《2019届高三物理一轮复习配套课件：10.2法拉第电磁感应定律 及其应用 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019届高三物理一轮复习配套课件：10.2法拉第电磁感应定律 及其应用 （34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2节 法拉第电磁感应定律 及其应用,-2-,知识梳理,考点自诊,一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)概念: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。,-3-,知识梳理,考点自诊,2.法拉第电磁感应定律 (1)内容: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。,(3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的 欧姆 定律,即I= 。,-4-,知识梳理,考点自诊,3.导体切割磁感线的情形,-5-,知识梳理,考点自诊,二、自感、涡流 1.自感现
2、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。 (2)自感电动势 定义:在自感现象中产生的感应电动势叫作 自感电动势 。 表达式:E= L 。 (3)自感系数L 相关因素:与线圈的 大小 、形状、 匝数 以及是否有铁芯有关。 单位:亨利(H),1 mH= 10-3 H,1 H= 10-6 H。,-6-,知识梳理,考点自诊,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 感应电流 ,这种电流像水的漩涡所以叫涡流。 3.电磁阻尼 导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是 阻碍 导体的运动。 4.电磁驱动 如果磁场相对于导体转动,在
3、导体中会产生 感应电流 使导体受到安培力而运动起来。,-7-,知识梳理,考点自诊,1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,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,解析,-8-,知识梳理,考点自诊,2.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
4、感应电动势为( ),答案,解析,-9-,知识梳理,考点自诊,3.如图所示,闭合金属导线框水平放置在竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B的大小随时间变化而变化。下列说法正确的是( )A.当B增大时,线框中的感应电流一定增大 B.当B增大时,线框中的感应电流一定减小 C.当B减小时,线框中的感应电流一定减小 D.当B减小时,线框中的感应电流可能不变,答案,解析,-10-,知识梳理,考点自诊,4.(2017甘肃城关区期中)如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN
5、中产生的感应电动势变为E2,则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为( )A.ca,21 B.ac,21 C.ac,12 D.ca,12,答案,解析,-11-,知识梳理,考点自诊,5.(2017广西宾阳县月考)在如图所示的电路中,A、B为两个完全相同的灯泡,L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的情况,下列说法正确的是( )A.合上开关,A先亮,B后亮;稳定后A、B一样亮 B.合上开关,B先亮,A后亮;稳定后B比A更亮一些 C.断开开关,A逐渐熄灭,B先变得更亮后再与A同时熄灭 D.断开开关,B逐渐熄灭,A先变得更亮后再与B同时熄灭,答案,解析,-1
6、2-,命题点一,命题点二,命题点三,法拉第电磁感应定律的应用 1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率 的比较,-13-,命题点一,命题点二,命题点三,2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况,3.在有关图象问题中,磁通量的变化率 是-t图象上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小。,-14-,命题点一,命题点二,命题点三,例1(2017安徽安庆质检)如图甲所示,一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横
7、、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计。求在0t1时间内:(1)通过电阻R1的电流大小和方向; (2)通过电阻R1的电荷量q。,-15-,命题点一,命题点二,命题点三,再根据楞次定律可以判断,流过电阻R1的电流方向应由b到a。,思维点拨(1)B-t图象为一条倾斜直线,表示磁场均匀变化,即变化率恒定。 (2)本题应区分磁场的面积和线圈的面积。,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题 1.公式E=n 求解的是一个回路中某段时间内的平均感应电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值。 2.利用公式E=nS 求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面
8、积。 3.通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关,与时间长短无关。即q=It=,-17-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 1.(2017天津卷)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是( )A.ab中的感应电流方向由b到a B.ab中的感应电流逐渐减小 C.ab所受的安培力保持不变 D.ab所受的静摩擦力逐渐减小,答案,解析,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,2.(2017北京昌平区二模)图甲为手机及
