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1、人教版高中物理选修32教案全册人教版新课标高中物理选修32教案第四章电磁感应1.基本知识(1)磁通量概念：穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积公式：BS.产生感应电流的条件:只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流2、匀强磁场中磁通量的计算利用公式：BS(其中B为匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的有效面积)注意以下三种特殊情况：(1)如果磁感线与平面不垂直，如图411(甲)所示，有效面积应理解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积，如果平面与垂直磁场方向的夹角为，则有效面积为Scos ，穿过该平面的磁通量为BScos .(甲)(乙)图411(

2、2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图(乙)所示，闭合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：BS2.(3)某面积内有不同方向的磁场时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和图412例1如图412所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成角，当线框转过90到如图所示的虚线位置时，试求：(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小1和2；(2)磁通量的变化量.【解析】(1)如题图所示，在初始位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SSsin ，所以1BS

3、sin .在末位置，把面积向垂直于磁场方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为SScos .由于磁感线从反面穿入，所以2BScos .(2)开始时B与线框平面成角，穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转到时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90时，磁通量从另一面穿过，变为“负”值，2BScos .所以，此过程中磁通量的变化量为21BScos BSsin BS(cos sin )【答案】(1)1BSsin 2BScos (2)BS(cos sin )1解答该类题目时，要注意磁感线是从平面的哪一面穿入的2当规定从某一面穿入的磁通量为正值时，则从

4、另一面穿入的就为负值，然后按照求代数和的方法求出磁通量的变化(磁通量是有正、负的标量)3准确地把初、末状态的磁通量表示出来是例2如选项图所示，A中线圈有一小缺口，B、D中匀强磁场区域足够大，C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方其中能产生感应电流的是()【解析】图A中线圈没闭合，无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大，有感应电流；图C中的导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；图D中回路磁通量恒定，无感应电流故本题只有选项B正确【答案】B判断电路中是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化对于C图中就必须要弄清楚

5、通电直导线的磁感线分布情况，而对于立体图，往往还需要将立体图转换为平面图，如转化为俯视图、侧视图等迁移应用2. 如图414所示，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁场垂直当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是()图414A导体环保持水平在磁场中向上或向下运动B导体环保持水平向左或向右加速平动C导体环以垂直环面、通过环心的轴转动D导体环以一条直径为轴，在磁场中转动【解析】只要导体环保持水平，无论它如何运动，穿过环的磁通量都不变，都不会产生感应电流，只有导体环绕通过直径的轴在磁场中转动时，穿过环的磁通量改变，才会产生感应电流，D项正确【答案】D合解题方略导体切割磁感线产生

6、感应电流的判断例3如图415所示，在匀强磁场中的矩形金属轨道上，有等长的两根金属棒ab和cd，它们以相同的速度匀速运动，则()图415A断开开关K，ab中有感应电流B闭合开关K，ab中有感应电流C无论断开还是闭合开关K，ab中都有感应电流D无论断开还是闭合开关K，ab中都没有感应电流【规范解答】两根金属棒ab和cd以相同的速度匀速运动，若断开电键K，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化，则回路中无感应电流，故选项A、C错误；若闭合电键K，两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量发生变化，则回路中有感应电流，故B正确，D错误【答案】B不管是哪种方式引起了导体回路中磁通量发生了变化，都会产生感应电流

7、，如在本题中，穿过ab和cd组成的回路磁通量不变化，但穿过abfe和cdfe两个回路的磁通量发生了变化3楞次定律本节知识是电学中的重点知识，也是高考考查的热点。1.基本知识(1)实验探究将螺线管与电流计组成闭合回路，如图431，分别将N极、S极插入、抽出线圈，如图432所示，记录感应电流方向如下：根据右手螺旋定则就能判定感应电流的磁场方向。实验图431甲乙丙丁图432线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针(俯视)向上乙向上顺时针(俯视)向下线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针(俯视)向下丁向上逆时针(俯视)向

8、上归纳结论当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少(2)楞次定律:感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化2、基本知识：右手定则(1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向(2)适用范围：右手定则适用于闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的情况思考判断(1)右手定则只适用于导体切割磁感线产生感应电流的情况()(2)使用右手定则时必须

9、让磁感线垂直穿过掌心()(3)任何感应电流方向的判断既可使用楞次定律，又可使用右手定则()【提示】：左手定则用于判断安培力和洛伦兹力的方向，右手定则用于判断闭合电路的部分导体切割磁感线时产生的感应电流方向，安培定则用于判断电流的磁场方向.【问题导思】1楞次定律中，“阻碍”是否就是阻止的意思？1弄清“阻碍”的几个层次谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，

10、只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行2.“阻碍”的表现形式增反减同就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化来拒去留由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果阻碍相对运动增缩减扩电磁感应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化例1(2013银川高二检测)在电磁感应现象中，下列说法中错误的是()A感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化B闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流C闭合线框放在变化的磁场做切割磁感线运动，一定能产生感应电流D感应电流的磁场总是跟原来磁场的方向相反【审题指导】(1)产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化(2)

11、产生的感应电流总是阻碍原磁通量的变化【解析】由楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍的是原磁通量的变化，并不一定与原磁场方向相反，故选项A正确，选项D错误；若闭合线框平行于磁场放置，则无论是磁场变化，还是线框做切割磁感线的运动，穿过闭合线框的磁通量都不变，都不会有感应电流产生，所以选项B、C均错故选B、C、D.【答案】BCD例2、根据楞次定律可知感应电流的磁场一定()A阻碍引起感应电流的磁通量B与引起感应电流的磁场反向C阻碍引起感应电流的磁通量的变化D与引起感应电流的磁场方向相同【解析】感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍磁通量，它和引起感应电流的磁场可以同向，也可以反向故选C.

