第9章第2讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流

1、第九章第九章 电磁感应电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流考纲解读考点一考点一考点二考点二考点三考点三限时自测限时自测练出高分练出高分 考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用电磁感应现象磁通量楞次定律右手定则磁通量的变化率欧姆无关【考点逐项排查】答案 考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用斜率思维深化答案 考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，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

2、向与原磁场方向始终相同【题组阶梯突破】解析答案2134 考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用2.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ab()BI_+解析答案2134 考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用3. 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()解析 线圈中产生的感应电动势22222BBB

3、 anBaEnnSntttt解析答案2134 考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用4.在半径为r、电阻为R的圆形导线框内，以直径为界，左、右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场.以垂直纸面向外的磁场为正，两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示.则0t0时间内，导线框中()解析答案2134 考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用误区警示返回内容呈现 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算1.公式EBlv的使用条件(1) 磁场. (2)B、l、v三者相互 .2.“瞬时性”的理解(1)若v为瞬时速度，则E为 感应电动势.(2)若v为平均速度，则E为 感应电动势.匀强垂直瞬时

4、平均【考点逐项排查】答案 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算0R相对于相对0答案 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算思维深化平均平均值瞬时值Blv答案 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算5. (多选)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.直杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，直杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，直杆的位置由确定，如图所示.则()【题组阶梯突破】解析答案6578 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算答案AD657

5、8 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算解析答案6578 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算7.如图所示，abcd为水平放置的平行“ ”形光滑金属导轨，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.已知金属杆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()6578 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算F解析答案6578 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算E1E2金属框中无电流解析答案6578 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算规律总结感应电动势的计

6、算及电势高低的感应电动势的计算及电势高低的判断判断1.计算：切割方式感应电动势的表达式垂直切割EBlv倾斜切割EBlvsin ，其中为v与B的夹角旋转切割(以一端为轴)说明：导体与磁场方向垂直；磁场为匀强磁场. 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算2.判断：把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，那部分导体相当于电源.若电路是不闭合的，则先假设有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向.电源内部电流的方向是由负极(低电势)流向正极(高电势)，外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低.返回 考点三 自感现象和涡流现象电流自感电动势大小匝数变化磁通量强大的涡流【考

7、点逐项排查】答案 考点三 自感现象和涡流现象思维深化1.自感现象“阻碍”作用的理解：(1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向 ，阻碍电流的 ，使其缓慢地增加.(2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向 ，阻碍电流的 ，使其缓慢地减小.线圈就相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小.2.判断下列说法是否正确.(1)线圈中的电流越大，自感系数也越大.()(2)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大.()相反增加相同减小答案 考点三 自感现象和涡流现象9.如图所示，A、B、C是3个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计

8、).则()A.S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭B.S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭C.电路接通稳定后，三个灯亮度相同D.电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭S闭合时，L相当于断路A、B、C 灯同时亮电路接通稳定后，L相当于短路A灯逐渐熄灭电路接通稳定后，S断开时A、B、C 逐渐熄灭【题组阶梯突破】解析答案10911 考点三 自感现象和涡流现象10. (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.t0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

9、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()10911 考点三 自感现象和涡流现象解析 当S闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当L的阻碍作用变小时，L中的电流变大，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，电流较小，当D1中电流为零时，电流流过L与D2，总电阻变小，电流变大至稳定.当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1先变亮再慢慢熄灭，电流反向.解析答案10911 考点三 自感现象和涡流现象11. (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

10、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自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是()A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析答案10911 考点三 自感现象和涡流现象解析当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确.如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路

11、的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向，会使磁针沿轴线方向偏转，选项D错误.答案AB10911 考点三 自感现象和涡流现象分析自感现象的两点注意分析自感现象的两点注意1.通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流是逐渐变大，断电过程中，电流是逐渐变小，此时线圈可等效为“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”问题

12、的判断，在于对电流大小的分析，若断电后通过灯泡的电流比原来强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭.技巧点拨返回内容呈现 限时自测1.(多选)如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化.下列说法正确的是()A.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变AD解析答案21345 限时自测解析答案21345 限时自测3.如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B

