2020年人教版高考物理一轮复习听课手册第27讲法拉第电磁感应定律自感和涡流

1、听课手册 第27讲 法拉第电磁感应定律自感和涡流(1) 定义:在_中产生的电动势.(2) 产生条件:穿过回路的 _ 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_或_ 判断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回路的 _ 成正比(2) 公式:E=_ .二、自感和涡流1自感现象(1)_ 由于导体本身的电流发生变化时而产生的 _ 现象.由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势.(2) 自感电动势 E=_ .(3) 自感系数 L 与线圈的大小、形状、圈数、是否有铁芯等有关,单位是_2.涡流:块状金属在磁场中运动，或者处在变化的磁场中，金属块内部会产生感应电流

2、，这种电流在整块金属内部自成闭合回路，叫作_ .【辨别明理】(1) 穿过线圈的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大.()(2) 线圈匝数 n 越多，磁通量越大，产生的感应电动势也越大.()(3) 对于同一线圈，电流变化越快，线圈中的自感电动势越大.()(4) 法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机一一法拉第圆盘发电机，如图 27-1 甲所示.图乙是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片 C、D 分别与 转动轴和铜盘的边缘接触.使铜盘转动，电阻 R 中就有电流通过.试说明圆盘发电 机的原理.图 27-1考点互动探究K

3、- - d d - u- d a - - a- J a-j dd .-aauda -did J. - - *J. - i-.a -au - _- us - h tii_4 - -a 14=m.=4“is_.佝明确讲佔 Fo 考点一法拉第电磁感应定律的理解和应用1 法拉第电磁感应定律的理解(1) 感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率一共同决定，而 与磁通量 的大小、变化量的大小没有必然联系.(2) 磁通量的变化率一对应-t 图线上某点切线的斜率.2应用法拉第电磁感应定律的三种情况(1) 磁通量的变化是由面积变化引起时，=BAS,则 E=n;(2) 磁通量的变化是由磁场变化引起时

4、，=SAB,则 E=n ;磁通量的变化是由面积和磁场共同变化引起时，则根据定义，=|徐-初|,E=n-工 n-.例 1 2015 重庆卷图 27-2 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 Bi均匀增加到 B2,则该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 脸-恤A. 恒为一；B. 从 0 均匀变化到一一C. 恒为-D. 从 0 均匀变化到-变式题 侈选）2018 沧州一中模拟线圈所围的面积为 0.1 m2,线圈电阻为 1Q, 规定线圈中感应电流 I 的正方向从上往下看是顺时针方向，如图

5、 27-3 甲所示，磁场 的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（）A. 在 05 s 时间内,1 的最大值为 0.01 AB. 在第 4 s 末,1 的方向为逆时针C. 前 2 s 内，通过线圈某截面的总电荷量为0.01 CD. 第 3 s 内,线圈的发热功率最大要点总结杠. 应用法拉第电磁感应定律应注意的两个问题图 27-2公式 E=n求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势，在磁通量均匀 变化时，瞬时值才等于平均值.（2）利用公式 E=nS求感应电动势时,S 为线圈在磁场范围内的有效面积O 考点二 导体棒切割磁感线引起的感应电动势例2如图27-4所示,

6、abcd为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，间距为I,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.已知金属杆MN 倾斜放置，与导轨成B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（）A. 电路中感应电动势的大小为 B. 电路中感应电流的大小为 -C. 金属杆所受安培力的大小为 -D. 金属杆的热功率为题根分析 I.分析导体棒切割磁感线产生的感应电动势时应注意，一是导体棒切割磁感线有平动切割和转动切割两种，二是要将其与根据法拉第电磁感应定律计算的感应电动 势区别开.的计图 27-4(1)E=Blv 的

