新高考一轮复习人教版专题十一电磁感应课件（38张）

考点一电磁感应现象一、电磁感应现象情境图

产生感应电流的条件穿过闭合回路的磁通量发生变化实质机械能和电能的转化二、产生感应电流的三种常见情况

情境图

适用情况导体切割磁感线产生感应电流三、右手定则四、楞次定律1.楞次定律的内容情境图表现形式归纳规律

阻碍原磁通量变化感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

阻碍相对运动

增缩减扩

阻碍或引起回路面积变化

2.应用楞次定律的思路

考点二法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律情境图研究对象表达式

回路(不一定闭合)E=

一段直导线(或等效成直导线)E=BLv

绕一端转动的一段导体棒E=

BL2ω【注】通过回路横截面的电荷量1)公式推导:q=

Δt=

Δt=

Δt=

。2)影响因素:n、ΔΦ、R,与Δt无关。二、对法拉第电磁感应定律的理解

三、自感现象连接方式与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图

通电时电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,灯泡立即变亮断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电流方向不变设电路中稳态电流为I1、I2:(1)若I2=I1,灯泡逐渐变暗;(2)若I1>I2,灯泡突然变暗,然后逐渐熄灭;(3)若I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗。三种情况灯泡中电流方向均改变四、涡流当线圈中的电流随时间变化时,线圈附近的导体内会产生感应电流,

电流在导体内自成回路,就像水中的旋涡,故叫作涡电流,简称涡流。情境图:示意图:

五、三个定则与一个定律的应用比较拓展一导体切割磁感线产生感应电动势的理解与应用一、平动切割的三个特性(E=Blv)正交性公式中的B、l、v要求两两互相垂直。当l⊥B,l⊥v,而v与B成θ角时,导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E=Blvsinθ有效性公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度,如图所示,导体的有效长度为a、b间的距离

相对性E=Blv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二、转动切割1.导体棒绕一端转动:E=Bl

=Bl

=

Bl2ω。2.线圈绕垂直于磁场的轴转动:E=nBSωcosθ(θ为B、S间的夹角)。甲

乙【例1】(多选)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度大

小为B,方向垂直纸面向里。质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向

穿进磁场,当AC刚进入磁场时线框的速度大小为v,方向与磁场边界所成

夹角为45°。若线框的总电阻为R,则

(

)A.线框穿进磁场过程中,框中电流的方向为A→B→C→D→AB.AC刚进入磁场时线框中感应电流为

C.AC刚进入磁场时线框所受安培力大小为

D.AC刚进入磁场时CD两端电压为

Bav解析线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大,由楞次定律可知,感

应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,则感应电流的方向为A→B→C→D

→A,A正确;AC刚进入磁场时,CD边切割磁感线,AD边不切割磁感线,产生

的感应电动势为E=Bav,则线框中感应电流为I=

=

,故CD两端的电压为U=I×

R=

Bav,B、D错误;AC刚进入磁场时,线框的CD边受到的安培力的方向与v的方向相反,AD边受到的安培力的方向垂直于AD边向下,它

们的大小都是F=BIa,由几何关系可以看出,AD边与CD边受到的安培力的

方向相互垂直,所以AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受

到的安培力的矢量和,即F合=

F=

,C正确。【例2】(2020广东汕头一模,19)(多选)如图甲是法拉第圆盘发电机的照

片,乙是圆盘发电机的侧视图,丙是发电机的示意图。设CO=r,匀强磁场

的磁感应强度为B,电路总电阻为R,圆盘顺时针转动的角速度为ω,下列说

法正确的是(

)

A.感应电流由D端经电阻R流向C端B.圆盘产生的感应电动势E=

Br2ωC.设想将此圆盘中心挖去半径为

的同心圆,其他条件不变,则感应电动势变为

Br2ωD.设想将此圆盘中心挖去半径为

的同心圆,其他条件不变,则感应电动势变为

Br2ω解析根据丙图,由右手定则可知感应电流由C端经电阻R流向D端;圆盘产

生的感应电动势E=BL

=Br

=Br·ω

=

Br2ω;同理可求得挖去半径为

的同心圆后产生的电动势E'=Bω·

·

(

+r)=

Br2ω。故选B、C。拓展二电磁感应中的电路与图像问题一、电磁感应中的电路问题1.电磁感应中电路知识的关系图

二、电磁感应中的图像问题1.图像类型

2.“三步走”分析电路为主的电磁感应问题2.问题类型

3.

【例3】(多选)如图甲所示,矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁场的方

向与导线框所在的平面垂直,磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所

示,规定垂直纸面向里为磁场正方向,顺时针方向为感应电流i正方向,水

平向右为ad边所受安培力F的正方向。下列图像正确的是

(

)

解析线框中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率,由图乙可知,0~

1s时间内,B增大,Φ增大,感应磁场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应

强度的方向垂直纸面向外),由安培定则知感应电流为逆时针方向,是负

值,由于磁场均匀变化,所以产生的感应电流恒定,同理可知其他时间段内

的电流情况,A错误,B正确;0~1s时间内,ad边中感应电流方向由a到d,ad边

所受的安培力F=BIL,根据左手定则知,安培力方向向右,为正值,由于B随

时间均匀增大,I不变,因此安培力F随时间t均匀增大,同理可知其他时间段

内F随时间t的变化情况,C错误,D正确。拓展三电磁感应中的动力学与能量问题一、电磁学中的动力学电学对象与力学对象的转换及关系

二、电磁学中的能量转化1.安培力做正功:电能转化为机械能,如电动机。2.克服安培力做功:机械能转化为电能,如发电机。三、求解焦耳热Q的三种方法1.焦耳定律:Q=I2Rt(I为恒定值或有效值)。2.功能关系:Q=W克服安培力(纯电阻电路)。3.能量转化:Q=ΔW其他能的减少量。【例4】(2020广东惠州调研,12)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑

