《2019版高考物理总复习 第十章 电磁感应 基础课2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理总复习 第十章 电磁感应 基础课2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件（42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 法拉第电磁感应定律 1 感应电动势 1 概念 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 知识排查 变化率 欧姆 Blv 自感 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 2 自感电动势 定义 在自感现象中产生的感应电动势叫做 表达式 E 3 自感系数L 相关因素 与线圈的 形状 以及是否有铁芯有关 单位 亨利 H 1mH H 1 H H 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 这种电流像水的漩涡所以叫涡流 答案 1 2 3 4 5 6
2、小题速练 1 思考判断 2 人教版选修3 2 P17 T1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C 法拉第电磁感应定律的理解和应用 1 法拉第电磁感应定律的理解 2 应用法拉第电磁感应定律的三种情况 典例 轻质细线吊着一质量为m 0 42kg 边长为L 1m 匝数n 10的正方形线圈 其总电阻为r 1 在线圈的中间位置以下区域分布着磁场 如图1甲所示 磁场方向垂直
3、纸面向里 磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示 取g 10m s2 图1 1 判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针 2 求线圈的电功率 3 求在t 4s时轻质细线的拉力大小 解析 1 由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向 联立解得F线 1 2N 答案 1 逆时针 2 0 25W 3 1 2N 拓展延伸 1 在 典例 中磁感应强度为多少时 细线的拉力刚好为0 2 在 典例 中求在t 6s内通过导线横截面的电荷量 解析 1 细线的拉力刚好为0时满足 F安 mg F安 nBIL联立解得B 0 84T 2 由q It得q 0 5 6C 3C 答案 1 0 84T 2 3C 应用电磁感
4、应定律需注意的三个问题 1 2016 北京理综 16 如图2所示 匀强磁场中有两个导体圆环a b 磁场方向与圆环所在平面垂直 磁感应强度B随时间均匀增大 两圆环半径之比为2 1 圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb 不考虑两圆环间的相互影响 下列说法正确的是 图2 A Ea Eb 4 1 感应电流均沿逆时针方向B Ea Eb 4 1 感应电流均沿顺时针方向C Ea Eb 2 1 感应电流均沿逆时针方向D Ea Eb 2 1 感应电流均沿顺时针方向 答案B 2 人教版选修3 2 P21 T4改编 如图3所示 纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ab边长大于bc边长 置于垂直纸面向里 边界为MN
5、的匀强磁场外 线框两次匀速地完全进入磁场 两次速度大小相同 方向均垂直于MN 第一次ab边平行MN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 第二次bc边平行MN进入磁场 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 图3 A Q1 Q2 q1 q2B Q1 Q2 q1 q2C Q1 Q2 q1 q2D Q1 Q2 q1 q2 答案A 导体切割磁感线产生的感应电动势 切割磁感线运动的那部分导体相当于电路中的电源 常见的情景有以下两种 1 平动切割 1 常用公式 若运动速度v和磁感线方向垂直 则感应电动势E Blv 其中B l v三者两两垂直 2 有效长度
6、 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 3 相对性 E Blv中的速度v是相对于磁场的速度 若磁场也运动时 应注意速度间的相对关系 2 转动切割 图4 1 2018 上海闵行区模拟 如图5所示 在外力的作用下 导体杆OC可绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以角速度 匀速转动 磁感应强度大小为B 方向垂直纸面向里 A O间接有电阻R 杆和框架电阻不计 则所施外力的功率为 图5 答案C 2 2017 全国卷 20 多选 两条平行虚线间存在一匀强磁场 磁感应强度方向与纸面垂直 边长为0 1m 总电阻为0 005 的正方形导线框abcd位于纸面内 cd边与磁场边界平
7、行 如图6 a 所示 已知导线框一直向右做匀速直线运动 cd边于t 0时刻进入磁场 线框中感应电动势随时间变化的图线如图 b 所示 感应电流的方向为顺时针时 感应电动势取正 下列说法正确的是 图6 A 磁感应强度的大小为0 5TB 导线框运动的速度的大小为0 5m sC 磁感应强度的方向垂直于纸面向外D 在t 0 4s至t 0 6s这段时间内 导线框所受的安培力大小为0 1N 答案BC 3 2018 福建省毕业班质量检查 如图7 磁感应强度大小为B的匀强磁场中有一固定金属线框PMNQ 线框平面与磁感线垂直 线框宽度为L 导体棒CD垂直放置在线框上 并以垂直于棒的速度v向右匀速运动 运动过程中导
