《创新课堂》第二章 电磁感应 章末整合提升 体系构建 素养提升 课件 高中物理选择性必修第二册（人教版）
文档属性
| 名称 | 《创新课堂》第二章 电磁感应 章末整合提升 体系构建 素养提升 课件 高中物理选择性必修第二册（人教版） |
|
|
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-02-04 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共28张PPT)
章末整合提升 体系构建 素养提升
体系构建
素养提升
一、“三定则一定律”的综合应用
“三定则一定律”的比较
项目 安培定则 电磁感应 左手定则
右手定则 楞次定律 应用 对象 判断电流产生磁场的方向 判断闭合电路的一段导体切割磁感线产生感应电流的方向 判断闭合电路中磁通量变化产生的感应电流方向 判断安培力、洛伦兹力的方向
使用 方法 右手握住导线或螺线管（环
形电流） 电磁感应伸右手，磁感线从手心走，运动方向大拇指，四个手指指电流 一原、二
变、三感、
四螺旋 左手四指指向电流方向或正电荷运动方向（负电荷运动反方向），磁感线穿过手掌，拇指指向受力方向
项目 安培定则 电磁感应 左手定则
右手定则 楞次定律 项目 安培定则 电磁感应 左手定则
右手定则 楞次定律 图形 示例
因果 关系 因电而生磁
（I→B用
安培定则） 因动而生电（v、B→I感用右手定则），应用：发电机 因磁而生电
（ΔΦ→I感用
楞次定律） 因电在磁场中而受力（I、B→F用左手定则），应用：电动机
【例1】 〔多选〕（2024·山东高考11题）如图所示，两条相同的半圆弧
形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其所在平面竖直且平行，导轨最高点
到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO'与导轨所在竖直面垂直。
空间充满竖直向下的匀强磁场（图中未画出），导轨左端由导线连接。现
将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO'放置在导轨图示位置，由静止
释放。MN运动过程中始终平行于OO'且与两导轨接触良好，不考虑自感影
响，下列说法正确的是（ ）
A. MN最终一定静止于OO'位置
B. MN运动过程中安培力始终做负功
C. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN的速率一直在增大
D. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN中电流方向由M到N
√
√
√
解析：由楞次定律结合左手定则可知，安培力的方向与MN的运动方向的
夹角始终大于90°，则安培力始终做负功，MN最终一定静止在OO'位置，
A、B正确；根据楞次定律可知，金属棒从释放到第一次到达OO'位置过程
中，MN中电流方向由M到N，D正确；金属棒在即将到达OO'位置的时刻，
MN所受安培力水平向左，沿速度方向的分力一定大于MN所受重力沿速度
方向的分力，处于减速状态，C错误。
【例2】 （2023·海南高考6题）汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简
化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针（俯
视）方向电流，当汽车经过线圈时（ ）
A. 线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B. 汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C. 汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D. 汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
√
解析：埋在地下的线圈1、2通顺时针（俯视）方向的电流，则根据右手定
则可知，线圈1、2产生的磁场方向竖直向下，A错误；汽车进入线圈1过程
中，穿过线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为
adcb（逆时针），B错误；汽车离开线圈1过程中，穿过线圈abcd的磁通量
减小，根据楞次定律可知产生感应电流方向为abcd（顺时针），C正确；
汽车进入线圈2过程中，穿过线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律可知产
生感应电流方向为adcb（逆时针），再根据左手定则，可知汽车受到的安
培力方向与速度方向相反，D错误。
二、电磁感应中含电容器的电路问题
1. 没有外力作用下的“杆＋电容器”模型
（1）模型：如图所示，水平导轨光滑且足够长，电容器C原来不带电，金
