《高考物理（江苏专用）大一轮复习课件：第十章 电磁感应 基础课2 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理（江苏专用）大一轮复习课件：第十章 电磁感应 基础课2 .ppt（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基础课2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 法拉第电电磁感应应定律 1 感应电动势 1 概念 在 中产产生的电动势电动势 2 产产生条件 穿过过回路的 发发生改变变 与电电路是否闭闭合 3 方向判断 感应电动势应电动势 的方向用 或 判断 知识识排查查 电电磁感应现应现象 磁通量无关 楞次定律右手定则则 2 法拉第电磁感应定律 1 内容 感应电动势应电动势 的大小跟穿过这过这一电电路的 成正比 磁通量的变变化率 欧姆 3 导体切割磁感线的情形 1 若B l v相互垂直 则则E 2 v B时时 E 0 Blv 自感 涡涡流 1 自感现象 1 概念 由于导导体本身的 变变化而产产生的电电磁感应现应现
2、象称为为自感 2 自感电动势电动势 定义义 在自感现现象中产产生的感应电动势应电动势 叫做 电电流 自感电动势电动势 3 自感系数L 相关因素 与线线圈的 形状 以及是否有铁铁芯有关 单单位 亨利 H 1 mH H 1 H H 2 涡流 当线线圈中的电电流发发生变变化时时 在它附近的任何导导体中都会产产生 这这种 电电流像水的漩涡涡所以叫涡涡流 大小匝数 10 3 10 6 感应电应电流 小题题速练练 答案 1 2 3 4 5 6 2 人教版选修3 2P21第4题改编 如图图1所示 纸纸面内有一矩形导导体闭闭合线线框abcd ab边长边长大于bc边长边长 置于垂直纸纸面向里 边边界为为MN的匀
3、强磁场场外 线线框两次 匀速地完全进进入磁场场 两次速度大小相同 方向均垂直于MN 第一次ab边边平行 MN进进入磁场场 线线框上产产生的热热量为为Q1 通过线过线框导导体横截面的电电荷量为为q1 第二次bc边边平行MN进进入磁场场 线线框上产产生的热热量为为Q2 通过线过线框导导体横截面 的电电荷量为为q2 则则 A Q1 Q2 q1 q2 B Q1 Q2 q1 q2 C Q1 Q2 q1 q2 D Q1 Q2 q1 q2 图图1 答案 A 法拉第电磁感应定律的理解和应用 例1 2016 北京理综 16 如图图2所示 匀强磁场场中有两个导导体圆环圆环a b 磁 场场方向与圆环圆环所在平面垂直
4、 磁感应应强度B随时间时间均匀增大 两圆环圆环半径之比 为为2 1 圆环圆环中产产生的感应电动势应电动势 分别为别为Ea和Eb 不考虑虑两圆环间圆环间 的相互影 响 下列说说法正确的是 图图2 A Ea Eb 4 1 感应电应电流均沿逆时针时针方向 B Ea Eb 4 1 感应电应电流均沿顺时针顺时针 方向 C Ea Eb 2 1 感应电应电流均沿逆时针时针方向 D Ea Eb 2 1 感应电应电流均沿顺时针顺时针 方向 答案 B 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 1 导体切割磁感线产生感应电动势常见情况 2 对平动切割应用注意点 1 常用公式 若运动动速度v和磁感线线方向垂直 则则感应电动
5、势应电动势 E BLv 其中B L v三者两两垂直 2 有效长长度 公式中的L为为有效切割长长度 即导导体在与v垂直的方向上的投 影长长度 3 相对对性 E BLv中的速度v是相对对于磁场场的速度 若磁场场也运动时动时 应应 注意速度间间的相对对关系 例2 如图图3所示 在水平面内固定着U形光滑金属导轨导轨 轨轨道间间距为为50 cm 金 属导导体棒ab质质量为为0 1 kg 电电阻为为0 2 横放在导轨导轨上 电电阻R的阻值值是0 8 导轨导轨其余部分电电阻不计计 现现加上竖竖直向下的磁感应应强度为为0 2 T的匀强磁场场 用 水平向右的恒力F 0 1 N拉动动ab 使其从静止开始运动动 则
