.1××0.42 V=0.008 V
金屬框中的電流為I==1 A
t=2.0 s時磁感應強度大小為B2=(0.3-0.1×2) T=0.1 T
金屬框處于磁場中的有效長度為L=l
此時金屬框所受安培力大小為FA=B2IL
=0.1×1××0.4 N=0.04 N
(2)在t=0到t=2.0 s時間內金屬框產生的焦耳熱。
答案　0.016 J
0~2.0 s時間內金屬框產生的焦耳熱為Q=I2Rt'=12×0.008×2 J=0.016 J。

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