9、无线充电板,图乙为充电原理示意图。充电板接交流电源,对充电板供电,充电板内的送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内的受电线圈产生交变电流,再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究,现将问题做如下简化:设受电线圈的匝数为n,面积为S,若在t1到t2时间内,磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,其磁感应强度由B1均匀增加到B2。下列说法正确的是( ),-19-,命题点一,命题点二,命题点三,A.c点的电势高于d点的电势 B.受电线圈中感应电流方向由d到c,答案,解析,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,导体棒切割磁感线产生感应电动势的分析与计算 导体棒切割磁感线时,可有以下三种情况,-
10、21-,命题点一,命题点二,命题点三,例2(2017甘肃靖远县期中)如图所示,abcd为水平放置的平行“U”形光滑金属导轨,ab与cd的间距为l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨电阻不计,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( ),答案,解析,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨解答该题要明确以下几点: (1)金属杆切割磁感线的有效长度并不是它的实际长度,而是它的长度沿垂直速度方向的投影长度。 (2)金属杆相当于电源,电路中的电流可利用欧姆定律求得。 (3)金属杆
11、的热功率可用公式P=I2R求得。,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,例3(多选)(2017辽宁锦州二模)半径分别为r和2r的同心圆导轨固定在同一水平面内,一长为r,电阻为R的均匀直金属棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下。在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器。直金属棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计。下列说法正确的是( ) A.金属棒中电流从A流向B,答案,解析,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨根据右手定
12、则求得切割磁感线时的感应电流方向,把切割的金属棒看成电源求得电容器极板带电的正负,根据E感=Blv以及v=r求得感应电动势的大小,再根据闭合电路欧姆定律求得金属棒两端的电压,再根据Q=CU求得电容器所带的电荷量。,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 3.(多选)(2016全国卷)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。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( ),-26-,命题点一,命题点二,命题点三,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
13、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,答案,解析,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,4.(多选)(2017江西渝水区月考)如图所示,水平放置的粗糙U形框架上接一个阻值为R0的电阻,放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,一个半径为l、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下,由静止开始运动距离d后速度达到v,半圆形硬导体AC的电阻为r,其余电阻不计。下列说法正确的是( )A.此时AC两端电压为UAC=2Blv,答案,解析,-28
14、-,命题点一,命题点二,命题点三,通电自感和断电自感 通电自感和断电自感的比较,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,-30-,命题点一,命题点二,命题点三,例4(2017北京卷)图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( )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
15、相等,答案,解析,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨线圈在电路中发生自感现象,根据楞次定律可知,感应电流要“阻碍”使原磁场变化的电流的变化。电流突然增大时,会感应出逐渐减小的反向电流,使电流逐渐增大;电流突然减小时,会感应出逐渐减小的正向电流,使电流逐渐减小。,-32-,命题点一,命题点二,命题点三,1.对自感现象“阻碍”作用的理解 (1)流过线圈的电流增大时,自感电动势阻碍原电流的增大,使其只能缓慢地增大。 (2)流过线圈的电流减小时,自感电动势阻碍原电流的减小,使其只能缓慢地减小。 2.分析自感现象的注意事项 (1)断电过程线圈可等效为“电源”,该“电源”与其他电路元件形成回
16、路。 (2)若断电后通过灯泡的电流比原来强,则灯泡先闪亮,再慢慢熄灭。,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 5.(多选)(2017四川三台县月考)如图甲、乙所示的电路中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯泡A的电阻,闭合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将闪亮一下,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将闪亮一下,然后才逐渐变暗,答案,解析,-34-,命题点一,命题点二,命题点三,6.(多选)(2017江西信丰县期中)如图所示,A、B是完全相同的两个小灯泡,L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈,则( )A.开关S闭合瞬间,A、B同时发光,随后A灯变暗直至熄灭,B灯变亮 B.开关S闭合瞬间,B灯亮,A灯不亮 C.断开开关S的瞬间,A、B灯同时熄灭 D.断开开关S的瞬间,B灯立即熄灭,A灯突然闪亮一下再熄灭,
