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章末素养提升
物理观念 感应电流的方向 1.楞次定律：感应电流的磁场总是要　　　　引起感应电流的　　　　　　　　 2.右手定则：伸开右手，使大拇指与其余并拢的四指　　　　　，并与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直从手心穿入，并使　　　　　指向导线运动的方向，这时　　　　所指的方向就是感应电流的方向
感应电动势的大小 1.E=　　　　，适用于一切电磁感应现象 2.导体棒平动切割磁感线E=　　　　　　　，α为v与B的夹角 3.导体棒转动切割磁感线：E=　　　
涡流 由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫作涡电流，简称涡流
电磁阻尼和电磁驱动 1.当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是　　　　导体的　　　　，这种现象叫作电磁阻尼 2.　　　　电流受到　　　　使　　　　运动的现象称为电磁驱动
互感和自感 1.互感：一个线圈通电或断电的瞬间，另一个与之靠近的线圈中会出现感应电流 2.自感：由于导体线圈　　　　的　　　　发生变化而引起的电磁感应现象 3.自感电动势：由于自感而产生的感应电动势EL=L，其中是　　　　　　　　　；L是　　　　　　　，简称自感或电感。单位：　　　　　　，符号：　　　　
磁场的能量 线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给　　　　，储存在　　　　中
科学思维 物理模型 能用磁感线与匀强磁场等模型综合分析电磁感应问题
类比分析法 涡流、电磁阻尼和电磁驱动现象的类比
能量守恒的思想 能从能量的视角分析解释楞次定律，解释生产生活中的各种电磁感应现象
科学探究 1.会对影响感应电流方向的因素提出问题、合理的猜想、获取证据、得出结论并进行解释等过程，提升科学探究素养 2.会设计磁通量增加和磁通量减少的实验情境来探究规律，会根据电流表指针偏转方向确定感应电流的方向，会针对条形磁体在闭合线圈中插入、拔出的过程，观察现象并设计表格记录相关数据 3.会引入“中间量”探究表述感应电流方向的规律，会概括总结规律并从能量守恒角度理解“阻碍”的意义
科学态度 与责任 1.通过实例了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动、互感与自感现象的利弊以及它们在生产生活中的应用 2.通过了解众多电磁感应现象在生产生活中的应用，体会科学、技术、社会之间紧密的联系
例1　（2023·辽源市第五中学高二期末）以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是（　　）
A.真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
B.当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动
C.金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属
D.磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用
例2　（2022·浙江1月选考）如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d（d r），则（　　）
A.从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向
B.圆管的感应电动势大小为
C.圆管的热功率大小为
D.轻绳对圆管的拉力随时间减小
例3　（2023·大庆市实验中学月考）如图所示，一个三角形框架底边长为2L，以一定的速度匀速经过有界磁场区域，两磁场的磁感应强度大小相等、方向相反、宽度均为L，框架通过磁场的过程中，感应电流的变化图像是（取逆时针方向为正）（　　）
例4　（多选）（2024·石家庄市第十七中学高二期末）两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的绝缘轻弹簧下端，金属棒和导轨始终垂直且接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，磁感应强度方向如图所示。金属棒和导轨的电阻不计。现将金属棒从轻弹簧原长位置由静止释放，重力加速度大小为g，则（　　）
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向下运动时，流过电阻的电流方向为a→b
C.金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F=
D.电阻上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量
例5　（2022·全国乙卷）如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l=0.40 m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3 Ω/m；在t=0到t=3.0 s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B（t）=0.3-0.1t（SI）。求：
（1）t=2.0 s时金属框所受安培力的大小；
（2）在t=0到t=2.0 s时间内金属框产生的焦耳热。
　　 　
　　 　
　　 　
　　 　
答案精析
阻碍　磁通量的变化　垂直　拇指
四指　n　BLvsin α　BL2ω
阻碍　运动　感应　安培力　物体
本身　电流　电流的变化率
自感系数　亨利　H　磁场　磁场