12、【答案】C【问题导思】应用楞次定律时，涉及到了三个因素：磁通量的变化、磁场方向、感应电流方向，只要知道了其中任意两个因素，就可以判定第三个因素特别提醒：判断感应电流方向时注意的要点可概括为四句话：“明确增减和方向，增反减同莫相忘；安培定则来判断，四指环绕是流向”【问题导思】对右手定则的理解和应用1右手定则与楞次定律的区别与联系区别楞次定律右手定则研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况应用对于磁感应强度随时间变化而产生的电磁感应现象较方便对于导体棒切割磁感线产生的电磁感应现象较方便联系右手定则是楞次定律的特

13、例例3如图435所示，光滑平行金属导轨PP和QQ都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现在垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是()A感应电流方向是NMB感应电流方向是MNC安培力方向水平向左D安培力方向水平向右图435【审题指导】(1)由于导体棒MN运动而产生感应电流(2)MN中产生了感应电流又受到磁场力的作用【解析】以导体棒MN为研究对象，所处位置磁场方向向下、运动方向向右由右手定则可知，感应电流方向是NM；再由左手定则可知，安培力方向水平向左【答案】AC左手定

14、则和右手定则的因果关系1因动而生电右手定则2因电而受力左手定则4法拉第电磁感应定律本节知识是高中物理的重点知识，也是高考的重点，既有单独考查，又有与其它知识的综合考查。1.基本知识(1)感应电动势在电磁感应现象中产生的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表达式：En.符号意义：n是线圈匝数，是磁通量的变化率2探究交流产生感应电动势的条件是什么？【提示】不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势3、导线切割磁感线时的感应电动势(1)磁场方向、导体棒与导体棒运动方向三者

15、两两垂直时：EBlv.(2)如图441所示，导体棒与磁场方向垂直，导体棒的运动方向与导体棒本身垂直，但与磁场方向夹角为时，EBlvsin_.图441用法拉第电磁感应定律求出的是整个回路的感应电动势，而用EBLv求的是回路中做切割磁感线的那部分导体产生的电动势.4、反电动势(1)定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的削弱电源电动势作用的电动势(2)作用：阻碍线圈的转动例1有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L0.20 m的正方形，放在磁感应强度B0.50 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若将这个线圈横截面的形状在5 s内由正方形改变成圆形(横截面的周长不变)，在这一过程中穿过线圈的

16、磁通量改变了多少？磁通量的变化率是多少？线圈的感应电动势是多少？【解析】线圈横截面是正方形时的面积S1L2(0.20)2 m24.0102 m2.穿过线圈的磁通量1BS10.504.0102 Wb2.0102 Wb截面形状为圆形时，其半径r4L/22L/截面积大小S2(2L/)24/25 m2穿过线圈的磁通量：2BS20.504/25 Wb255102Wb所以，磁通量的变化量21(2.552.0) 102 Wb5.5103Wb.磁通量的变化率 Wb/s1.1103 Wb/s.感应电动势为：En1001.1103 V0.11 V.【答案】5.5103 Wb1.1103 Wb/s0.11 V磁通量

17、、磁通量的变化量和磁通量的变化率，三者均与线圈的匝数无关对n匝线圈，穿过每一匝线圈的磁通量的变化率都相同，每一匝线圈的电动势都相等，相当于n个电动势相同的电源串联，即感应电动势的大小与匝数n有关例2如图446所示，水平放置的平行金属导轨相距l0.50 m，左端接一电阻R0.20 ，磁感应强度B0.40 T的匀强磁场，方向垂直于导轨平面导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ab棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)ab棒中哪端电势高；(4)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大

18、小图446【解析】根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为（1）EBlv0.400.504.0 V0.80 V.(2)感应电流的大小为I A4.0 A.(3)ab相当于电源，根据右手定则知，a端电势高(4)ab棒受安培力FBIl0.404.00.50 N0.8 N由于ab以v4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动，故外力的大小也为0.8 N.【答案】(1)0.80 V(2)4.0 A(3)a端高(4)0.8 N例3. 如图449所示，一个50匝的线圈的两端跟R99 的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm2，电阻为1 ，磁感应强度以100 T/s的变化率均匀减小在

