2022届高考物理一轮复习专题10电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流

第2讲法拉第电磁感应定律、自感、涡流一、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＝________.必备知识·深悟固基电磁感应现象电源电源内阻闭合电路欧姆变化率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．玉

玉

玉

玉

玉

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．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】C3．[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】BD4．[自感]如图所示电路，D1和D2是两个相同的小电珠，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【解析】当开头S接通时，由于自感现象的存在，流过线圈的电流从零逐渐变大时，线圈产生自感电动势，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，因此在开始的瞬时电流几乎全部从D1灯通过，而该电流又将同时分别通过D2灯和R，所以D1灯先达到最亮，因线圈的直流电阻与R相同，经过一段时间稳定后，D1和D2达到一样亮．当开关S断开时，电源电流立即为零，因此D2灯立即熄灭，而对D1灯，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势，使线圈L和D1灯组成的闭合电路中有感应电流，所以D1灯后暗，所以A正确．关键能力·突破要点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 (

)2．(2021届江苏名校模拟)(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 (

)甲乙

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4×10－4C【答案】AC3．(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 (

)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

例1

(2020年浙江卷)如图甲所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在0≤x≤1.0m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场．桌面上有一边长L＝0.5m、电阻R＝0.25Ω的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以v＝1.0m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力．若以cd边进入磁场时作为计时起点，在0≤t≤1.0s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图乙所示，在0≤t≤1.3s内线框始终做匀速运动．

(1)求外力F的大小；(2)在1.0s≤t≤1.3s内存在连续变化的磁场，求磁感应强度B的大小与时间t的关系；(3)求在0≤t≤1.3s内流过导线横截面的电荷量q.【答案】C3．(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 (

)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中的电流，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】C【解析】闭合开关S，电路稳定后小灯泡正常发光时，如果电感线圈L的电阻比小灯泡A的电阻大，则电感线圈L中的电流IL比小灯泡A中的电流IA小．当开关S断开时，则由于自感现象，电感线圈L和小灯泡A构成回路使电感线圈L和小灯泡A中的电流从IL开始减小，看不到小灯泡闪亮的现象．故C正确，A、B、D错误．3．(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【解析】S闭合瞬间，线圈相当于断路，二极管为反向电流，故电流走B灯泡，则B灯慢慢亮，A灯没有电流通过，A灯不亮，故A、B错误；S断开瞬间，B马上熄灭，由于线圈产生自感电动势，电流通过二极管，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确．“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(一)切割长度的等效当切割磁感线的导体不是直线而是任