2023版高考物理一轮总复习专题10电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流课件

第2讲法拉第电磁感应定律、自感、涡流必备知识·深悟固基一、法拉第电磁感应定律1．感应电动势(1)感应电动势：在______________中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于________，导体的电阻相当于____________．(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循_____________定律，即I＝________.电磁感应现象电源电源内阻闭合电路欧姆2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的________成正比．(2)公式：E＝________，n为线圈匝数．变化率Blv

二、自感与涡流1．自感现象(1)概念：由于导体本身的________变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作____________．(2)表达式：E＝________.(3)自感系数L的影响因素：与线圈的________、形状、________以及是否有铁芯有关．电流自感电动势大小匝数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像____________状的感应电流．(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到________，安培力方向总是________导体的运动．(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生__________，使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来．交流感应电动机就是利用__________的原理工作的．水的旋涡安培力阻碍感应电流电磁驱动(1)感应电动势的方向与电源电动势的方向一样，都规定为在电源内部由负极指向正极．(2)穿过线圈的磁通量与匝数无关，感应电动势与匝数有关，n匝线圈相当于n个相同的电源串联．(3)ω为导体棒绕一端旋转的角速度．1．[法拉第电磁感应定律的理解]关于电磁感应，下列说法正确的是

(

)A．穿过回路的磁通量越大，产生的感应电动势越大B．穿过回路的磁通量减小，产生的感应电动势一定变小C．穿过回路的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大D．穿过回路的磁通量变化越大，产生的感应电动势越大【答案】C【答案】B3．[两种感应电动势](多选)如图所示，水平放置的平行金属导轨AB、CD相距l＝0.50m，AC间接一电阻R＝0.20Ω，MN到AC的距离L＝0.40m，整个装置放在方向垂直于导轨平面的磁场中．导体棒MN垂直放在导轨上，既能固定也能无摩擦地沿导轨滑动，导轨的电阻均可忽略不计，导体棒的电阻也为0.20Ω，则有 (

)A．若导体棒向右滑动，则N端电势高B．若磁场是B＝0.40T的匀强磁场，则当MN以v＝4.0m/s水平向右匀速滑动时，水平外力的大小是0.4NC．若导体棒固定，图中磁场中的磁感应强度随时间均匀减小，则M端电势高D．若导体棒固定，磁场中的磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋0.5t)T，则A、C两点间电压为0.05V【答案】BD

4．[自感]如图所示电路，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的先后顺序是 (

)A．接通时D1灯先达最亮，断开时D1灯后暗B．接通时D2灯先达最亮，断开时D2灯后暗C．接通时D1灯先达最亮，断开时D1灯先暗D．接通时D2灯先达最亮，断开时D2灯先暗【答案】A关键能力·突破要点考点1法拉第电磁感应定律的理解与应用[基础考点]1．(2019年全国卷Ⅰ)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图甲中虚线MN所示．一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上．t＝0时磁感应强度的方向如图甲所示．磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．则在0～t1内 (

)【答案】BC

2．(多选)如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法正确的是 (

)A．电阻R两端的电压保持不变B．初始时刻穿过线圈的磁通量为0.4WbC．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4WD．前4s内通过R的电荷量为4×10－4

C甲乙【答案】AC

3．(2021年石家庄质量检测)如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，P、Q之间有阻值为R的电阻，PQNM所围的面积为S，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态．下列说法正确的是 (

)【答案】D

考点2导体切割磁感线产生感应电动势的计算[能力考点]1．E＝Blv的特性(1)正交性：要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直．(2)有效性：l为导体切割磁感线的有效长度．如图甲中，导体棒的有效长度为a、b间的距离．(3)相对性：v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，则应注意速度间的相对关系．甲乙甲乙例1

(2021年广东卷)(多选)如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕O点在匀强磁场区域内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有 (

)A．杆OP产生的感应电动势恒定B．杆OP受到的安培力不变C．杆MN做匀加速直线运动D．杆MN中电流逐渐减小【答案】AD

1．(2021年河北卷)如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点．狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连．导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻．下列说法正确的是 (

)A．通过金属棒的电流为2BCv2tanθB．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tanθC．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定【答案】A

金属棒到达x0时，其切割磁感线产生感应电动势的有效长度为L＝2x0tanθ，在回路内产生的感应电动势E＝BLv＝2Bvx0tanθ，电容器极板上的电荷量为Q＝CE＝2BCvx0tanθ，B错误；由楞次定律可判断出金属棒运动过程中，电容器的上极板带正电，C错误；金属棒运动过程中，金属棒所受安培力FA＝BIL＝BI·2vttanθ，金属棒匀速运动，F＝FA，外力F做功的功率P＝Fv随时间增大，D错误．2．(2021年山东卷)迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行．系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示．在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r.导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上．已知卫星离地平均高度为H，导体绳长为L(L≪H)，地球半径为R，质量为M，轨道处磁感应强度大小为B，方向垂直于赤道平面．忽略地球自转的影响．据此可得，电池电动势为

(

)【答案】A

3．(2021年湖北一模)(多选)如图所示，在MN右侧区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的关系为B＝kt(k为大于零的常量)．一高为a、电阻为R的正三角形金属线框向右匀速运动．在t＝0时刻，线框底边恰好到达MN处；在t＝T时刻，线框恰好完全进入磁场．在线框匀速进入磁场的过程中

(

)A．线框中的电流始终为逆时针方向B．线框中的电流先逆时针方向，后顺时针方向【答案】AD

考点3通电自感和断电自感[基础考点]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相反，阻碍电流的增加，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相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小．2．自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化．(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化．(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体．(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向．1．(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是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源．t＝0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定状态，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，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】AC

【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慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知A、C正确．2．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L，小灯泡A，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是

(

)A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大【答案】C3．(2021年济南模拟)如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计．下列说法正确的是

(

)A．S闭合瞬间，A先亮B．S闭合瞬间，A、B同时亮C．S断开瞬间，B逐渐熄灭D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭【答案】D“等效法”求感应电动势实际上，物理习题，总是依据一定的物理模型来构思设计的，解题的过程，从本质上讲就是分析和还原物理模型的过程，求感应电动势问题也不例外，只要抓住三种模型，巧妙进行等效转换，则一切问题均能顺利得到解决．深度研练·素养提升1．切割长度的等效当切割磁感线的导体不是直