6、则 图图3 A 导导体棒ab开始运动动后 电电阻R中的电电流方向是从P流向M B 导导体棒ab运动动的最大速度为为10 m s C 导导体棒ab开始运动动后 a b两点的电势电势差逐渐渐增加到1 V后保持不变变 D 导导体棒ab开始运动动后任一时时刻 F的功率总总等于导导体棒ab和电电阻R的发热发热功率之 和 答案 B 例3 2016 全国卷 20 多选选 法拉第圆盘发电圆盘发电 机的示意图图如图图4所示 铜铜 圆盘圆盘安装在竖竖直的铜轴铜轴上 两铜铜片P Q分别别与圆盘圆盘的边缘边缘和铜轴铜轴接触 圆盘圆盘 处处于方向竖竖直向上的匀强磁场场B中 圆盘圆盘旋转时转时 关于流过电过电阻R的电电流
7、 下 列说说法正确的是 图图4 A 若圆盘转动圆盘转动 的角速度恒定 则电则电流大小恒定 B 若从上向下看 圆盘顺时针转动圆盘顺时针转动 则电则电流沿a到b的方向流动动 C 若圆盘转动圆盘转动 方向不变变 角速度大小发发生变变化 则电则电流方向可能发发生变变化 D 若圆盘转动圆盘转动 的角速度变为变为原来的2倍 则电则电流在R上的热热功率也变为变为原来的2倍 答案 AB 1 自感现象的四大特点 1 自感电动势总电动势总 是阻碍导导体中原电电流的变变化 2 通过线过线圈中的电电流不能发发生突变变 只能缓缓慢变变化 3 电电流稳稳定时时 自感线线圈就相当于普通导导体 4 线线圈的自感系数越大 自感
8、现现象越明显显 自感电动势电动势 只是延缓缓了过过程的进进行 但它不能使过过程停止 更不能使过过程反向 通电自感和断电自感 涡流 2 自感中 闪亮 与 不闪亮 问题 与线线圈串联联的灯泡与线线圈并联联的灯泡 电电路图图 通电时电时电电流逐渐渐增大 灯泡逐渐变渐变 亮电电流突然增大 然后逐渐渐减小达到稳稳定 断电时电时 电电流逐渐渐减小 灯泡逐渐变渐变 暗 电电 流方向不变变 电电路中稳态电稳态电 流为为I1 I2 若I2 I1 灯泡逐 渐变渐变 暗 若I2 I1 灯泡闪闪亮后逐渐变渐变 暗 两 种情况灯泡中电电流方向均改变变 例4 多选选 如图图5所示的电电路中 L为为一个自感系数很大 直流电
9、电阻不计计的线线 圈 D1 D2是两个完全相同的灯泡 E是一内阻不计计的电电源 t 0时时刻 闭闭合开 关S 经过经过一段时间时间后 电电路达到稳稳定 t1时时刻断开开关S I1 I2分别别表示通 过过灯泡D1和D2的电电流 规规定图图中箭头头所示的方向为电为电流正方向 以下各图图中能 定性描述电电流I随时间时间t变变化关系的是 图图5 解析 当S闭闭合时时 L的自感作用会阻碍其中的电电流变变大 电电流从D1流过过 当L 的阻碍作用变变小时时 L中的电电流变变大 D1中的电电流变变小至零 D2中的电电流为电为电 路总电总电 流 电电流流过过D1时时 电电路总电总电 阻较较大 电电流较较小 当D
10、1中电电流为为零时时 电电流流过过L与D2 总电总电 阻变变小 电电流变变大至稳稳定 当S再断开时时 D2马马上熄 灭灭 D1与L组组成回路 由于L的自感作用 D1慢慢熄灭灭 电电流反向且减小 综综 上所述知选项选项 A C正确 答案 AC 例5 多选选 如图图6所示 在线线圈上端放置一盛有冷水的金属杯 现现接通交流 电电源 过过了几分钟钟 杯内的水沸腾腾起来 若要缩缩短上述加热时间热时间 下列措施可 行的有 图图6 A 增加线线圈的匝数 B 提高交流电电源的频频率 C 将金属杯换为换为瓷杯 D 取走线线圈中的铁铁芯 解析 当电电磁铁铁接通交流电电源时时 金属杯处处在变变化的磁场场中产产生涡电
11、涡电 流发热发热 使水温升高 要缩缩短加热时间热时间 需增大涡电涡电 流 即增大感应电动势应电动势 或减小电电阻 增加线线圈匝数 提高交变电变电 流的频频率都是为为了增大感应电动势应电动势 瓷杯不能产产生 涡电涡电 流 取走铁铁芯会导导致磁性减弱 所以选项选项 A B正确 C D错误错误 答案 AB 分析自感现象的两点注意 1 通过过自感线线圈中的电电流不能发发生突变变 即通电过电过 程中 电电流逐渐渐 变变大 断电过电过 程中 电电流逐渐变渐变 小 此时线时线 圈可等效为为 电电源 该该 电电源 与其他电电路元件形成回路 2 断电电自感现现象中灯泡是否 闪闪亮 问题问题 的判断 在于对电对电