属杆ab（质量为m、电阻为R）的初速度为v0。
（2）分析：开始时金属杆ab产生的感应电动势为Blv0，杆ab相当于电源给
电容器充电，电容器两板间的电压增加，充电电流减小，杆ab受到的安培
力阻碍其运动，杆ab的速度减小，杆ab产生的感应电动势减小，当杆ab产
生的感应电动势与电容器两板间的电压相等时，回路中的电流减小为零，
杆ab最终做匀速运动，其v-t图像如图所示。
2. 有外力作用下的“杆＋电容器”模型（只研究水平导轨情况）
（1）初始条件：电容器的电容为C，水平导轨光滑，间距为L，导体杆ab
质量为m，电阻不计，初速度为零，水平拉力F为恒力。
（2）过程分析：开始时a＝，杆ab速度v↑ E＝BLv↑，经过Δt速度为v＋
Δv，E'＝BL（v＋Δv），Δq＝C（E'－E）＝CBLΔv，I＝＝CBLa，F安＝
CB2L2a，a＝，所以杆做匀加速运动，图像如图所示。
【例3】 （2024·北京高考18题）如图甲所示为某种“电磁枪”的原理
图。在竖直向下的匀强磁场中，两根相距L的平行长直金属导轨水平放
置，左端接电容为C的电容器，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接
触良好，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。已知磁场的磁感应强度
大小为B，导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R。开关闭合前电容器的
电荷量为Q。
（1）求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I；
答案：
解析： 开关闭合前电容器的电荷量为Q，则电容器两极板间电压为U
＝，闭合开关瞬间，通过导体棒的电流为I＝，联立解得I＝。
（2）求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a；
答案：
解析：闭合开关瞬间，对导体棒，由牛顿第二定律有BIL＝ma，结合
（1）问解得a＝。
解析：由（2）中结论可知，随着电容器放电，电容器所
带电荷量不断减少，导体棒的加速度不断减小，当电容器两
极板间的电压与导体棒产生的感应电动势相等，即回路中电
流减为0时，导体棒不受安培力作用，加速度为0，此后导体
棒做匀速运动，其v-t图线如图所示。
（3）在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随
时间t的变化图线。
答案： 见解析图
三、电磁感应中的“杆＋导轨”模型
1. “单杆＋导轨”模型
如图所示，两光滑金属导轨在水平面内，导轨间距为L，导体棒的质量为
m，回路总电阻为R。导体棒在水平力F的作用下运动，某时刻速度为v0，
导体棒在磁场中的运动情况分析如下：
运动条件 运动情况分析
F 为 恒 力 F＝ 合力为零，做匀速运动
F＞ v↑ BLv↑ I↑ ILB↑ a↓ a＝0，匀速运动
F＜ v↓ BLv↓ I↓ ILB↓ a↓ a＝0，匀速运动
F随时间t按一定线性规
律变化 要使棒做匀加速运动，由牛顿第二定律：F＝ma
＋
2. “双杆＋导轨”模型
v0≠0，光滑的平行导轨 v0≠0，光滑不等距导轨 v0＝0，光滑的平行导轨
示
意
图 质量m1＝m2，电阻r1＝
r2，长度L1＝L2， 杆MN、PQ间距足够长 质量m1＝m2，电阻r1＝
r2，长度L1＝2L2杆MN、PQ间距足够长且只在各自的轨道上运动
质量m1＝m2，电阻r1＝r2，长度L1＝L2
v0≠0，光滑的平行导轨 v0≠0，光滑不等距导轨 v0＝0，光滑的平行
导轨
规
律
分
析 杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，以相等的速度匀速运动 杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，两杆的速度之比为1∶2 开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀加速运动
【例4】 〔多选〕（2024·贵州高考）如图，间距为L的两根金属导轨平
行放置并固定在绝缘水平桌面上，左端接有一定值电阻R，导轨所在平面
存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m的金属棒置
于导轨上，在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动，一段时间后
撤去水平拉力，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒在运动过程中，最大
速度为v，加速阶段的位移与减速阶段的位移相等，金属棒始终与导轨垂直
且接触良好，不计摩擦及金属棒与导轨的电阻，则（ ）
A. 加速过程中通过金属棒的电荷量为
B. 金属棒加速的时间为
