《2021年高考物理一遍过：法拉第电磁感应定律自感现象（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年高考物理一遍过：法拉第电磁感应定律自感现象（含解析）（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高考一轮复习考点一遍过高考一轮考点一遍过分项解析逐一击破考点49 法拉第电磁感应定律 自感现象内容要求要点解读法拉第电磁感应定律重点、热点和高频点。理解磁通量或磁感应强度变化率的意义，能够区分动生电动势和感生电动势，特别是能够分析平动切割和转动切割产生的电动势。重点掌握导体棒切割磁感线为背景的动力学问题、电路问题和能量问题，还有电磁感应现象中的电荷量问题。自感、涡流不要求用自感系数计算自感电动势，这里不单独命题，一般体现在对实际电磁感应现象的理解和解释中。考点解读一、法拉第电磁感应定律1公式：2感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必
2、然联系。3法拉第发现了电磁感应现象的规律，但法拉第电磁感应定律的数学形式是由纽曼和韦伯给出的。4法拉第电磁感应定律的应用（1）磁通量的变化由磁场变化引起时，当S=Lx，且n=1时，公式为导体切割磁感线产生的感应电动势E=BLv（2）磁通量的变化由面积变化引起时，（3）磁通量的变化由磁场和面积变化共同引起时，（4）平均感应电动势二、导体切割磁感线产生感应电动势1公式E=BLv的使用条件：（1）匀强磁场；（2）L为切割磁场的有效长度；（3）B、L、v三者相互垂直；如不垂直，用E=BLvsin 求解，为B与v方向间的夹角。2瞬时性：（1）若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势；（2）若v为平均速度，则
3、E为平均感应电动势，即。3有效长度：导体与v垂直方向上的投影长度。图中有效长度分别为：甲，；乙，沿v1方向运动时为，沿v2方向运动时为0；丙，沿v1方向运动时为，沿v2方向运动时为0，沿v3方向运动时为R。4相对性：速度v是导体相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系。三、自感1自感现象：由于导体自身电流的变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。2自感电动势，总是阻碍原电流的变化，只是延缓变化，但不能使变化停止其中线圈的自感系数L跟线圈的横截面积、长度、匝数等因素有关，线圈的横截面积越大、线圈越长、匝数越多，自感系数越大。另外，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。3自感电路（
4、1）通电时，线圈产生的自感电动势与稳定时电流方向相反，阻碍电流增大，使电流缓慢增大。（2）断电时，线圈产生的自感电动势与稳定时电流方向相同，阻碍电流减小，使电流缓慢减小；在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐减小。（3）稳定时，若线圈有电阻就相当于一个定值电阻，若不计线圈电阻时就相当于一根导线。重点考向考向一 电磁感应.动生电场三种切割方式感应电动势大小的计算 垂直切割 倾斜切割 旋转切割1垂直切割：如图所示，感应电动势的表达式EBlv2倾斜切割：如图所示，感应电动势的表达式EBlvsin ，其中为v与B的夹角3垂直切割：如图所示，感应电动势的表达式EBl2【注意事
5、项】EBlv的三个特性：（1）正交性：本公式要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直（2）有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度。（3）相对性：EBlv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系。典例引领（2020大通回族土族自治县第一完全中学高二期中）下列选项各图中所标的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，产生的电动势为BLv的是（）ABCD【参考答案】D【详细解析】A图中导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为故A错误；BC两图中导体棒都不切割磁感线，不产生感应电动势，故BC错误；D图中导体棒做切割磁感线运动，产生
6、的感应电动势为故D正确。变式拓展1（2019北京市101中学三模）图甲的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。闭合电键S，给铜盘一个初动能，铜盘转动方向和所处磁场如图乙所示，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是A通过圆盘平面的磁通量增加B通过电阻R的电流方向向下C断开电键S，圆盘将减速转动D断开电键S，圆盘将匀速转动【答案】C【解析】A由于磁感线的条数不变，故铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不变，故A错误；B根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此通过电阻R的电流方向向上，故B错误；CD圆盘看成无数金属棒组成，转动过程中切割磁
7、感线形成电流，在磁场中的每一条金属棒受安培力阻碍棒的运动，所以断开电键S，圆盘将减速转动，故C正确，D错误。2（2020北京高二期末）如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一定值电阻R，导轨电阻可忽略不计MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则()AUBlv，流过定值电阻R的感应电流由b到dBUBlv，流过定值电阻R的感应电流由d到bCUBlv，流过定值电阻R的感应电流由b到dDUBlv