8、体棒与金属线框保持良好接触 图7 解析 1 设在 t时间内MNCDM回路面积的变化量为 S 磁通量的变化量为 则 S Lv t B S BLv t 2 MNCDM回路中的感应电动势E BLv 将已知数据代入解得F 0 064N安培力的方向与速度方向相反 答案 1 见解析 2 0 064N与速度方向相反 0 32W 1 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 通电自感和断电自感
9、涡流 2 自感中 闪亮 与 不闪亮 问题 1 多选 如图8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 图8 解析当电磁铁接通交流电源时 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 C D错误 答案AB 2 多选 如图9甲 乙所示的电路中 电阻R和自感线
10、圈L的电阻值都很小 且小于灯泡A的电阻 接通S 使电路达到稳定 灯泡A发光 则 A 在电路甲中 断开S后 A将逐渐变暗B 在电路甲中 断开S后 A将先变得更亮 然后才逐渐变暗C 在电路乙中 断开S后 A将逐渐变暗D 在电路乙中 断开S后 A将先变得更亮 然后才逐渐变暗 图9 解析题图甲所示电路中 灯A和线圈L串联 电流相同 断开S时 线圈上产生自感电动势 阻碍原电流的减小 通过R A形成回路 灯A逐渐变暗 选项A正确 B错误 题图乙所示电路中 电阻R和灯A串联 灯A的电阻大于线圈L的电阻 通过灯A的电流则小于线圈L中的电流 断开S时 电源不给灯供电 而线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小 通过R
11、 A形成回路 灯A中电流比原来大 A将变得更亮 然后逐渐变暗 答案AD 3 2017 北京理综 19 图10甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图 L1和L2为电感线圈 实验时 断开开关S1瞬间 灯A1突然闪亮 随后逐渐变暗 闭合开关S2 灯A2逐渐变亮 而另一个相同的灯A3立即变亮 最终A2与A3的亮度相同 下列说法正确的是 甲乙图10 A 图甲中 A1与L1的电阻值相同B 图甲中 闭合S1 电路稳定后 A1中电流大于L1中电流C 图乙中 变阻器R与L2的电阻值相同D 图乙中 闭合S2瞬间 L2中电流与变阻器R中电流相等解析在图甲中 断开开关S1瞬间 L1与A1构成闭合回路 通过灯A1的电
12、流与L1相同 又因灯A1突然闪亮 即通过A1电流增大 则可推出 闭合S1待电路稳定后 通过L1的电流大于通过灯A1电流 根据L1与A1并联 所以L1的电阻小于A1的电阻 故选项A B错误 在图乙中 闭合开关S2 最终A2与A3亮度相同 即电流相同 所以L2与变阻器R的电阻相同 闭合开关S2的瞬间 L2中电流小于变阻器R中电流 故选项C正确 D错误 答案C 转动切割磁感线产生的感应电动势 题源 人教版选修3 2 P14 T7 1831年10月28日 法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机 图4 3 14甲 它是利用电磁感应的原理制成的 是人类历史上的第一台发电机 据说 在法拉第表演他的圆盘发
13、电机时 一位贵妇人问道 法拉第先生 这东西有什么用呢 法拉第答道 夫人 一个刚刚出生的婴儿有什么用呢 图乙是这个圆盘发电机的示意图 铜盘安装在水平的铜轴上 它的边缘正好在两磁极之间 两块铜片C D分别与转动轴和铜盘的边缘接触 使铜盘转动 电阻R中就有电流通过 1 说明圆盘发电机的原理 2 圆盘如图示方向转动 请判断通过R的电流方向 图4 3 14法拉第的圆盘发电机 拓展1 多选 在上题中 若所加磁场为匀强磁场 回路的总电阻恒定 从左往右看 铜盘沿顺时针方向匀速转动 下列说法正确的是 A 铜片D的电势高于铜片C的电势B 电阻R中有正弦式交变电流流过C 铜盘转动的角速度增大1倍 流过电阻R的电流也
14、随之增大1倍D 保持铜盘不动 磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场 则铜盘中有电流产生 答案ACD 拓展2 2016 全国卷 20 多选 法拉第圆盘发电机的示意图如图11所示 铜圆盘安装在竖直的铜轴上 两铜片P Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触 圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中 圆盘旋转时 关于流过电阻R的电流 下列说法正确的是 A 若圆盘转动的角速度恒定 则电流大小恒定B 若从上向下看 圆盘顺时针转动 则电流沿a到b的方向流动C 若圆盘转动方向不变 角速度大小发生变化 则电流方向可能发生变化D 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍 则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 图11 答案AB 拓展3 2015 新课标全国 15 如图12 直角三角形金属框abc放置的匀强磁场中 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 下列判断正确的是 图12 答案C