19、这一过程中，通过电阻R的电流为多大？图449【解析】由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为EnnS5010020104 V10 V由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为I A0.1 A.【答案】0.1 5电磁感应现象的两类情况1.基本知识电磁感应现象中的感生电场(1)感生电场：磁场变化时在空间激发的一种电场，(2)感生电动势：由感生电场产生的感应电动势，它的方向与感生电场的方向相同，与感应电流的方向相同(3)感生电动势中的非静电力：就是感生电场对自由电荷的作用力【提示】变化的磁场周围一定存在感生电场，与是否存在闭合回路无关.2.基本知识电磁感应现象中的洛伦兹力(1)成因导体棒做切割磁感线运

20、动时，导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动，并因此受到洛伦兹力(2)动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势(3)动生电动势中的非静电力：与洛伦兹力有关2感生电动势与动生电动势的对比感生电动势动生电动势产生原因磁场的变化导体做切割磁感线运动移动电荷的非静电力感生电场对自由电荷的电场力导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力回路中相当于电源的部分处于变化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导体方向判断方法由楞次定律判断通常由右手定则判断，也可由楞次定律判断大小计算方法由En计算通常由EBlvsin 计算，也可由En计算例1下列说法中正确的是()A动生电动势的产生与洛伦兹力有关B因为洛伦兹力对运动

21、电荷始终不做功，所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关C动生电动势的方向可以由右手定则来判定D导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反【解析】由动生电动势产生原因知A对B错，C正确；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，故D错误【答案】AC图458例2(2013北京高考)如图458所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E

22、1与E2之比E1E2分别为()Aca,21Bac,21Cac,12 Dca,12【解析】金属杆垂直平动切割磁感线产生的感应电动势EBlv，判断金属杆切割磁感线产生的感应电流方向可用右手定则由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向为ac，由EBlv知，E1Blv，E22Blv，则E1E212，故选项C正确【答案】C6自感本节知识属于电磁感应规律的应用，也是后续知识的基础，在高考中被考查到的几率不高，题目难度不大，题型一般为选择题.1.基本知识当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象产生的电动势叫做自感电动势2、自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化方向：当

23、原来的电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来的电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同.3.自感系数和磁场的能量(1)自感系数自感电动势的大小EL，其中L是自感系数，简称自感或电感单位：亨利，符号：H.决定线圈自感系数大小的因素线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等3、磁场的能量线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源的能量输送给线圈，储存在磁场中线圈中电流减小时，线圈中的能量释放出来转化为电能4探究交流 ：在演示断电自感时，开关断开后小灯泡并不立即熄灭。【提示】线圈中有电流时，线圈就具有了磁场能，断开开关后，线圈相当于电源，线圈中所储存的磁场能转化为电能，给灯泡提供能量，这一现象

24、并不违背能量守恒定律.5、对自感现象的理解(1)对自感现象的理解：自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律(2)对自感电动势的理解产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用图461例1如图461所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系

25、数较大的线圈开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是()AI1开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大DI2开始较大而后逐渐变小【审题指导】解答本题应把握以下两点：(1)电流变化时，电感线圈对电流的变化有阻碍作用(2)电流稳定时，电感线圈相当于一段导线的作用【解析】闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始I2很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减

26、小，所以R1上的电压逐渐减小，电流逐渐减小，故A、C正确【答案】AC例2、如图462所示，R为定值电阻，电感L的值很大，电源内阻不可不计，A、B是完全相同的两只灯泡，当开关S闭合时，下列判断正确的是（ ）图462A灯A比灯B先亮，然后灯A熄灭B灯B比灯A先亮，然后灯B逐渐变暗C灯A与灯B一起亮，而后灯A熄灭D灯A与灯B一起亮，而后灯B熄灭【解析】开关S闭合时，B灯立即亮，A灯由于电感L的自感作用，将逐渐变亮由于总电流逐渐变大，路端电压变小，B灯逐渐变暗，选项B符合要求【答案】B特别提醒电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势例3、一个线圈的电流在0

27、.001 s内有0.02 A的变化，产生50 V的自感电动势，求线圈的自感系数如果这个电路中的电流的变化率变为40 A/s，自感电动势又有多大？【解析】(1)由ELL，得L H2.5 H.(2)EL2.540 V100 V.【答案】(1)2.5 H(2)100 V图46176如图4617所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R12.5 ，R27.5 ，线圈的直流电阻可以忽略闭合开关S的瞬间，电流表读数I10.2 A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I20.4 A，试求电池的电动势和内阻【解析】闭合开关S的瞬间，R1和R2串联接入电路，由闭合电路欧姆定律得I1电路稳定后，R2被短路，由闭合电路欧

28、姆定律得I2联立解得E3 Vr5 .【答案】3 V5 图46187、涡流1.基本知识：涡流(1)概念：由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流(2)特点：整块金属的电阻很小，涡流往往很强，产生的热量很多(3)应用涡流热效应的应用：如真空冶炼炉涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门2思考判断(1)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流的产生()(2)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流()【问题导思】1涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭

29、合电路中将产生感应电流，即导体内部产生了涡流2涡流的防止和利用(1)为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成的而是用薄薄的硅钢片叠合而成特别提醒:1涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律2磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大1下列关于涡流的说法中正确的是()A涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C涡流有热效应，但没有磁效应D在硅钢中不能产生涡流【解析】涡流本质上是感应电流，是导体自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以A对，B错涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，C错硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，D错【答案】A2下