資源簡介

(共63張PPT)
第二章　電磁感應
2. 法拉第電磁感應定律
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研習任務一　對電磁感應定律的理解
合作　討論
如圖所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快速插入和緩慢插入有什么相 同和不同？
提示：同樣的磁鐵、同樣的線圈匝數，磁體穿過線圈的過程中線圈磁通量的變化量是 相同的，但是磁鐵穿過的時間不同，從而磁通量的變化快慢不同，即磁通量的變化率 不同.
教材　認知
1. 感應電動勢
在 現象中產生的電動勢叫作感應電動勢，產生感應電動勢的那部分導體 相當于 .
2. 法拉第電磁感應定律
（1）內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的 成正比.
（3）單位：在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯（Wb），電動勢的單位是 .
電磁感應　
電源　
變化率　
伏特（V）　
要點　歸納
項目 磁通量Ф 磁通量的變化量ΔФ
物理意義 某時刻穿過磁場中某個面的磁感線條數 在某一過程中穿過某個 面的磁通量的變化量 穿過某個面的磁通量 變化的快慢
當B、S互相垂直時大小計算 Ф＝BS
項目 磁通量Ф 磁通量的變化量ΔФ
注意 若穿過某個面有 方向相反的磁 場，則不能直接 用Ф＝BS. 應考慮 相反方向的磁通 量或抵消以后所 剩余的磁通量 開始和轉過180°時平面 都與磁場垂直，但穿過 平面的磁通量是不同 的，一正一負，ΔФ＝ 2BS，而不是零 既不表示磁通量的大 小，也不表示變化的 多少，在Ф－t圖像 中，可用圖線的斜率 表示
研習　經典
A. 感應電動勢的大小與線圈的匝數無關
B. 穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大
C. 穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大
D. 感應電流產生的磁場方向與原磁場方向始終相同
C
名師點評
　　這類問題重在培養科學思維，要正確區分磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變 化率，知道感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，與磁通量、磁通量的變化量 沒有必然聯系.
對應　訓練
A. 0.30 V B. 0.44 V
C. 0.59 V D. 4.3 V
B
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研習任務二　導線切割磁感線時的感應電動勢
合作　討論
如圖所示，把矩形線框CDMN放在磁感應強度為B的勻強磁場里，線框平面跟磁感線 垂直.設線框可動部分導體棒MN的長度為l，它以速度v向右運動，在Δt時間內，由原 來的位置MN移到M1N1.這個過程中回路中產生的感應電動勢多大？
提示：這個過程中線框的面積變化量是ΔS＝lvΔt
穿過閉合電路的磁通量的變化量是ΔФ＝BΔS＝BlvΔt
由此求得感應電動勢E＝Blv.
教材　認知
1. 垂直切割：導線垂直于磁場方向運動，B、l、v兩兩垂直時，如圖1所示，E ＝ .
圖1 圖2
2. 不垂直切割：導線的運動方向與導線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時，如圖 2所示，E＝ .
3. 功能關系：導體棒切割磁感線產生感應電流，導體棒所受安培力的方向與導體棒 運動方向相反，導體棒克服 做功，把其他形式的能轉化為電能.
Blv　
Blvsin θ　
安培力　
要點　歸納
1. 對公式的理解
（1）l取有效長度
①如圖1所示，l是導線切割磁感線的有效長度，即導線兩端點連接后在垂直于B、v方 向上的投影長度（圖中虛線的長度）.
②如圖2所示，長為l的導體棒垂直切割磁感線時，
其感應電動勢E＝Blvsin θ≠Blv，導體棒的有效長度為l'＝lsin θ.
③如圖3所示，l是接入回路中的長度.
④如圖4所示，l是處于磁場中的長度.
（2）對v的理解
①公式中的v應理解為導體和磁場間的相對速度，當導體不動而磁場運動時，也有感 應電動勢產生.
②若速度v為平均值，E就為平均感應電動勢；若速度v為瞬時值，E就為瞬時感 應電動勢.
③v取既垂直于磁場又垂直于導體棒的分速度.
E＝Blvsin θ
區
別 研究對象 整個閉合回路 回路中做切割磁感線運動的那部分導體
適用范圍 各種電磁感應現象 只適用于勻強磁場中導體切割磁感線運動的情況
計算結果 Δt內的平均感應電動勢 某一時刻的瞬時感應電動勢
聯系
（2）轉軸位置不同的感應電動勢
研習　經典
B
名師點評
　　金屬棒做切割磁感線運動時，切割磁感線的那部分導體相當于電源，解決此類問 題需要結合閉合電路歐姆定律，必要時畫出等效電路圖.
對應　訓練
A. 桿OP產生的感應電動勢恒定
B. 桿OP受到的安培力不變
C. 桿MN做勻加速直線運動
D. 桿MN中的電流逐漸減小
AD
知識　構建
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課后提素養刻剖析 提升能力
基礎　題組
1. 判斷正誤.