12、 流大小 的分析 若断电电后通过过灯泡的电电流比原来强 则则灯泡先闪闪亮后再慢 慢熄灭灭 电电磁阻尼与电电磁驱动驱动的比较较 比较较思维维能力的培养 电电磁阻尼电电磁驱动驱动 不同 点 成因 由于导导体在磁场场中运动动而产产生感应电应电 流 从而使导导体受到安培力 由于磁场场运动动引起磁通量的变变化而产产生感 应电应电 流 从而使导导体受到安培力 效果 安培力的方向与导导体运动动方向相反 阻 碍导导体运动动 导导体受安培力的方向与导导体运动动方向相同 推动导动导 体运动动 能量 转转化 导导体克服安培力做功 其他形式的能转转 化为电为电 能 最终转终转 化为为内能 由于电电磁感应应 磁场场能转
13、转化为电为电 能 通过过 安培力做功 电电能转转化为导为导 体的机械能 从而对对外做功 相同点 两者都是电电磁感应现应现 象 都遵循楞次定律 都是安培力阻碍引起感应电应电 流的导导体与 磁场间场间 的相对对运动动 典例 2017 全国卷 18 扫扫描隧道显显微镜镜 STM 可用来探测样测样品表面原子 尺度上的形貌 为为了有效隔离外界振动对动对STM的扰动扰动 在圆圆底盘盘周边边沿其径 向对对称地安装若干对对紫铜铜薄板 并施加磁场场来快速衰减其微小振动动 如图图7所 示 无扰动时扰动时 按下列四种方案对对紫铜铜薄板施加恒磁场场 出现扰动现扰动 后 对对于 紫铜铜薄板上下及其左右振动动的衰减最有效
14、的方案是 图图7 解析 感应电应电 流产产生的条件是闭闭合回路中的磁通量发发生变变化 在A图图中 系统统震 动时动时 紫铜铜薄板随之上下及左右振动动 在磁场场中的部分有时时多有时时少 磁通量发发 生变变化 产产生感应电应电 流 受到安培力 阻碍系统统的振动动 在B D图图中 只有紫 铜铜薄板左右振动动才产产生感应电应电 流 而上下振动动无电电流产产生 在C图图中 无论论紫铜铜 薄板上下振动还动还 是左右振动动 都不会产产生感应电应电 流 故选项选项 A正确 B C D错错 误误 答案 A 对安培力是动力 阻力的理解技巧 电电磁阻尼是安培力阻碍导导体运动动的现现象 电电磁驱动驱动 是安培力使导导
15、体运动动起 来的现现象 但实质实质 上均是感应电应电 流使导导体在磁场场中受到安培力 变式训练 如图图8所示 蹄形磁铁铁的两极之间间放置一个线线圈abcd 磁铁铁和线线 圈都可以绕绕OO 轴转动轴转动 当磁铁铁按图图示方向绕绕OO 轴转动时轴转动时 线线圈的运动动情 况是 图图8 A 俯视视 线线圈顺时针转动顺时针转动 转转速与磁铁铁相同 B 俯视视 线线圈逆时针转动时针转动 转转速与磁铁铁相同 C 线线圈与磁铁转动铁转动 方向相同 但转转速小于磁铁铁的转转速 D 线线圈静止不动动 解析 当磁铁转动时铁转动时 由楞次定律知 线线圈中有感应电应电 流产产生 以阻碍磁通量的增 加 即感应电应电 流
16、的方向必定是使其受到的力的方向与磁铁转动铁转动 方向相同 以减小磁 通量的增加 因而线线圈跟着转转起来 但转转速小于磁铁铁的转转速 如果转转速相等 线线圈 中的磁通量不再变变化 起 驱动驱动 作用的安培力将消失 选项选项 C正确 答案 C 1 如图图9所示 一正方形线线圈的匝数为为n 边长为边长为 a 线线圈平面与匀强磁场场垂直 且 一半处处在磁场场中 在 t时间时间内 磁感应应强度的方向不变变 大小由B均匀地增大到 2B 在此过过程中 线线圈中产产生的感应电动势为应电动势为 图图9 答案 B 2 如图图10所示 两根相距为为l的平行直导轨导轨ab cd b d间连间连有一定值电值电阻R 导导 轨电轨电阻可忽略不计计 MN为为放在ab和cd上的一导导体杆 与ab垂直 其电电阻也为为R 整个装置处处于匀强磁场场中 磁感应应强度的大小为为B 磁场场方向垂直于导轨导轨所 在平面 指向图图中纸纸面内 现对现对MN施力使它沿导轨导轨方向以速度v 如图图 做匀速运 动动 令U表示MN两端电压电压的大小 则则 图图10 答案 A 3 2017 南通 连云港 扬州 淮安二模 多选选 涡涡流检测检测是工