8、，流过定值电阻R的感应电流由d到b【答案】A【解析】试题分析：当MN匀速运动时，MN相当于电源由右手定则判断电流的方向再根据闭合电路欧姆定律求出MN两端电压的大小当MN沿导轨方向以速度v匀速运动运动时，由法拉第电磁感应定律得：，由闭合电路欧姆定律可得：MN两端电压大小为，由右手定则可知流过固定电阻R的感应电流由b到d故选A考向二 电磁感应.感生电场典例引领（2020绥德中学高二月考）如图1中所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向，当磁场的磁感应强度B随时间t按如图2变化时，下列四图中正确表示线圈中感应电动势E随时间t变化的是（）ABCD【答
9、案】A【解析】在01s内，根据法拉第电磁感应定律有：根据楞次定律可知感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在13s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在35s内，根据法拉第电磁感应定律有：根据楞次定律可知感应电动势的方向与图示方向相反，为负值；故A正确，BCD错误。故选A。变式拓展1（2020云南省高三二模）如图甲所示，一个边长为a，不变形的正方形线圈固定在纸面内，线圈每单位长度的电阻为r，它的一半处在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，磁感应强度的大小B随时间t变化的关系如图乙所示。则0t2时间间隔内（）A在t1时刻，线圈中感应电流的方向发生改变B在t1时刻，线圈所受安培力的方向发生变化
10、C线圈中产生的感应电动势大小为D通过线圈导线横截面的电荷量为【答案】B【解析】AB根据B-t图象，由楞次定律可知线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在t1时刻，磁场的方向发生变化，故安培力的方向在t1时刻发生变化，故A错误，B正确；CD根据法拉第电磁感应定律得回路的总电阻R=4ar由闭合电路欧姆定律得由电流强度的定义式得联立得故CD错误。故选B。2如图所示，匀强磁场中有a、b两个闭合线圈，它们用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径ra=2rb。磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀减小。两线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，感应电流分别为Ia和Ib。不考虑两线圈间的相互影响。下列
11、说法正确的是AEaEb=21，感应电流均沿顺时针方向BEaEb=41，感应电流均沿逆时针方向CIaIb=21，感应电流均沿顺时针方向DIaIb=41，感应电流均沿逆时针方向【答案】C【解析】由法拉第电磁感应定律得：E=nt=nBtS=nBtR2，n、Bt相同，则得到Ea:Eb=ra2:rb2=4:1，根据电阻定律：线圈的电阻为R=LS=n2RS，则、S、n相同，两线圈电阻之比ra:rb=Ra:Rb=2:1。线圈中感应电流I=ER，综合得到Ia:Ib=2:1，根据楞次定律可得感应电流方向都沿顺时针方向，C正确。考向三 自感现象自感中“闪亮”与“不闪亮”问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通
12、电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2：若I2I1，灯泡逐渐变暗；若I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变典例引领（2019学科网第二次全国大联考江苏卷）（多选）如图所示，小明做课本自感线圈实验时，连接电路如图所示。则A闭合开关S，L2逐渐变亮，然后亮度不变B闭合开关S，L1逐渐变亮，然后亮度不变C断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2变亮后再熄灭D断开开关S，L1变亮后再熄灭，L2一直不亮【答案】BC【解析】闭合开关S，根据二极管的单向导电性，L2不亮，选项A错误；根据自感现象，
13、闭合开关S，由于自感线圈的“阻碍”作用，L1逐渐变亮，然后亮度不变，选项B正确；当断开开关S，线圈与二极管D形成回路，则有流过L2的电流，则L2变亮后再熄灭，而流过L1的电流逐渐减小，故L1逐渐变暗至熄灭，选项C正确、D错误。【名师点睛】当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响。变式拓展1（2020广西壮族自治区桂林十八中高二期中）如图所示，三个不同的灯泡A、B、C和自感线圈L，串联后再与灯泡C并联，电源的内阻忽略不计，电路稳定后，三个灯泡均正常发光。已知自感线圈的系数很大，直流电阻可以忽略不计，则下列说法正确的是（
14、）A闭合开关S到电路稳定前，灯泡A亮度减小B闭合开关S到电路稳定前，灯泡C亮度增大C电路稳定后，断开开关S，灯泡A立刻熄灭D电路稳定后，断开开关S，灯泡B立刻熄灭【答案】C【解析】AB开关S闭合瞬间，A和C同时发光，B由于线圈的阻碍电流增加，所以渐渐变亮；B的电流增大，则C的电流减小，A的电流增大，所以A灯变亮，C灯变暗。故AB错误；CD断开开关S的瞬间，由电感的特性可知：L和B、C组成的回路中的电流会被阻碍减小，导致B、C稍后同时熄灭，而A立刻熄灭，故C正确，D错误。故选C。2（多选）图1和图2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A图1中，A1与L1的电阻值相同B图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流小于L1中电流C图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等【参考答案】BC【详细解析】图1中，断开S1的瞬间，A1灯闪亮，是因为电路稳定时，A1的电流小于L的电流，则可知L的电阻小于A1的电阻，故A错误，故B正确；图2中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以
