高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 2 法拉第电磁感应定律及其应用课件.ppt

第2节法拉第电磁感应定律及其应用 2 基础夯实 自我诊断 一 法拉第电磁感应定律1 感应电动势 1 概念 在电磁感应现象中产生的电动势 2 产生条件 穿过回路的磁通量发生改变 与电路是否闭合无关 3 方向判断 感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断 3 基础夯实 自我诊断 2 法拉第电磁感应定律 1 内容 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 3 导体切割磁感线的情形 4 基础夯实 自我诊断 二 自感 涡流1 自感现象 1 概念 由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感 2 自感电动势 定义 在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势 3 自感系数l 相关因素 与线圈的大小 形状 匝数以及是否有铁芯有关 单位 亨利 h 1mh 10 3h 1 h 10 6h 5 基础夯实 自我诊断 2 涡流当线圈中的电流发生变化时 在它附近的任何导体中都会产生感应电流 这种电流像水的漩涡所以叫涡流 3 电磁阻尼导体在磁场中运动时 感应电流会使导体受到安培力 安培力的方向总是阻碍导体的运动 4 电磁驱动如果磁场相对于导体转动 在导体中会产生感应电流使导体受到安培力而运动起来 6 基础夯实 自我诊断 1 试由e 导出直导线切割磁感线的感应电动势e blv 提示当导体棒垂直磁感线运动时 棒中自由电子就将受到洛伦兹力f evb的作用 这将使导体棒两端分别积累起正 负电荷而在棒中形成电场 于是自由电子除受f作用外又将受到电场力f ee作用 直至电场力与洛伦兹力平衡 由于f移动电荷 使得做切割磁感线运动的导体棒等效为一个电源 在其外电路开路的状态下 电动势 感应电动势 与路端电压相等 即e uab el 于是由e evb 得e lvb 7 基础夯实 自我诊断 1 区别 e n常用于求平均感应电动势 e blv既可求平均电动势 也可以求瞬时电动势 2 联系 e blv是e n的一种特殊情况 当导体做切割磁感线运动时 用e blv求e比较方便 当穿过电路的磁通量发生变化时 用e n求e比较方便 8 基础夯实 自我诊断 1 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中 线圈平面与磁场方向垂直 关于线圈中产生的感应电动势和感应电流 下列表述正确的是 a 感应电动势的大小与线圈的匝数无关b 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大c 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大d 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 答案 解析 9 基础夯实 自我诊断 2 如图所示 一正方形线圈的匝数为n 边长为a 线圈平面与匀强磁场垂直 且一半处在磁场中 在 t时间内 磁感应强度的方向不变 大小由b均匀地增大到2b 在此过程中 线圈中产生的感应电动势为 答案 解析 10 基础夯实 自我诊断 3 如图所示 闭合金属导线框水平放置在竖直向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度b的大小随时间变化而变化 下列说法正确的是 a 当b增大时 线框中的感应电流一定增大b 当b增大时 线框中的感应电流一定减小c 当b减小时 线框中的感应电流一定减小d 当b减小时 线框中的感应电流可能不变 答案 解析 11 基础夯实 自我诊断 4 如图所示 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e1与e2之比分别为 a c a 2 1b a c 2 1c a c 1 2d c a 1 2 答案 解析 12 基础夯实 自我诊断 5 2016 江苏如东期末 在如图所示的电路中 a b为两个完全相同的灯泡 l为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈 e为电源 s为开关 关于两灯泡点亮和熄灭的情况 下列说法正确的是 a 合上开关 a先亮 b后亮 稳定后a b一样亮b 合上开关 b先亮 a后亮 稳定后b比a更亮一些c 断开开关 a逐渐熄灭 b先变得更亮后再与a同时熄灭d 断开开关 b逐渐熄灭 a先变得更亮后再与b同时熄灭 答案 解析 13 考点一 考点二 考点三 考点一法拉第电磁感应定律的应用 师生共研 1 感应电动势的决定因素感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定 而与磁通量 磁通量的变化量 的大小没有必然联系 2 法拉第电磁感应定律应用的三种情况 3 在有关图象问题中 磁通量的变化率是 t图象上某点切线的斜率 利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小 14 考点一 考点二 考点三 例1如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图 线圈匝数为n 面积为s 若在t1到t2时间内 匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈 其磁感应强度大小由b1均匀增加到b2 则该段时间线圈两端a和b之间的电势差 a b 答案 解析 15 考点一 考点二 考点三 思维点拨 1 如何判定a和b之间的电势差是否恒定 2 如何判断a b两端哪端电势高 提示 1 根据法拉第电磁感应定律e n 只要磁通量随时间变化是均匀的 线圈两端的电势差就是恒定的 2 根据楞次定律可判定 16 考点一 考点二 考点三 例2 2016 安徽十校联考 如图甲所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图乙所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和b0 导线的电阻不计 求在0 t1时间内 1 通过电阻r1的电流大小和方向 2 通过电阻r1的电荷量q 答案 解析 17 考点一 考点二 考点三 规律总结应用电磁感应定律应注意的三个问题 18 考点一 考点二 考点三 突破训练1 如图所示 匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd 线圈平面与磁场垂直 已知线圈的匝数n 100 边长ab 1 0m bc 0 5m 电阻r 2 磁感应强度b在0 1s内从零均匀变化到0 2t 在1 5s内从0 2t均匀变化到 0 2t 取垂直纸面向里为磁场的正方向 求 1 0 5s时线圈内感应电动势的大小e1和感应电流的方向 2 在1 5s内通过线圈的电荷量q 3 在0 5s内线圈产生的焦耳热q 答案 解析 19 考点一 考点二 考点三 20 考点一 考点二 考点三 4 相对性 e blv中的速度v是相对于磁场的速度 若磁场也运动 应注意速度间的相对关系 21 考点一 考点二 考点三 2 导体转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内 绕其一端为轴 以角速度 匀速转动时 产生的感应电动势为 如图所示 22 考点一 考点二 考点三 例3如图所示 abcd为水平放置的平行 形光滑金属导轨 ab与cd的间距为l 导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场 磁感应强度大小为b 导轨电阻不计 金属杆mn倾斜放置 与导轨成 角 单位长度的电阻为r 保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动 金属杆滑动过程中与导轨接触良好 则 答案 解析 23 考点一 考点二 考点三 思维点拨 1 金属杆切割磁感线的有效长度为l 2 回路电阻的表达式为r 24 考点一 考点二 考点三 例4如图所示 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 磁感应强度大小为b 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动 从上往下看 时 a b c三点的电势分别为ua ub uc 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 a ua uc 金属框中无电流b ub uc 金属框中电流方向沿a b c a 答案 解析 25 考点一 考点二 考点三 方法归纳求感应电动势的几种方法 26 考点一 考点二 考点三 突破训练2 2016 山东济南模拟 范围足够大 方向竖直向下的匀强磁场 磁感应强度b 0 2t 其中有一水平放置的光滑框架 宽度为l 0 4m 如图所示 框架上放置一质量m 0 05kg 电阻r 1 的金属杆cd 框架电阻不计 若杆cd以恒定加速度a 2m s2 平行导轨由静止开始做匀变速运动 求 1 在5s内平均感应电动势是多少 2 第5s末回路中的电流多大 3 第5s末作用在杆cd上的水平外力多大 答案 解析 27 考点一 考点二 考点三 考点三通电自感和断电自感 师生共研 通电自感和断电自感的比较 28 考点一 考点二 考点三 29 考点一 考点二 考点三 例5 多选 如图甲 乙所示的电路中 电阻r和自感线圈l的电阻值都很小 且小于灯泡a的电阻 闭合s 使电路达到稳定 灯泡a发光 则 a 在电路甲中 断开s后 a将逐渐变暗b 在电路甲中 断开s后 a将闪亮一下 然后才逐渐变暗c 在电路乙中 断开s后 a将逐渐变暗d 在电路乙中 断开s后 a将闪亮一下 然后才逐渐变暗 答案 解析 30 考点一 考点二 考点三 例6 多选 如图所示的电路中 l为一个自感系数很大 直流电阻不计的线圈 d1 d2是两个完全相同的灯泡 e是一内阻不计的电源 t 0时刻 闭合开关s 经过一段时间后 电路达到稳定 t1时刻断开开关s i1 i2分别表示通过灯泡d1和d2的电流 规定图中箭头所示的方向为电流正方向 以下各图中能定性描述电流i随时间t变化关系的是 答案 解析 31 考点一 考点二 考点三 特别提醒1 对自感现象 阻碍 作用的理解 1 流过线圈的电流增大时 线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增大 使其只能缓慢地增大 2 流过线圈的电流减小时 线圈中产生的自感电动势阻碍原电流的减小 使其只能缓慢地减小 2 分析自感现象应注意 1 通过自感线圈中的电流不能发生突变 即通电过程中 电流逐渐变大 断电过程中 电流逐渐变小 断电过程线圈可等效为 电源 该 电源 与其他电路元件形成回路 2 断电自感现象中灯泡是否 闪亮 若断电