C. 加速过程中拉力的最大值为
D. 加速过程中拉力做的功为mv2
√
√
解析：设加速阶段的位移与减速阶段的位移相等为x，根据q＝Δt＝Δt＝
·Δt＝＝，可知加速过程中通过金属棒的电荷量等于减速过程
中通过金属棒的电荷量，则减速过程由动量定理可得－BLΔt＝－BLq＝0
－mv，解得q＝，A正确；由q＝＝，解得x＝，金属棒加速的
过程中，由位移公式可得x＝vt，可得加速时间为t＝，B正确；
金属棒在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动，加速过程中，安
培力逐渐增大，加速度不变，因此拉力逐渐增大，当撤去拉力的瞬间，拉
力最大，由牛顿第二定律可得Fm－BL＝ma，其中v＝at，联立解得Fm＝
，C错误；加速过程中拉力对金属棒做正功，安培力对金属棒做负功，
由动能定理可知，合外力的功WF－W安＝mv2，可得WF＝W安＋mv2，因此
加速过程中拉力做的功大于mv2，D错误。
【例5】 〔多选〕（2024·吉林高考9题）如图，两条“ ”形的光滑平行
金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，左、右两导轨面与水平面夹角
均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为2B和
B。将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒
在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好。ab、cd的质量分别为2m和m，
长度均为L。导轨足够长且电阻不计，重力加速度大小为g，两棒在下滑过
程中（ ）
A. 回路中的电流方向为abcda
B. ab中电流趋于
C. ab与cd加速度大小之比始终为2∶1
D. 两棒产生的电动势始终相等
√
√
解析：由于ab和cd均沿导轨下滑，则穿过
abcd回路的磁通量增大，根据楞次定律可
知，回路中的电流方向为abcda，A正确；
初始时，对ab和cd分别受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律分别有2mgsin 30°－2BILcos 30°＝2ma1、mgsin 30°－BILcos 30°＝ma2，可得a1＝a2＝－，则ab与cd加速度大小之比始终为1∶1，C错误；当
加速度趋于零时，两导体棒中的电流趋于稳定，结合C项分析可知，ab中的电流趋于，B正确；由于ab和cd加速度大小始终相等，则两导体棒的速度大小始终相等，则由法拉第电磁感应定律可知两导体棒产生的感应电动势大小之比始终为2∶1，D错误。
THANKS
演示完毕 感谢观看
章末整合提升 体系构建 素养提升
体系构建
素养提升
一、“三定则一定律”的综合应用
“三定则一定律”的比较
项目 安培定则 电磁感应 左手定则
右手定则 楞次定律 应用 对象 判断电流产生磁场的方向 判断闭合电路的一段导体切割磁感线产生感应电流的方向 判断闭合电路中磁通量变化产生的感应电流方向 判断安培力、洛伦兹力的方向
使用 方法 右手握住导线或螺线管（环
形电流） 电磁感应伸右手，磁感线从手心走，运动方向大拇指，四个手指指电流 一原、二
变、三感、
四螺旋 左手四指指向电流方向或正电荷运动方向（负电荷运动反方向），磁感线穿过手掌，拇指指向受力方向
项目 安培定则 电磁感应 左手定则
右手定则 楞次定律 项目 安培定则 电磁感应 左手定则
右手定则 楞次定律 图形 示例
因果 关系 因电而生磁
（I→B用
安培定则） 因动而生电（v、B→I感用右手定则），应用：发电机 因磁而生电
（ΔΦ→I感用
楞次定律） 因电在磁场中而受力（I、B→F用左手定则），应用：电动机
【例1】 〔多选〕（2024·山东高考11题）如图所示，两条相同的半圆弧
形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其所在平面竖直且平行，导轨最高点
到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO'与导轨所在竖直面垂直。
空间充满竖直向下的匀强磁场（图中未画出），导轨左端由导线连接。现
将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO'放置在导轨图示位置，由静止
释放。MN运动过程中始终平行于OO'且与两导轨接触良好，不考虑自感影
响，下列说法正确的是（ ）
A. MN最终一定静止于OO'位置
B. MN运动过程中安培力始终做负功
C. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN的速率一直在增大
D. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN中电流方向由M到N
√
√
√
