《2012版高中物理全程复习方略配套课件：选修3-2.9.2法拉第电磁感应定律、互感和自感 (沪科版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012版高中物理全程复习方略配套课件：选修3-2.9.2法拉第电磁感应定律、互感和自感 (沪科版)（101页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1.关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是 （ ）A.穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大B.电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大C.电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大D.若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零【解析】选C.由法拉第电磁感应定律E=n 知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量的大小、磁通量的改变量都无关，故A、B错，C正确；某时刻磁通量为零，若磁通量的变化率不为零，感应电动势不为零，即感应电流不为零，D错误.2.下列说法正确的是（ ）A.当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势B.当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方
2、向相反C.当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同D.当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反【解析】选A.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时,相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C错；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错.3.(2011东城区模拟)如图所示的电路,电源电动势为E,线圈L的电阻不计.以下判断正确
3、的是（ ）A.闭合S,稳定后,电容器两端电压为EB.闭合S,稳定后,电容器的a极板带正电C.断开S的瞬间,电容器的a极板将带正电D.断开S的瞬间,电容器的a极板将带负电【解析】选C.由题意及自感现象规律可知,当开关S闭合且电路稳定后,电容器与线圈L并联,由于线圈的直流电阻不计,所以两端电压为零,故A、B错误;断开S的瞬间,由自感规律可知,线圈中要产生感应电动势,感应电动势引起的感应电流的方向与原电流的方向一致,因而电容器的a极板将带正电,故C正确.4.如图所示，将长为1 m的导线从中间折成约106的角，使其所在平面垂直于磁感应强度为0.5 T的匀强磁场，为使导线中产生4 V的感应电动势，导线切
4、割磁感线的最小速度约为_.(sin53=0.8，cos53=0.6)【解析】欲获得最小速度，由公式E=Blv，则l最长，即沿106角平分线的方向运动，此时由几何知识知，l的等效长度为0.8 m，则由公式E=Blv得vmin= m/s=10 m/s.答案：10 m/s5.如图所示，线圈内存在有理想边界的磁场，当磁感应强度均匀增加时，有一带电微粒静止于水平放置的平行板电容器中间，则此粒子带_电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，线圈面积为S，则磁感应强度的变化率为_.【解析】 由楞次定律易判断上极板接电源正极，微粒带负电.欲使其静止，必有mg=F电 ；又F电
5、=qE=q ；而U=E电=nS ，综合各式解得 .答案：负3.感应电荷量的求法在电磁感应现象中有电流通过电路，那么也就有电荷量通过，由电流的定义I= 可知q=It.必须注意I应为平均值，而I= ，所以要通过求感应电动势的平均值再求其电荷量，即： .由此可知，感应电荷量q由磁通量变化大小及电路的电阻R决定，与变化时间无关.、 三者分别描述了不同的物理意义,它们的关系类似于运动学中的速度v、速度的变化量v、速度的变化率 三者间关系.【例证1】(13分)半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B=0.2 T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4
6、 m，b = 0.6 m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0 = 2 ，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计.(1)若棒以v0=5 m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑动到圆环直径OO的瞬时（如图所示），MN中的电动势和流过灯L1的电流.(2)撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90,若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为 T/s，求L2的功率.【解题指导】求解此题时需注意以下两点:(1) “金属棒MN滑动到圆环直径OO的瞬时”，切割磁感线的有效长度为磁场区域的直径.(2) “以OO为轴向上翻转90后”,隐含着线圈的有效面积减小一半.【标准
7、解答】答案：【变式训练】一导体圆环的电阻为4，半径为 0.05 m，圆环平面垂直匀强磁场，如图所示放置.磁感应强度为 4 T，两根电阻均为 2的导线Oa和Ob，Oa固定，a端b端均与环接触，Ob以 4 rads的角速度逆时针沿圆环转动.求：当Ob的b端从a端滑过180时，通过导线Oa中的电流是多少？【解析】解法一：导线Ob在磁场中绕着O点旋转，切割磁感线产生感应电动势E不变， 其中所以当Ob的b端从a端滑过180时，圆环被平分为两部分,有R1=R2=2，由公式I= 得答案：二、导体切割磁感线产生感应电动势的计算1.导体平动切割磁感线对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式 E=Blv，应从
