2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）2.2法拉第电磁感应定律（解析版）.docx

2.2法拉第电磁感应定律

学习目标

学习目标

课程标准

物理素养

1.理解并掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.

2.能够运用E＝Blv或E＝Blvsinθ计算导体切割磁感线时产生的感应电动势.

3.了解动生电动势的概念，知道导线切割磁感线通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电能．

物理观念：从感应电流的角度来认识电磁感应现象。

科学思维：通过创设问题情境的探究总结归纳出物理规律。

科学探究：其次，通过定性实验对问题进一步深入探究，意在培养学生的科学探究能力。用法拉第电磁感应定律推导出导体切割磁感线的感应电动势公式。

科学态度与责任：电磁感应现象中能量转化的过程，让学生从能量守恒的角度理解电磁感应现象，形成学生的能量观。

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思维导图

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知识梳理

课前研读课本，梳理基础知识：

一、电磁感应定律

1．感应电动势

在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源．

2．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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．

(2)公式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，其中n为线圈的匝数．

(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)，感应电动势的单位是伏(V)．

二、导线切割磁感线时的感应电动势

1．导线垂直于磁场方向运动，B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝Blv.

甲乙

2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，E＝Blvsinθ.

3．导体棒切割磁感线产生感应电流，导体棒所受安培力的方向与导体棒运动方向相反，导体棒克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能．

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题型精讲

【题型一】法拉第电磁感应定律

1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率eq\f(ΔΦ,Δt)的比较

磁通量Φ

磁通量的变化量ΔΦ

磁通量的变化率eq\f(ΔΦ,Δt)

物理

意义

某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数

在某一过程中，穿过某个面的磁通量的变化量

穿过某个面的磁通量变化的快慢

当B、S互相垂直时的大小

Φ＝BS

ΔΦ＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Φ2－Φ1,B·ΔS,S·ΔB))

eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(|Φ2－Φ1|,Δt),B·\f(ΔS,Δt),\f(ΔB,Δt)·S))

注意

若穿过的平面中有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝BS.Φ为抵消以后所剩余的磁通量

开始和转过180°时平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是零

在Φ－t图像中，可用图线的斜率表示eq\f(ΔΦ,Δt)

2.公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的理解

感应电动势的大小E由磁通量变化的快慢，即磁通量的变化率eq\f(ΔΦ,Δt)决定，与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ无关．

【典型例题1】如图甲所示，横截面积，匝数匝，电阻的线圈，沿线圈轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正向，磁感应强度随图乙规律变化，则0~2.0s内（??）

A．磁通量的变化量为0.004Wb B．磁通量的变化率为0.2Wb/s

C．a点的电势比b点的电势低0.2V D．在a、b间接一个理想电流表时，电示数为0.4A

【答案】A

【解析】A．在0~2.0s内磁通量的变化量为

故A正确；

B．在0~2.0s内磁通量的变化率为

故B错误；

C．根据法拉第电磁感应定律有

根据楞次定律可知，a点的电势比b点的电势高，故C错误；

D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为

故D错误。

故选A。

【典型例题2】穿过闭合回路的磁通量Φ-t图像分别如图①～④。关于回路中感应电动势正确的是（）

A．图①中回路产生的感应电动势恒定不变

B．图②中回路产生的感应电动势一直在变大

C．图④中回路产生的感应电动势先变小后变大

D．图③中回路在0~t1时间内产生的感应电动势等于在t1~t2时间内产生的感应电动势

【答案】C

【解析】A．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势大小与磁通量的变化率成正比，Φ?t图像切线斜率绝对值等于磁通量的变化率，则有

图①中磁通量Φ不变，则，所以不产生感应电动势，故A错误；

B．图②中Φ?t图像的斜率k不变，则产生的感应电动势不变，故B错误；

C．图④中Φ?t图像斜率绝对值先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故C正确。

D．图③中回路在0～t1时间内的Φ?t图像斜率大于在t1~t2时间内的Φ?t图像斜率，所以在0~t1时间内产生的感应电动势大于在t1~t2时间内产生的感应电动势，故D错误。

故选C。

【对点训练1】某小组设计了一种呼吸监测方案：