13、中.一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦.在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()A.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大RadRbc当Rad=Rbc时，R外最大I先减后增，U外先增后减PF=EI=BLvI先减小后增大P外先减小后增大R外=R时P外最大解析答案21345 限时自测4. (多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()

14、A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高.要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻.增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱.所以选项A、B正确，选项C、D错误.AB解析答案21345 限时自测5.在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡A、B与自感系数很大的线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路(线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略)，关于这个实验下面说法中正确的是()A.闭合开关的瞬间，A、B一起

15、亮，然后A熄灭B.闭合开关的瞬间，B比A先亮，然后B逐渐变暗C.闭合开关，待电路稳定后断开开关，B逐渐变暗，A闪亮一下然后逐渐变暗D.闭合开关，待电路稳定后断开开关，A、B灯中的电流方向均为从左向右IBILS闭合稳定时ILIBS断开时ILA逐渐变暗，B闪亮一下然后逐渐变暗返回解析答案21345 练出高分1234567891011解析答案 练出高分答案B1234567891011 练出高分1234567891011解析答案 练出高分答案A1234567891011 练出高分3.如图甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所

16、示(规定斜向下为B的正方向)，导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，除导体棒电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态.规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0t1时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流I和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是()1234567891011解析答案 练出高分解析由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为ba，由法拉第电磁感应定律可判定回路中的电流大小恒定，故A、B两项错；由F安BIl可得F安随B的变化而变化，在0t0时间内，F安方向水平向右，故外力F与F安等值反向，方向水平向左，为负值；在t0t1时间

17、内，F安方向改变，故外力F方向也改变，为正值，综上所述，D项正确.答案D1234567891011 练出高分4.(多选)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过.设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是()A.河北岸的电势较高 B.河南岸的电势较高C.电压表记录的电压为9 mV D.电压表记录的电压为5 mV解析从上往下看，水流切割磁感线示意图如图所示，据右手定则可知河北岸电势高，A项正确，B项错误；由EBlv4.51051002 V9103 V9 mV，

18、可知电压表记录的电压为9 mV，C项正确，D项错误.AC1234567891011解析答案 练出高分5.(多选)如图所示，粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈.线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为I，下列说法正确的是()A.电流I与匝数n成正比B.电流I与线圈半径r成正比C.电流I与线圈面积S成正比D.电流I与导线横截面积S0成正比BD1234567891011解析答案 练出高分6.(多选)如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关S，调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开

19、关S，再重新闭合开关S，则()A.闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B.闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮C.稳定后，L和R两端电势差一定相同D.稳定后，A1和A2两端电势差不相同解析根据题设条件可知，闭合开关S，调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，说明此时电阻R接入电路的阻值与线圈L的电阻一样大，断开开关S，再重新闭合开关S的瞬间，根据自感原理，可判断A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，B正确，A错误；稳定后，自感现象消失，根据题设条件，可判断线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端电势差也相同，所以，C正确，D错误.BC1234567891011解析答案 练出高分7.(多选)如图所示，金

20、属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN，拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动，若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，则在MN运动过程中闭合电路的()A.感应电动势逐渐增大B.感应电流逐渐增大C.感应电流将保持不变D.感应电流逐渐减小1234567891011解析答案 练出高分答案AC1234567891011解析拉动MN使它以速度v在匀强磁场中向右匀速平动，t时刻，导体棒切割磁感线的有效长度lvttan ，产生的感应电动势EBlvBv2ttan ，感应电动势逐渐增大，选项A正确； 练出高分8.(多选)如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P

21、固定在框上，H、P的间距很小.质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 .此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B(0.40.2t) T，图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则()A.t1 s时，金属杆中感应电流方向从C到DB.t3 s时，金属杆中感应电流方向从D到CC.t1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 ND.t3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N1234567891011解析答案 练出高分答案AC1234567891011解析根据楞次定律可判断感应电流的方向总是从C到D，故A正确，B错误； 练出高分9.(多选)如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速.在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( )A.处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动C.若所加磁场反向，圆盘