7、三个特性1正交性:本公式要求磁场为匀强磁场，而且 B、I、v 三者互相垂直.2有效性:公式中的 I 为导体棒切割磁感线的有效长度图 27-5 中,导体棒的有效长度为 a、b 间的距离.图 27-53相对性:E=BIv 中的速度 v是导体棒相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速 度间的相对关系.(2)导体棒转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内绕一端以角速度3匀速转动时，产生的感应电动势为 E=B|=-BI23,如图 27-6 所示.X X X X X爲好X X X X X图 27-6变式网络一|例辿平动切削雙式丁转动切削T 变式黔有效切蚓变式杰相对埋剋图 27-7变式题 1 侈选）201

8、6 全国卷口法拉第圆盘发电机的示意图如图 27-7 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恒定，则电流大小恒定B. 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿 a 到 b 的方向流动C. 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 上的热功率也变为原来的 2 倍变式题 2 （多选） 2018 浏阳模拟 如图 27-8 所示，一导线弯成直径为 d 的半圆形 闭合

9、回路，虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平 面，回路以速度 v 向右匀速进入磁场，直径 CD 始终与 MN 垂直.从 D 点到达边界开 始到 C点进入磁场为止，下列说法中正确的是（）A. 感应电流方向为逆时针方向B. CD 段直导线始终不受安培力C.感应电动势的最大值 E=BdvD.感应电动势的平均值一=-冗 Bdv变式题 3 如图 27-9 所示，两根光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，导轨间距 为L,导轨左端接有阻值为 R 的电阻，质量为 m 的导体棒垂直跨接在导轨上导轨 和导体棒的电阻均不计，且接触良好.在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向 下的匀强磁

10、场，磁感应强度大小为 B.开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁 场以速度 vi匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为 f 的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内.图 27-8XXXMXX XXXX0XKXXX(1 )求导体棒所达到的恒定速度 V2；(2)为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？图 27-9O 考点三涡流、自感现象的理解及应用考向一通电自感与断电自感现象对比通电自感1断电自感1自感电路器材Ai、A2灯规格相同,R=RL,L 较大L 很大(有铁芯)规格自感现象在 S 闭合瞬间,A2灯立即亮起来,Ai灯逐渐变亮,最终两灯一样亮在开关

11、 S 断开时,A 灯逐渐变暗直至熄灭产生原因开关闭合时，流过电感线 圈的电流迅速增大，线圈中 产生自感电动势，阻碍电流 的增大，流过 Ai灯的电流比 流过A2灯的电流增加得慢断开开关 S 时，流过线圈 L 的电流减小，自感 电动势阻碍电流的减小，通过 L 的电流通过 A 灯,A灯不会立即熄灭，若 RLVRA,原来的电流 ILIA,贝 U A灯熄火前要闪亮一下，若 RLRA,原 来的电流 ILIA,则 A 灯逐渐变暗直至熄灭，不会 闪亮一下例 3 2017 北京卷图 27-10 甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，Li和L2为电感线圈.实验时，断开开关 Si瞬间，灯 Ai突然闪亮,随后逐渐变

12、暗；闭合开关S2,灯 A2逐渐变亮，而另一个相同的灯 A3立即变亮，最终A与A的亮度相同下列说法正确的是（）甲乙图 27-10A.图甲中,Ai与 Li的电阻值相同B. 图甲中，闭合 Si,电路稳定后，Ai中电流大于 Li中电流C. 图乙中，变阻器 R 与 L2的电阻值相同D. 图乙中，闭合 S2瞬间丄2中电流与变阻器 R 中电流相等变式题2018 江苏常州检测如图 27-11 所示,电路中 A、B 是两个完全相同的灯泡丄是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C 是电容很大的电容器当 S 闭合时,A、B 灯泡的发光情况是（）吾图 27-11A. S 刚闭合后,A 亮一下又逐渐熄灭,B 逐渐变亮B. S 刚闭合后,B 亮一下又逐渐变暗,A 逐渐变亮C. S 闭合足够长时间后,A 和 B 一样亮D. S 闭合足够长时间后,A、B 都熄灭考向二对涡流的考查 例 4 （多选）1824 年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以