×
×
×
√
×
D
A. 磁鐵的任意一極移近A環，A環磁通量增大，產生了感應
電動勢，產生了感應電流，受到了安培力，因此被磁鐵排斥
B. 磁鐵的任意一極移近B環，B環磁通量增大，產生了感應
電動勢，但沒有產生感應電流，沒有受到安培力，因此沒有
改變其靜止的狀態
C. 磁鐵的任意一極遠離A環，A環磁通量減小，產生了感應
電動勢，產生了感應電流，受到了安培力，因此被磁鐵吸引
D. 磁鐵的任意一極遠離B環，B環磁通量減小，因B環未閉合，故而未能產生感應
電動勢，也就沒有感應電流產生，沒有受到安培力，因此沒有改變其靜止的狀態
解析：產生感應電動勢的條件是磁通量變化，與線圈是否閉合無關.若線圈磁通量變 化，產生了感應電動勢，且線圈是閉合的，則會產生感應電流.即產生感應電流的條 件是兩個：①線圈閉合；②磁通量變化.產生感應電動勢只需要磁通量變化即可.故D 選項錯誤.
A. 越來越大 B. 越來越小
C. 保持不變 D. 無法確定
解析：根據E＝Blvsin θ＝Blvx，金屬棒ab做平拋運動，水平速度保持不變，可知感應 電動勢保持不變，C正確.
C
中檔　題組
A. 流過電阻R的電流方向為從E到F
B. 流過電阻R的電流大小為0.4 A
C. 通過電阻R的電荷量為0.2 C
D. 電阻R上產生的熱量為0.64 J
D
C
A. 圓盤中心電勢比邊緣低
B. 穿過圓盤的磁通量不斷變化
C. 產生的電動勢大小與圓盤半徑成正比
D. 若ω變為2ω，則R上的熱功率變為原來的4倍
D
A. I1＜I3＜I2 B. I1＞I3＞I2
C. I1＝I2＞I3 D. I1＝I2＝I3
C
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課時作業（六）
[基礎訓練]
BCD
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解析：由圖A所示可知，v與金屬導體不垂直，感應電動勢E＝Blvsin θ，A錯誤；由圖 B所示可知，金屬導體垂直切割磁感線，則E＝Blv，B正確；由圖C所示可知，金屬導 體水平部分不切割磁感線，只有豎直部分切割磁感線，感應電動勢E＝Blv，C正確； 由圖D所示可知，金屬導體切割磁感線的有效長度為l，感應電動勢E＝Blv，D正確.
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A. BLv B. BLvsin θ
C. BLvcos θ D. BLv（1＋sin θ）
解析：金屬彎桿切割磁感線的有效長度為Lsin θ，故B正確，A、C、D錯誤.
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B. 2 V
D. 從0均勻變化到2 V
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A. 0.8 V　方向：adcb
B. 0.8 V　方向：abcd
C. 0.4 V　方向：adcb
D. 0.4 V　方向：abcd
C
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A. 感應電流方向不變
B. CD段直導線始終不受安培力
C. 感應電動勢的最大值E＝Bav
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A. N點與M點的磁感應強度大小相等，方向相同
B. 線圈沿PN方向運動時，穿過線圈的磁通量不變
C. 線圈從P點開始豎直向上運動時，線圈中無感應電流
D. 線圈從P到M過程的感應電動勢與從P到N過程的感應電動勢 相等
AC
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解析：通電直導線在周圍產生的磁場是以導線上各點為圓心的同心圓，MN、長直導 線均與y軸平行，則M點與N點到長直導線的距離相等，故兩點的磁感應強度大小相 等，方向相同，A正確；線圈圓心在P點時，穿過線圈向上的磁感線與穿過線圈向下 的磁感線相互抵消，即磁通量為零，又由于離導線越遠，磁場越弱，故線圈沿PN方 向運動時，穿過線圈的磁通量先增加后減少，B錯誤；線圈從P點開始豎直向上運動 時，穿過線圈的磁通量始終為零，由感應電流產生的條件知，線圈中無感應電流，C 正確；線圈從P到M的過程和從P到N的過程，穿過線圈的磁通量的變化量相同，所用 時間不同，故感應電動勢不同，D錯誤.
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[能力提升]
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A. 在開始的2 s內穿過線圈的磁通量變化率大小等于0.08 Wb/s
B. 在開始的2 s內穿過線圈的磁通量的變化量等于零
C. 在開始的2 s內線圈中產生的感應電動勢等于8 V
D. 在第3 s末線圈中的感應電動勢等于零
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A. 在0～4 s內線圈內的磁通量變化量等于0
B. 在0～4 s內線圈內的感應電動勢為1.6 V
C. 在0～4 s內通過線圈橫截面的電荷量為1.6 C
D. 在0～4 s內線圈產生的熱量為5.12 J
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13. （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；
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（2）在t＝0到t＝2.0 s時間內金屬框產生的焦耳熱.
答案：（2）0.016 J
解析：（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.
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