《2019年高考物理大一轮复习第10章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流学案 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理大一轮复习第10章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流学案 新人教版（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二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)概念：在电磁感应现象中产生的电动势(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生变化，与电路是否闭合无关(3)方向：用楞次定律或右手定则判断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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比(2)公式：En，其中n为线圈匝数(3)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的欧姆定律，即I.二导体切割磁感线产生的感应电动势EBLv1如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，试证明导体ab产生的感应电动势EBLv.提示：导体ab经
2、时间t运动的位移xvt时间t内磁通量的变化量BLxBLvt由法拉第电磁感应定律EBLv.2如下图几种情况中，金属导体中产生的感应电动势是：3如图所示，长度为l的金属杆ab，a端为周定转轴，在磁感应强度为B的匀强磁场中，在垂直于B的平面内按顺时针方向以角速度做匀速圆周运动，试求金属杆中产生的感应电动势的大小提示：解法一：金属杆ab做切割磁感线运动时，杆上各点的线速度大小不相同，因此应以杆上各点速度的平均值进行计算当ab匀速转动时，a端速度为零，b端速度为l.杆上从a到b各点速度大小与各点的旋转半径成正比，所以ab杆的平均切割速度为：v.故杆上的感应电动势EBlv解法二：如图所示，在很短的时间t内
3、，杆转动的角度也很小，则杆扫过的面积等效为S，又t，则磁通量的变化为BS所以E.三自感和涡流现象1自感现象(1)概念：由于导体本身的电流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自感电动势(2)表达式：EL.(3)自感系数L的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关(4)自感现象“阻碍”作用的理解：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，使其缓慢地减小线圈就相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小(5)对照教材实验：如图所示，先闭合
4、开关使灯泡发光然后断开开关开关闭合时，a、b两点哪点电势高a.开关断开时，产生感应电动势的线圈相当于电源，线圈提供的感应电流的方向是逆时针，此时a、b两点哪点电势高b.设闭合开关电路稳定时两支路的电流分别为IA和IL，若ILIA，断开开关时看到的现象是灯泡逐渐熄灭.若ILIA，断开开关时看到的现象是灯泡闪亮一下然后熄灭.2涡流现象(1)涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的漩涡状感应电流(2)产生原因：金属块内磁通量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强大涡流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
5、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1判断正误(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()(4)线圈中的电流越大，自感系数也越大()(5)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()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2(人教版选修32P17第1题改编)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
6、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答案：C3(人教版选修32P21第4题改编)如图2所示，纸面内有一矩形导体线框abcd，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框的ab边平行磁场边界MN，线框以垂直于MN的速度匀速地完全进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1，现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则有()AQ2Q，q2q1BQ22Q1，q22q1CQ22Q1，q2q1DQ24Q1，q22q1答案：A4(人教32例题改变)(多选)如图是电子感应加速器的示意图，上、下为电磁铁的两个磁极，
7、磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，电子从电子枪右端逸出(不计初速度)，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，使电子在真空室中沿虚线加速击中电子枪左端的靶，下列说法中正确的是()A真空室中磁场方向竖直向上B真空室中磁场方向竖直向下C电流应逐渐减小D电流应逐渐增大答案：AD5如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长L0.4 m的金属棒ab，其电阻r0.1 .框架左端的电阻R0.4 .垂直框面的匀强磁场的磁感应强度B0.1 T当用外力使棒ab以速度v5 m/s向右匀速运动时，ab棒中产生的感应电动势E_，通过ab棒的电流I_.外力的大小F_.
8、ab棒两端的电势差Uab_，在电阻R上消耗的功率PR_，在ab棒上消耗的发热功率Pr_，切割运动中产生的电功率P_.答案：0.2 V0.4 A0.016 N0.16 V0.064 W0016 W0.08 W考点一法拉第电磁感应定律的理解和应用1求解感应电动势方法情景图研究对象回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直且在导线框平面内的轴转动的导线框表达式EnEBLvsin E BL2ENBSsin(t0)2应用注意点公式En的应用，与B、S相关，可能是B，也可能是S，当Bkt时，kS. (2017天津卷)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电
9、阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是()Aab中的感应电流方向由b到aBab中的感应电流逐渐减小Cab所受的安培力保持不变Dab所受的静摩擦力逐渐减小解析：选DA错：根据楞次定律，ab中感应电流方向由a到b.B错：根据ES，因为恒定，所以E恒定，根据I知，回路中的感应电流恒定C错：根据FBIl，由于B减小，安培力F减小D对：根据平衡条件，静摩擦力fF，故静摩擦力减小应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；(2)利用楞次定律确定
10、感应电流的方向；(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解 (2018河北唐山摸底)如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0t2时间内()A电容器C的电荷量大小始终不变B电容器C的a板先带正电后带负电CMN所受安培力的大小始终不变DMN所受安培力的方向先向右后向左解析：选AD磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C的电荷量大小始终没变，选项A正确，B错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，M
11、N所受安培力的方向先向右后向左，选项C错误，D正确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解析：选AD线框中的感应电动势为ES，设线框的电阻为R，则线框中的电流I，因为B增大或减小时，可能减小，也可能增大，也可能不变，线框中的感应电动势的大小只和磁通量的变化率有关，和磁通量的变化量无关，故选项A、D正确2(2016浙江卷)如图所示，a、b两个
12、闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b线圈中感应电动势之比为91Ca、b线圈中感应电流之比为34Da、b线圈中电功率之比为31解析：选B由楞次定律可知线圈a、b中均产生逆时针方向的感应电流，A错误；由法拉第电磁感应定律EnnS可知，故B正确；由I，可得，故C错误；27，故D错误.考点二导体切割磁感线产生感应电动势1计算：切割方式感应电动势的表达式垂直切割EBlv倾斜切割EBlvsin ，其中为v与B的夹角旋转切割(以一端为轴)EBl
13、22判断：(1)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(2)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(3)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势都要降低 (2015全国卷)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a、b、c.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()Aac，金属框中无电流Bbc，金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUbcB
14、l2，金属框中电流方向沿acba解析：选Cbc边、ac边都在切割磁感线，通过右手定则判断，c端电势高，a、b端电势低；两边的有效切割长度都为l，则UacUbcBl2，所以，a、b端电势相同，金属框中无电流选项C正确求感应电动势大小的五种类型及对应解法(1)磁通量变化型：En(2)磁感应强度变化型：EnS(3)面积变化型：EnB(4)平动切割型：EBlvsin 与l与v的夹角；l为导体切割磁感线的有效长度：首尾相连在垂直速度方向的分量；v为导体相对磁场的速度(5)转动切割型：EBlvBl2 (2018安徽六安模拟)在匀强磁场中直角三角形线框abc以ab边为轴以角速度匀速转动，某时刻转到如图所示位置，已知ab边的边长为L，ac边与ab边的夹角为，三边的电阻均为r，磁感应强度为B.下列说法正确的是()A此时刻线框中的磁通量为零，线框中无电流B此时c点电势高于
