2023年新教材高中物理第2章电磁感应第3节电磁感应规律的应用课件粤教版选择性必修第二册

第二章电磁感应第三节电磁感应规律的应用学习目标学法与考法1．知道法拉第电机的工作原理(重点)2．会计算导体转动切割磁感线产生的电动势(重点)3．掌握电磁感应中的能量转化的分析方法和解题基本思路(难点)学法：①通过实验，理解法拉第电机的工作原理；②通过分析，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算导体转动切割磁感线产生的电动势考法：①考查法拉第电机的工作原理；②考查法拉第电磁感应定律E＝n和转动切割磁感线产生的电动势的应用；③考查电磁感应中的图像问题知识概览课前·

自主预习1．法拉第发电机的原理：如图所示是________做成的世界上第一台发电机模型的原理图．把一个铜盘放在磁场里，使磁感线________穿过铜盘；转动铜盘，就可以使___________获得持续的电流．法拉第发电机法拉第垂直闭合电路2．感应电动势的大小(1)如图所示，铜盘可以看作由无数根长度等于铜盘半径的导体棒组成，导体棒在转动过程中要________磁感线．切割不等3．感应电动势的方向：导体Oa在转动切割磁感线时产生感应电动势，相当于________．如果它与用电器连接构成闭合电路，则产生感应电流的方向由________(右手定则)．而电源内部电流方向是由负极流向正极，所以O为电动势的________，a为电动势的________．电源a→O正极负极法拉第圆盘发电机的示意图如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是 (

)A．若圆盘转动的角速度均匀增加，则电流大小恒定B．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流过RC．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率变为原来的4倍【答案】D1．概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到_________，安培力的方向总是________导体运动的现象．2．应用：磁电式仪表中利用____________使指针迅速停止到某位置，便于读数．电磁阻尼应用安培力阻碍电磁阻尼如图所示，磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是什么？【答案】线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，也就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来．这样做的目的是利用涡流起电磁阻尼的作用．微思考(多选)一块铜片置于如图所示的磁场中，如果用力把这块铜片从磁场中拉出或把它进一步推入，在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力，下列叙述正确的是 (

)A．拉出时受到阻力B．推入时受到阻力C．拉出时不受磁场力D．推入时不受磁场力【答案】AB【解析】铜片无论被拉出还是被推入，由于电磁感应，铜片中都会产生感应电流，所受安培力阻碍相对运动，产生电磁阻尼效果，所以A、B正确．1．概念：磁场相对导体转动时，导体中产生_____________，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象．2．应用：交流________电动机．感应电流的应用感应电流感应老师做了一个物理小实验让学生观察：一个轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，如图所示．老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环．同学们看到的现象是什么？微思考【答案】右环闭合，在磁铁插向右环的过程中可产生感应电流，环受安培力作用，横杆转动；左环不闭合，无感应电流，无安培力，插左环会保持静止．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是 (

)A．开关S由断开到闭合的瞬间B．开关S由闭合到断开的瞬间C．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动D．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P匀速向右滑动【答案】A【解析】若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管互相排斥，根据楞次定律可知，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，滑动变阻器滑片P向左滑动，A正确．课堂·

重难探究1．转动切割电动势的推导如图所示，长为l的导体棒ab以a为圆心，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，其感应电动势可从两个角度推导．导体棒转动切割磁感线例1

(多选)如图所示，半径为L的半圆弧轨道PQS固定，电阻忽略不计，O为圆心．OM是可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好，OM金属杆的电阻与OP金属杆的阻值相同．空间存在如图的匀强磁场，磁感应强度的大小为B．现使OM从OQ位置以恒定的角速度ω逆时针转到OS位置，则该过程 (

)【答案】BD【答案】B电磁感应现象中的能量转化(1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能．(2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能．克服安培力做多少功，就产生多少电能．若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能．电磁感应中的能量转化例2

(多选)如图所示，两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为θ，导轨下端接有电阻R，匀强磁场垂直斜面向上．质量为m、电阻不计的金属棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h，在这个过程中 (

)A．金属棒所受各力的合力所做的功等于零B．金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R上产生的焦耳热之和C．恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热【答案】AD【解析】棒匀速上升的过程有三个力做功：恒力F做正功、重力G做负功、安培力F安做负功．根据动能定理：W＝WF＋WG＋W安＝0，故A正确，B错误；恒力F与重力G的合力所做的功等于棒克服安培力做的功．而棒克服安培力做的功等于回路中电能转化成的焦耳热，克服安培力做功与焦耳热不能重复考虑，故C错误，D正确．变式2水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab在水平恒力F作用下由静止沿导轨向右运动，当通过的位移为s时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上．在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是 (

)A．撤去外力后，ab做匀减速运动B．合力对ab做的功为Fs【答案】D

电磁感应现象中的“阻碍”是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能．

电磁感应中焦耳热的计算技巧(1)电流恒定时，根据焦耳定律求解，即Q＝I2Rt.(2)感应电流变化，可用以下方法分析：①利用动能定理，求出克服安培力做的功，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q＝W安．②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少，即Q＝ΔE其他．核心素养应用1．对于图像问题，搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键．2．解决图像问题的一般步骤．(1)明确图像的种类，即是B－t图像还是Φ－t图像，或者E－t图像、I－t图像、F－t图像等．(2)分析电磁感应的具体过程．电磁感应中的图像问题例3穿过某单匝线圈的磁通量Φ

随时间t变化的规律如图所示，该线圈中产生的感应电动势为

(

)A．1V B．2VC．3V D．4V【答案】B例4如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示，若规定顺时针方向为感应电流的正方向，下列各图中正确的是 (

)【答案】D小练·

随堂巩固1．如图甲所示，闭合的圆线圈放在匀强磁场中，t＝0时磁感线垂直线圈平面向里穿过线圈，磁感应强度随时间变化的关系图线如图乙所示，则在0～2s内线圈中感应电流的大小和方向为 (

)A．逐渐增大，逆时针方向B．逐渐减小，顺时针方向C．大小不变，顺时针方向D．大小不变，先顺时针方向后逆时针方向【答案】C【解析】因为B－t图像的斜率不变，所以感应电流恒定．根据楞次定律判断电流方向为顺时针方向．2．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并接触良好且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于 (

)A．棒的机械能增加量B．棒的动能增加量C．棒的重力势能增加量D．电阻