解析：由楞次定律结合左手定则可知，安培力的方向与MN的运动方向的
夹角始终大于90°，则安培力始终做负功，MN最终一定静止在OO'位置，
A、B正确；根据楞次定律可知，金属棒从释放到第一次到达OO'位置过程
中，MN中电流方向由M到N，D正确；金属棒在即将到达OO'位置的时刻，
MN所受安培力水平向左，沿速度方向的分力一定大于MN所受重力沿速度
方向的分力，处于减速状态，C错误。
【例2】 （2023·海南高考6题）汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简
化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针（俯
视）方向电流，当汽车经过线圈时（ ）
A. 线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B. 汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C. 汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D. 汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
√
解析：埋在地下的线圈1、2通顺时针（俯视）方向的电流，则根据右手定
则可知，线圈1、2产生的磁场方向竖直向下，A错误；汽车进入线圈1过程
中，穿过线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为
adcb（逆时针），B错误；汽车离开线圈1过程中，穿过线圈abcd的磁通量
减小，根据楞次定律可知产生感应电流方向为abcd（顺时针），C正确；
汽车进入线圈2过程中，穿过线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律可知产
生感应电流方向为adcb（逆时针），再根据左手定则，可知汽车受到的安
培力方向与速度方向相反，D错误。
二、电磁感应中含电容器的电路问题
1. 没有外力作用下的“杆＋电容器”模型
（1）模型：如图所示，水平导轨光滑且足够长，电容器C原来不带电，金
属杆ab（质量为m、电阻为R）的初速度为v0。
（2）分析：开始时金属杆ab产生的感应电动势为Blv0，杆ab相当于电源给
电容器充电，电容器两板间的电压增加，充电电流减小，杆ab受到的安培
力阻碍其运动，杆ab的速度减小，杆ab产生的感应电动势减小，当杆ab产
生的感应电动势与电容器两板间的电压相等时，回路中的电流减小为零，
杆ab最终做匀速运动，其v-t图像如图所示。
2. 有外力作用下的“杆＋电容器”模型（只研究水平导轨情况）
（1）初始条件：电容器的电容为C，水平导轨光滑，间距为L，导体杆ab
质量为m，电阻不计，初速度为零，水平拉力F为恒力。
（2）过程分析：开始时a＝，杆ab速度v↑ E＝BLv↑，经过Δt速度为v＋
Δv，E'＝BL（v＋Δv），Δq＝C（E'－E）＝CBLΔv，I＝＝CBLa，F安＝
CB2L2a，a＝，所以杆做匀加速运动，图像如图所示。
【例3】 （2024·北京高考18题）如图甲所示为某种“电磁枪”的原理
图。在竖直向下的匀强磁场中，两根相距L的平行长直金属导轨水平放
置，左端接电容为C的电容器，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接
触良好，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。已知磁场的磁感应强度
大小为B，导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R。开关闭合前电容器的
电荷量为Q。
（1）求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I；
答案：
解析： 开关闭合前电容器的电荷量为Q，则电容器两极板间电压为U
＝，闭合开关瞬间，通过导体棒的电流为I＝，联立解得I＝。
（2）求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a；
答案：
解析：闭合开关瞬间，对导体棒，由牛顿第二定律有BIL＝ma，结合
（1）问解得a＝。
解析：由（2）中结论可知，随着电容器放电，电容器所
带电荷量不断减少，导体棒的加速度不断减小，当电容器两
极板间的电压与导体棒产生的感应电动势相等，即回路中电
流减为0时，导体棒不受安培力作用，加速度为0，此后导体
棒做匀速运动，其v-t图线如图所示。
（3）在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随
时间t的变化图线。
答案： 见解析图
三、电磁感应中的“杆＋导轨”模型
1. “单杆＋导轨”模型
如图所示，两光滑金属导轨在水平面内，导轨间距为L，导体棒的质量为
