2024版高考物理一轮总复习专题十电磁感应第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.

电磁驱动感应电流阻碍安培力水的旋涡(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

3.[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

1.(2022年河北卷)将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为S1，小圆面积均为S2，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小B＝B0＋kt，B0和k均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为(

)A.kS1 B.5kS2C.k(S1－5S2) D.k(S1＋5S2)【答案】D

2.(2022年盐城模拟)如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示.则线圈中产生的感应电动势的情况为(

)A.t1时刻感应电动势最大B.t＝0时刻感应电动势为零C.t2时刻感应电动势为零D.t1～t2时间内感应电动势增大【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

公式E＝Blv研究对象闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体内容求的是Δt时间内的平均感应电动势，E与某段时间或某个过程对应①若v为瞬时速度，则求的是瞬时感应电动势②若v为平均速度，则求的是平均感应电动势适用范围对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系例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.(2022年深圳调研)(多选)磁悬浮列车是高速低耗交通工具，如图甲所示，它的驱动系统简化为如图乙所示的物理模型.固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L，匝数为N，总电阻为R；水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B、方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场.当磁场以速度v匀速向右移动时，可驱动停在轨道上的列车，则(

)

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，阻碍电流增大，使其缓慢地增大.(2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流减小，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.(2022年深圳调研)在研究自感现象的实验中，将自感线圈、电阻和电流传感器按如图电路连接.闭合开关后，电流随时间变化的关系是(

)ABCD【答案】A

【解析】电阻和电流传感器与自感线圈串联，闭合开关后，流过自感线圈的电流增大，电感线圈产生与原电流方向相反的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流大小逐渐变大，而且变大得越来越慢，最后电流达到稳定值，A正确，B、C、D错误.2.(2022年佛山模拟)安装在公路上的测速装置如图，在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈，线圈与检测抓拍装置相连，车辆从线圈上面通过时线圈中会产生脉冲感应电流，检测装置根据两个线圈产生的脉冲信号的时间差计算出车速大小，从而对超速车辆进行抓拍.下列说法正确的是(

)A.汽车经过线圈上方时，两线圈产生的脉冲电流信号时间差越长，车速越大B.汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件中会产生感应电流C.当汽车从线圈上方匀速通过时，线圈中不会产生感应电流D.当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生感应电流属于自感现象【答案】B

【解析】汽车经过线圈上方时产生脉冲电流信号，车速越大，汽车通过两线圈间的距离所用的时间越小，即两线圈产生的脉冲电流信号时间差越小，A错误；汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场，金属部件中的磁通量发生变化，在金属部件中产生感应电流，金属部件中的感应电流产生磁场，此磁场随汽车的运动，使穿过线圈的磁通量变化，所以线圈中会产生感应电流，B正确，C错误；当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生的感应电流并不是线圈自身的电流变化所引起的，则不属于自感现象，D错误.3.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.1.切割长度的等效当切割磁感线的导体不是直线而是任意弯曲的曲线或折线时，应利用切割曲线两端点的连线在同时垂直于v和B