例1　A　［真空冶炼炉能在真空环境下，利用电磁感应现象，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属，故A正确；根据电磁驱动原理，当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相同方向转动，故B错误；金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故C错误；磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使铝框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，故D错误。］
例2　C　［穿过圆管的磁通量向上逐渐增加，则根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向，选项A错误；圆管的感应电动势大小为E=πr2=kπr2，选项B错误；圆管的电阻R=ρ，圆管的热功率大小为P==，选项C正确；根据左手定则可知，圆管中各段所受的安培力方向指向圆管的轴线方向，则轻绳对圆管的拉力的合力始终等于圆管的重力，不随时间变化，选项D错误。］
例3　C　［将三角形框架整个运动过程分成4个部分分析，如图所示。
线框从位置1运动到位置2的过程中，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿逆时针方向，即为正；导线有效切割长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小；设开始时感应电流大小为2I，则此过程中，电流由2I减至I；
线框从位置2运动到位置3的过程中，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿顺时针方向，即为负；开始时电流为3I，均匀减小至2I；
线框从位置3运动到位置4的过程中，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿逆时针方向，即为正；电流由0均匀增大至I；
线框从位置4运动到全部穿出磁场的过程中，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿逆时针方向，即为正；电流由I均匀减小至0。故C正确。］
例4　AC　［释放瞬间，金属棒只受重力作用，所以其加速度等于重力加速度，选项A正确；金属棒向下切割磁感线，由右手定则可知，流过电阻的电流方向为b→a，选项B错误；当金属棒的速度为v时，感应电流I=，则安培力F=BIL=，选项C正确；由能量守恒定律可知，最终稳定后，重力势能的减少量等于轻弹簧弹性势能的增加量与电阻上产生的总热量之和，选项D错误。］
例5　（1）0.04 N　（2）0.016 J
解析　（1）金属框的总电阻为
R=4lλ=4×0.4×5×10-3 Ω=0.008 Ω
金属框中产生的感应电动势为
E===0.1××0.42 V=0.008 V
金属框中的电流为I==1 A
t=2.0 s时磁感应强度大小为
B2=（0.3-0.1×2） T=0.1 T
金属框处于磁场中的有效长度为L=l
此时金属框所受安培力大小为
FA=B2IL=0.1×1××0.4 N=0.04 N
（2）0~2.0 s时间内金属框产生的焦耳热为Q=I2Rt'=12×0.008×2 J=0.016 J。(共20张PPT)
DIERZHANG
第二章
章末素养提升
再现
素养知识
物理观念 感应电流的方向 1.楞次定律：感应电流的磁场总是要 引起感应电流的
______________
2.右手定则：伸开右手，使大拇指与其余并拢的四指 ，并与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直从手心穿入，并使
指向导线运动的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向
阻碍
磁通量的变化
垂直
拇指
四指
物理观念 感应电动势的大小 1.E=_____，适用于一切电磁感应现象
2.导体棒平动切割磁感线E= ，α为v与B的夹角
3.导体棒转动切割磁感线：E=________
涡流 由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫作涡电流，简称涡流
n
BLvsin α
BL2ω
物理观念 电磁阻尼和电磁驱动 1.当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是 导体的 ，这种现象叫作电磁阻尼
2. 电流受到 使 运动的现象称为电磁驱动
运动
阻碍
感应
安培力
物体
物理观念 互感和自感 1.互感：一个线圈通电或断电的瞬间，另一个与之靠近的线圈中会出现感应电流
2.自感：由于导体线圈 的 发生变化而引起的电磁感应现象
3.自感电动势：由于自感而产生的感应电动势EL=L，其中是 ；L是 ，简称自感或电感。
单位： ，符号：___
磁场的能量 线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给 ，储存在 中
本身
电流
电流的变化率
自感系数
亨利
H
磁场
磁场
科学思维 物理模型 能用磁感线与匀强磁场等模型综合分析电磁感应问题
类比分析法 涡流、电磁阻尼和电磁驱动现象的类比
能量守恒的思想 能从能量的视角分析解释楞次定律，解释生产生活中的各种电磁感应现象
科学探究 1.会对影响感应电流方向的因素提出问题、合理的猜想、获取证据、得出结论并进行解释等过程，提升科学探究素养
2.会设计磁通量增加和磁通量减少的实验情境来探究规律，会根据电流表指针偏转方向确定感应电流的方向，会针对条形磁体在闭合线圈中插入、拔出的过程，观察现象并设计表格记录相关数据
3.会引入“中间量”探究表述感应电流方向的规律，会概括总结规律并从能量守恒角度理解“阻碍”的意义
科学态度 与责任 1.通过实例了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动、互感与自感现象的利弊以及它们在生产生活中的应用
2.通过了解众多电磁感应现象在生产生活中的应用，体会科学、技术、社会之间紧密的联系