m，回路总电阻为R。导体棒在水平力F的作用下运动，某时刻速度为v0，
导体棒在磁场中的运动情况分析如下：
运动条件 运动情况分析
F 为 恒 力 F＝ 合力为零，做匀速运动
F＞ v↑ BLv↑ I↑ ILB↑ a↓ a＝0，匀速运动
F＜ v↓ BLv↓ I↓ ILB↓ a↓ a＝0，匀速运动
F随时间t按一定线性规
律变化 要使棒做匀加速运动，由牛顿第二定律：F＝ma
＋
2. “双杆＋导轨”模型
v0≠0，光滑的平行导轨 v0≠0，光滑不等距导轨 v0＝0，光滑的平行导轨
示
意
图 质量m1＝m2，电阻r1＝
r2，长度L1＝L2， 杆MN、PQ间距足够长 质量m1＝m2，电阻r1＝
r2，长度L1＝2L2杆MN、PQ间距足够长且只在各自的轨道上运动
质量m1＝m2，电阻r1＝r2，长度L1＝L2
v0≠0，光滑的平行导轨 v0≠0，光滑不等距导轨 v0＝0，光滑的平行
导轨
规
律
分
析 杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，以相等的速度匀速运动 杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，两杆的速度之比为1∶2 开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀加速运动
【例4】 〔多选〕（2024·贵州高考）如图，间距为L的两根金属导轨平
行放置并固定在绝缘水平桌面上，左端接有一定值电阻R，导轨所在平面
存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m的金属棒置
于导轨上，在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动，一段时间后
撤去水平拉力，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒在运动过程中，最大
速度为v，加速阶段的位移与减速阶段的位移相等，金属棒始终与导轨垂直
且接触良好，不计摩擦及金属棒与导轨的电阻，则（ ）
A. 加速过程中通过金属棒的电荷量为
B. 金属棒加速的时间为
C. 加速过程中拉力的最大值为
D. 加速过程中拉力做的功为mv2
√
√
解析：设加速阶段的位移与减速阶段的位移相等为x，根据q＝Δt＝Δt＝
·Δt＝＝，可知加速过程中通过金属棒的电荷量等于减速过程
中通过金属棒的电荷量，则减速过程由动量定理可得－BLΔt＝－BLq＝0
－mv，解得q＝，A正确；由q＝＝，解得x＝，金属棒加速的
过程中，由位移公式可得x＝vt，可得加速时间为t＝，B正确；
金属棒在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动，加速过程中，安
培力逐渐增大，加速度不变，因此拉力逐渐增大，当撤去拉力的瞬间，拉
力最大，由牛顿第二定律可得Fm－BL＝ma，其中v＝at，联立解得Fm＝
，C错误；加速过程中拉力对金属棒做正功，安培力对金属棒做负功，
由动能定理可知，合外力的功WF－W安＝mv2，可得WF＝W安＋mv2，因此
加速过程中拉力做的功大于mv2，D错误。
【例5】 〔多选〕（2024·吉林高考9题）如图，两条“ ”形的光滑平行
金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，左、右两导轨面与水平面夹角
均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为2B和
B。将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒
在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好。ab、cd的质量分别为2m和m，
长度均为L。导轨足够长且电阻不计，重力加速度大小为g，两棒在下滑过
程中（ ）
A. 回路中的电流方向为abcda
B. ab中电流趋于
C. ab与cd加速度大小之比始终为2∶1
D. 两棒产生的电动势始终相等
√
√
解析：由于ab和cd均沿导轨下滑，则穿过
abcd回路的磁通量增大，根据楞次定律可
知，回路中的电流方向为abcda，A正确；
初始时，对ab和cd分别受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律分别有2mgsin 30°－2BILcos 30°＝2ma1、mgsin 30°－BILcos 30°＝ma2，可得a1＝a2＝－，则ab与cd加速度大小之比始终为1∶1，C错误；当
加速度趋于零时，两导体棒中的电流趋于稳定，结合C项分析可知，ab中的电流趋于，B正确；由于ab和cd加速度大小始终相等，则两导体棒的速度大小始终相等，则由法拉第电磁感应定律可知两导体棒产生的感应电动势大小之比始终为2∶1，D错误。
THANKS
演示完毕 感谢观看