8、以下几个方面理解和掌握.（1）公式使用条件本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需B、l、v三者相互垂直.实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为E=Blvsin,为B与v方向间的夹角.（2）使用范围导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即 .若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势.（3）有效性公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度.图中有效长度分别为：甲图：l=cdsin;乙图：沿v1方向运动时，l=MN 沿v2方向运动时，l=0.丙图：沿v1方向运动时，l= R 沿v2方向运动时，l=0沿v3方向运动时，l=
9、R（4）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，应注意速度间的相对关系.2.导体转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕其一端为轴,以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为E=Bl = Bl2，如图所示.在利用上述公式计算感应电动势时，要特别注意：先判断问题类型,再选择恰当公式求解.【例证2】(12分)金属杆MN和PQ间距为l,MP间接有电阻R,磁场如图所示,磁感应强度为B.金属棒AB长为2l,由图示位置以A为轴,以角速度匀速转过90(顺时针).求该过程中(其他电阻不计):(1)R上的最大电功率.(2)通过R的电量.【解题指导】解答本题时，可按以下思路分析：【自主解答
10、】AB转动切割磁感线,且切割长度由l增至2l以后AB离开MN,电路断开. (2分)(1)当B端恰至MN上时,E最大.Em= =2Bl2， (2分)PRm= (2分)(2)AB由初位置转至B端恰在MN上的过程中回路 (3分)q= . (3分)答案:(1) (2)【规律方法】感应电动势三个公式选择（1）应用公式E=n ：这里主要有两种情况，一是面积不变，这时公式为E=nS ；另一种是磁感应强度B不变，这时公式为E=nB .（2）公式E=Blvsin：该公式一般用来计算导体棒切割磁感线时产生的感应电动势.（3）公式E= Bl2：主要适用于导体棒绕一个端点垂直于磁感线匀速转动切割.【互动探究】若AB保
11、持A接触PQ、B接触MN,以速度v水平向右匀速运动,则R中电流多大?【解析】有效切割长度L=2lcos60=l.I= 答案: 三、通电自感和断电自感的比较（1）通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，使电流相对缓慢地增加.（2）断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，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逐渐变小.（3）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.（4）电流稳定时，若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就相当于一根导线.【例证3】（2010北京高考）在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和
12、L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流为I.然后，断开S.若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是 ( )【解题指导】解答本题时可按以下思路分析：（1）首先将电路的实物图改画成原理图.（2）闭合S,电阻R对电流的通过没有延迟性,而线圈在通电瞬间是不通的,然后电流从零逐渐增大.【自主解答】选B.闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为，说明RL=R.若t时刻再闭合，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L
13、产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至到达电流，故A错误，B正确；而对于t时刻再闭合，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流，故C、D错误.【变式训练】（2011三明模拟）如图所示，电灯的电阻为2 ，电池电动势为2 V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为3 .先合上电键K，稳定后突然断开K，则下列说法中正确的是（ ）A.电灯立即熄灭B.电灯先变暗再熄灭C.电灯会比原来亮一下再熄灭，且电灯电流方向与K断开前方向相同D.电灯会比原来亮一下再熄灭，且电灯电流方向与K断开前方向相反【解析】选B.闭合电键K,电路稳定后流过电灯的电流为1 A,流过线圈的电流为 A, 突然断开K,线圈充当电源,
14、阻碍电流的减小,流过电灯的电流从 A逐渐减小到零,所以电灯先变暗再熄灭,选B.【例证4】(12分)如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨单位长度上的电阻为r0=0.10 ，导轨的端点PQ用电阻可忽略的导线相连，两导轨间距L=0.20 m，导轨间有随时间而发生变化的磁场垂直于桌面，已知磁感应强度随时间发生变化的函数关系为B=Kt，其中K=0.02 T/s，一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中金属杆保持与导轨垂直，在t=0时刻，金属杆紧靠在PQ端，在外力作用下杆以恒定的加速度从静止开始向导轨另一端滑动，求在t=0.6 s时金属杆所受的安培力？【解题指导】（1）金属杆
15、平动切割产生动生电动势，同时由于磁场发生变化在闭合回路中产生感生电动势.(2)磁场和回路面积在不同时刻均发生变化.【标准解答】设杆的加速度为a，在时间t内发生的位移：x= at2， (2分)此时速度为v=at， (2分)闭合回路面积S=Lx= aLt2， (2分)因此电动势包含两部分，即： E=E1+E2=BLv+ S=KtLat+K aLt2= aLKt2 (4分)作用在杆上的F安=BIL= =1.4410-4 N (2分)答案：1.4410-4 N导体切割磁感线的有效长度不明确导致错误如图所示的两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线的距离为l，磁场方向垂直纸面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合，如图所示.现令线圈以恒定的速度v沿垂直
