高考物理江苏专用大一轮复习讲义课件第9章第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流

1、考点一,考点二,考点三,限时自测,练出高分,1.感应电动势 (1)感应电动势：在 中产生的电动势. (2)产生条件：穿过回路的 发生改变，与电路是否闭合 . (3)方向判断：感应电动势的方向用 或 判断. 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 成正比. (2)公式：E ，其中n为线圈匝数. (3)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的 定律，即I .,电磁感应现象,磁通量,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,n ,欧姆, +,无关,【考点逐项排查】,答案,1.当仅由B的变化引起时，则E ；当仅由S的变化引起时，则E ； 当由B、S的变化同时引起时

2、，则E 2.磁通量的变化率 是t图象上某点切线的_. 3.判断下列说法是否正确. (1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大.() (2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大.() (3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大.(),n ,n ,n 2211 , .,斜率,思维深化,答案,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向与原磁场方向始终相同,解析由En 知，感应

3、电动势的大小与线圈匝数有关，A错； 感应电动势正比于 ，与磁通量的大小无直接关系，B错误，C正确； 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误.,【题组阶梯突破】,解析答案,2,1,3,4,2.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(),B,I,解析答案,2,1,3,4,3. 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

4、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,解析答案,2,1,3,4,4.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,2,1,3,4,对、和 的理解和易错点拨 (1)不能通过公式正确地计算、和 的大小，错误地认为它们都与线圈的匝 数n成正比. (2)认为公式中的面积S就是线圈的面积，而忽视了无效的部分；不能通过t (或Bt)图象正确地求解 . (3)认为0(或B0)时， 一定等于0

5、. (4)不能正确地分析初、末状态穿过线圈的磁通量的方向关系，从而不能正确利 用公式21求解.,误区警示,返回,内容呈现,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,平均,【考点逐项排查】,答案,3.切割的“有效长度” 公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度.图中有效长度分别为： 甲图：沿v1方向运动时，l ；沿v2方向运动时，l ； 乙图：沿v1方向运动时，l ；沿v2方向运动时，l ； 丙图：沿v1方向运动时，l

6、 ；沿v2方向运动时，l ；沿v3方向运动时，l . 4.“相对性”的理解 EBlv中的速度v是 磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的 关系., sin ,0,2 R,R,相对于,相对,0,答案,En 、EBlv的比较 (1)区别：En 常用于求 感应电动势； EBlv既可求 ，也可以求 . (2)联系：EBlv是En 的一种特殊情况. 当导体做切割磁感线运动时，用E 求E比较方便，当穿过电路的磁通量发生变化时，用En 求E比较方便.,思维深化,平均,平均值,瞬时值,Blv,答案,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

7、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,6,5,7,8,答案AD,6,5,7,8,6.如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为.则 等于() A. 1 2 B. 2 2 C.1 D. 2,

8、2 2 l,= 2 2 lv= 2 2 ,解析答案,6,5,7,8,7.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(),6,5,7,8,F,解析答案,6,5,7,8,8.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确

9、的是() A.UaUc，金属框中无电流 B.UbUc，金属框中电流方向沿a-b-c-a C.Ubc 1 2 Bl2，金属框中无电流 D.Ubc 1 2 Bl2，金属框中电流方向沿a-c-b-a,Ubc 1 2 Bl2,解析答案,6,5,7,8,规律总结,感应电动势的计算及电势高低的判断 1.计算：,说明：导体与磁场方向垂直；磁场为匀强磁场.,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

10、势都要降低.,返回,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做 . (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. 2.涡流现象 (1)涡流：块状金属放在 磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的旋涡状感应电流. (2)产生原因：金属块内 变化感应电动势感应电流. (3)涡流的利用：冶炼金属的高频感应炉利用 产生焦耳热使金属熔化；家用电磁炉也是利用涡流原理制成的. (4)涡流的减少：各种电机和变压器中，用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯，以减少涡流.,电流,自感电动势, ,大小,匝数

11、,变化,磁通量,强大的涡流,【考点逐项排查】,答案,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,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

12、略不计).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,10,9,11,10. (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

13、电流，规定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(),10,9,11,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,10,9,11,11. (多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置

14、，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,10,9,11,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，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产

15、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AB,10,9,11,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”问题的判断，在于对电流大小的分析， 若断电后通过灯泡的电流

16、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,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,2,1,3,4,5,解析答案,2,1,3,4,5,3.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中.一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在

17、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,当Rad=Rbc时，R外最大,RR外 3 4 ,解析答案,2,1,3,4,5,4. (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() 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

18、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,2,1,3,4,5,5.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,IB,IL,S闭合稳定时,ILIB,S断开时,IL,A逐渐变暗，B闪亮一下然后逐渐变暗,返回,解析