(2023·辽源市第五中学高二期末)以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是
A.真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
B.当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动
C.金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属
D.磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用
例1
提能
综合训练
√
真空冶炼炉能在真空环境下，利用电磁感应现象，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属，故A正确；
根据电磁驱动原理，当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相同方向转动，故B错误；
金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故C错误；
磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，铝框中产生感应电流，使铝框尽快停止摆动，起到电磁阻尼的作用，故D错误。
(2022·浙江1月选考)如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d(d r)，则
A.从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向
B.圆管的感应电动势大小为
C.圆管的热功率大小为
D.轻绳对圆管的拉力随时间减小
例2
√
穿过圆管的磁通量向上逐渐增加，则根据楞次定律可
知，从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向，
选项A错误；
圆管的感应电动势大小为E=πr2=kπr2，选项B错误；
圆管的电阻R=ρ，圆管的热功率大小为P==，选项C正确；
根据左手定则可知，圆管中各段所受的安培力方向指向圆管的轴线方向，则轻绳对圆管的拉力的合力始终等于圆管的重力，不随时间变化，选项D错误。
(2023·大庆市实验中学月考)如图所示，一个三角形框架
底边长为2L，以一定的速度匀速经过有界磁场区域，两磁
场的磁感应强度大小相等、方向相反、宽度均为L，框架通
过磁场的过程中，感应电流的变化图像是(取逆时针方向为正)
例3
√
将三角形框架整个运动过程分成4个部分分析，如
图所示。
线框从位置1运动到位置2的过程中，根据楞次定
律判断可知，感应电流方向沿逆时针方向，即为
正；导线有效切割长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小；设开始时感应电流大小为2I，则此过程中，电流由2I减至I；
线框从位置2运动到位置3的过程中，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿顺时针方向，即为负；开始时电流为3I，均匀减小至2I；
线框从位置3运动到位置4的过程中，根据楞次定
律判断可知，感应电流方向沿逆时针方向，即为
正；电流由0均匀增大至I；
线框从位置4运动到全部穿出磁场的过程中，根据
楞次定律判断可知，感应电流方向沿逆时针方向，即为正；电流由I均匀减小至0。故C正确。
(多选)(2024·石家庄市第十七中学高二期末)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的绝缘轻弹簧下端，金属棒和导轨始终垂直且接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，磁感应强度方向如图所示。金属棒和导轨的电阻不计。现将金属棒从轻弹簧原长位置由静止释放，重力加速度大小为g，则
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向下运动时，流过电阻的电流方向为a→b
C.金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F=
D.电阻上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量
例4
√
√
释放瞬间，金属棒只受重力作用，所以其加速度等于
重力加速度，选项A正确；
金属棒向下切割磁感线，由右手定则可知，流过电阻
的电流方向为b→a，选项B错误；
当金属棒的速度为v时，感应电流I=，则安培力F=
BIL=，选项C正确；
由能量守恒定律可知，最终稳定后，重力势能的减少量等于轻弹簧弹性势能的增加量与电阻上产生的总热量之和，选项D错误。
(2022·全国乙卷)如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l=0.40 m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3 Ω/m；在t=0到t=3.0 s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)=0.3-0.1t(SI)。求：
(1)t=2.0 s时金属框所受安培力的大小；
例5
答案　0.04 N　
金属框的总电阻为R=4lλ=4×0.4×5×10-3 Ω=0.008 Ω
金属框中产生的感应电动势为E===0.1××0.42 V=0.008 V
金属框中的电流为I==1 A
t=2.0 s时磁感应强度大小为B2=(0.3-0.1×2) T=0.1 T
金属框处于磁场中的有效长度为L=l
此时金属框所受安培力大小为FA=B2IL
=0.1×1××0.4 N=0.04 N
(2)在t=0到t=2.0 s时间内金属框产生的焦耳热。
答案　0.016 J
0~2.0 s时间内金属框产生的焦耳热为Q=I2Rt'=12×0.008×2 J=0.016 J。

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