选修3-2 电磁感应基础第二讲1

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1、 考点一考点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用法拉第电磁感应定律的理解及应用 1感应电动势 (1)感应电动势：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改变，与电路是否闭合无关 (3)方向判断：感应电动势的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：Ent，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IE Rr. 1法拉第电磁感应定律的理解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(

2、) 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 2磁场变化产生感应电动势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( ) A恒为nSB2B1 t2t1B从 0 均匀变化到nSB2B1 t2t1C恒为nSB2B1 t2t1D从 0 均匀变化到nSB2B1 t2t13法拉第电磁感应定律的应用(2014江

3、苏单科1)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 均匀地增大到 2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( ) A.Ba22t B.nBa2 2tC.nBa2tD.2nBa2t4法拉第电磁感应定律的应用在半径为 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( ) A没有感应电流 B感应电流方向为逆时针 C感应电流大小为2r2B0t0RD感

4、应电流大小为r2B0t0R对 、 和t的理解和易错点拨 1不能通过公式正确地计算、 和t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t. 3认为 0(或 B0)时，t一定等于 0. 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. 考点二考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生感应电动势的计算 1公式 EBlv 的使用条件 (1)匀强磁场 (2)B、l、v 三者相互垂直 2“瞬时性”的理解 (1)若 v 为瞬时速度，则 E 为瞬时感应电动

5、势 (2)若 v 为平均速度，则 E 为平均感应电动势 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 4 中有效长度分别为： 图 4 甲图：沿 v1方向运动时，l cd ；沿 v2方向运动时，l cd sin ； 乙图：沿 v1方向运动时，l MN ；沿 v2方向运动时，l0； 丙图：沿 v1方向运动时，l 2R；沿 v2方向运动时，l0；沿 v3方向运动时，lR. 4“相对性”的理解 EBlv 中的速度 v 是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系 思维深化 Ent、EBlv 的比较 (1)区别：Ent常用于求平均感应电动势； E

6、Blv 既可求平均值，也可以求瞬时值 (2)联系：EBlv 是 Ent的一种特殊情况 当导体做切割磁感线运动时，用 EBlv 求 E 比较方便，当穿过电路的磁通量发生变化时，用 Ent求 E 比较方便 5 平动切割(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( ) A0 时，直杆产生的电动势为2Bav B3时，直杆产生的电动势

7、为 3Bav C0 时，直杆受的安培力大小为2B2av 2R0 D3时，直杆受的安培力大小为3B2av 53R0 6平动切割(2015海南单科2)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.12 B.2 2C1 D. 2 7倾斜切割(2015安徽理综19)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

8、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( ) A电路中感应电动势的大小为Blv sin B电路中感应电流的大小为Bvsin rC金属杆所受安培力的大小为B2lvsin rD金属杆的发热功率为B2lv2rsin 8转动切割(2015新课标全国15)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

9、bc 边的长度为 l.下列判断正确的是( ) AUaUc，金属框中无电流 BUbUc，金属框中电流方向沿 abca CUbc12Bl2，金属框中无电流 DUbc12Bl2，金属框中电流方向沿 acba 感应电动势的计算及电势高低的判断 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) E12Bl2 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

10、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 考点三考点三 自感现象和涡流现象自感现象和涡流现象 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：ELIt. (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 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，金属块内产生的旋涡状感应电流 (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的涡流产生焦耳热使金属熔化；

11、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 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相反，阻碍电流的增加，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 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( ) 9对自感的考查如图 9 所示，A、B、C 是 3 个

12、完全相同的灯泡，L 是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)则( ) AS 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭 BS 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 10对自感的考查(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( ) 1

13、1对涡流的考查(2015新课标全国19)(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， 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 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

14、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比原来强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭 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 2如图所示，半径为 r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B 中，绕 O 轴以

15、角速度 沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻 R 的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)( ) 图 13 A由 c 到 d，IBr2RB由 d 到 c，IBr2RC由 c 到 d，IBr22RD由 d 到 c，IBr22R3(2015福建理综18)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( ) APQ 中电流先增大后减小 BPQ 两端电压先减小后增大 CPQ 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 4(2014江苏单科7)(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