平行金属导轨,导轨间距离L1=0.2m,导轨平面与水平面的夹角θ=30°,导轨

上端连接一个阻值R=0.4Ω的电阻。整个导轨平面处于垂直于导轨平面

向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T。现有一根质量m=0.01kg、电阻

r=0.1Ω的金属棒ab垂直于导轨放置,且接触良好,金属棒从静止沿导轨下

滑L2=1m后开始做匀速直线运动,且始终与导轨垂直。g=10m/s2,导轨电

阻不计,求:

(1)金属棒沿导轨下滑过程中速度最大值;(2)金属棒沿导轨匀速下滑时ab两端的电压;(3)金属棒从静止达到匀速的过程中,通过电阻R的电荷量和电阻R产生的热量。解析(1)棒在下滑过程中,金属棒受到的安培力大小等于重力沿导轨方向

的分力时,金属棒速度最大,设最大速度为vm。则有:mgsinθ=BIL1又E=BL1vmI=

联立得:vm=

=2.5m/s(2)Uab=IR=

·R=0.2V(3)根据电荷量的计算公式可得:q=

Δt其中

=

=

=

联立解得q=

=0.2C根据能量守恒定律可得:mgL2sinθ=

m

+Q总电阻R产生的热量Q=

·Q总解得:Q=1.5×10-2J应用磁性转速表与磁电式电流表——电磁驱动与电磁阻尼

电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动而产生感应电流由于磁场转动引起磁通量的变化而产生感应电流

效果安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动

能量转化导体克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能而对外做功相同点

都是电磁感应现象,都是安培力阻碍相对运动

【例1】(2021广东河源源城模拟,10)(多选)电磁驱动是21世纪初问世的

新概念,该技术被视为将带来交通工具大革命,多国科学家都致力于此项

研究。据2015年央广新闻报道,美国国家航空航天局(NASA)在真空成功

试验了电磁驱动引擎,如果得以应用,该技术将在未来的星际旅行中派上

大用场。在日常生活中,摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了

电磁驱动原理。如图所示是磁性转速表原理图,关于磁性转速表的电磁

驱动原理,下列说法正确的是

(

)A.铝盘接通电源,通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动B.永久磁体随转轴转动产生运动的磁场,在铝盘中产生感应电流,感应电

流使铝盘受磁场力而转动C.铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相同D.因为铝盘和永久磁体被转轴带动,所以两者转动是完全同步的解析当永久磁体随转轴转动时,会产生转动的磁场,穿过铝盘的磁通量变

化,铝盘中会产生感应电流,这时永久磁体的磁场会对铝盘上的感应电流

有力的作用,使铝盘转动,A错误、B正确;该转速表运用了电磁感应原理,

由楞次定律知,铝盘磁场总是阻碍永久磁体转动,要阻碍穿过铝盘的磁通

量的变化,永久磁体转动方向与铝盘转动方向相同,C正确;永久磁体固定

在转轴上,铝盘固定在指针轴上,永久磁体带动铝盘转动,两者转动不是同

步的,D错误。【例2】(2021黑龙江大庆中学一模,2)磁电式电流表是常用的电学实验

器材,图甲为其结构示意图。电表内部由线圈、磁铁、极靴、圆柱形软

铁、螺旋弹簧等构成。图乙为线圈在磁场中的受力示意图,下列说法正

确的是

(

)A.极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场B.当线圈中电流方向改变时,线圈受到的安培力方向不变C.在运输磁电式电流表时,通常把正、负接线柱用导线连在一起,是利用

了电磁阻尼原理D.通电线圈通常绕在铝框上,其主要原因是铝的电阻率小,可以减小焦耳

热的产生解析极靴与圆柱形软铁之间的磁场均匀地辐向分布,磁感应强度方向并

不是处处相同,所以该磁场并不是匀强磁场,A错误;当线圈中电流方向改

变时,磁场方向不变,则线圈受到的安培力方向发生改变,B错误;在运输过

程中,由于振动会使指针不停摆动,可能使指针损坏,把接线柱用导线连在

一起,电流表形成闭合回路,在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应

电流,利用电磁阻尼原理,阻碍了指针摆动,防止指针因撞击而损坏,C正确;

用金属铝做线圈框架,主要是因为铝的密度及电阻率较小,能更好地利用

电磁阻尼现象,使指针迅速停下来,D错误。创新点

安培力冲量在电磁感应问题中的应用1.直导线(或线框)在磁场中做非匀变速直线运动时,不能用牛顿运动定律

结合运动学公式解题,而动量定理适用于非匀变速直线运动。在极短时

间Δt内安培力的冲量FΔt=BLIΔt=BLq(纯电阻电路),式中q是通过导体截

面的电荷量。2.直导线(或线框)在磁场中做非匀变速直线运动,在极短时间Δt内安培力

的冲量FΔt=

Δt=

x(纯电阻电路),式中x是时间Δt内直导线(或线

框)通过的位移。【例】如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,间

距为d,电阻不计。金属棒ab