《（浙江选考）2018版高考物理二轮复习 专题七 电磁感应 交变电流 第23课时 法拉第电磁感应定律及应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（浙江选考）2018版高考物理二轮复习 专题七 电磁感应 交变电流 第23课时 法拉第电磁感应定律及应用课件（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第23课时 法拉第电磁感应定律及应用,知识点一 法拉第电磁感应定律(/d) 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 C,2(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的关系图象如图1所示，则( ),图1,A在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B在t1102 s时刻，感应电动势最大 C在t210
2、2 s时刻，感应电动势为零 D在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零,答案 BC,知识点二 电磁感应现象的两类情况(/b) 3青藏铁路刷新了一系列世界铁路的历史纪录，青藏铁路火车上多种传感器运用了电磁感应原理，有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车位置和运动状态，原理是将能产生匀强磁场的磁铁，安装在火车首节车厢下面，俯视图如图2甲所示，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便产生一个电信号，被控制中心接收到，当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车在做( ),A匀速直线运动 B匀加速直线运动 C匀减速直线运动 D加速度逐渐增大的变加速直线运动
3、 答案 B,图2,4如图3所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨所在平面向里，一根足够长的直金属棒与导轨成60角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻R中的电流为( ),图3,答案 A,知识点三 互感和自感 涡流 电磁阻尼和电磁驱动(/b) 5如图4所示，线圈L的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，开关S闭合和断开的过程中，灯L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)( ),图4,AS闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即
4、熄灭，L1逐渐变暗 BS闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断形，L1、L2立即熄灭 CS闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断形，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭 DS闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断形，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭 解析 S闭合时，L1、L2同时亮，稳定后由于RL0，故L1被短路而熄灭，L2变得更亮；S断开，L1与线圈组成闭合回路，L1亮一下再熄灭，而L2立即熄灭。 答案 D,6.如图5所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直
5、径)，小球( ),图5,A整个过程匀速 B进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动 C整个过程都做匀减速运动 D穿出时的速度一定小于初速度 解析 小球在进入和穿出磁场时都有涡流产生，要受到阻力，即电磁阻尼作用，所以穿出时的速度一定小于初速度。 答案 D,【练1】 (多选)(2016浙江选考模拟)如图6甲所示，一个圆形线圈的匝数n100，线圈面积S200 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是( ),图6,A线圈中的感应电流方向为逆时针方向 B电阻R两端的电压随时间均匀增大
6、 C线圈电阻r消耗的功率为4104 W D前4 s内通过R的电荷量为4104 C,答案 AC,易错点二 导体切割磁感线产生的感应电动势的计算 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EBLv。 注意：公式EBLv要求BL、Bv、Lv，即B、L、v三者两两垂直，式中的L应该取B、v均垂直的有效长度(即导体的有效切割长度)。,(2)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 (3)相对性：EBLv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。,【练
7、2】 如图7，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bc边的长度为l。下列判断正确的是( ),图7,答案 C,易错点三 不能正确理解自感电动势的阻碍作用 1对自感现象“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阻碍原电流的减小，使其缓慢地减小。,2分析自感现象应注意 (1)通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流逐渐变大，断电过程中，电流逐渐变小
8、，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”的判断：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。,【练3】 (多选) 如图8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( ),图8,解析 当S闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当L的阻碍作用变
9、小时，L中的电流变大，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，电流较小，当D1中电流为零时，电流流过L与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项A、C正确。 答案 AC,疑难点四 法拉第电磁感应定律的应用 应用法拉第电磁感应定律的基本定量关系为,【练4】 如图9所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动
10、，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略。求：,图9,(1)电阻R消耗的功率； (2)水平外力的大小。,真题示例,甲,(1)求00.10 s线圈中的感应电动势大小； (2)t0.22 s时闭合开关K，若细杆CD所受安培力方向竖直向上，判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向； (3)t0.22 s时闭合开关K，若安培力远大于重力，细框跳起的最大高度h0.20 m，求通过细杆CD的电荷量。,乙 图10,答案 (1)30 V (2)电流方向CD B2方向向上 (3)0.03 C,【例2】 (201610月浙江选考)
11、为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系，小明设计了如图11所示的装置，半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为l、电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴OO上，由电动机A带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面，大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内，并与固定在竖直平面内的“U”型导轨保持良好接触，导轨间距为l，底部接阻值也为R的电阻，处于大小为B2、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通,过电刷从转轴引出导线经开关S与“U”型导轨连接。当开关S断开、棒cd静止时，弹簧
12、伸长量为x0；当开关S闭合，电动机以某一转速匀速转动，棒cd再次静止时，弹簧伸长量变为x(不超过弹性限度)。不计其余电阻和摩擦等阻力，求此时,图11,(1)通过棒cd的电流Icd； (2)电动机对该装置的输出功率P； (3)电动机转动角速度与弹簧伸长量x之间的函数关系。,【例3】 (2015浙江理综)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图12甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后
13、，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g10 m/s2),甲,乙,图12,答案 (1)25匝 (2)0.1 T/s,冲刺训练,1(2016宁波模拟)如图13甲所示，质量为2 kg的绝缘板静止在粗糙水平地面上，质量为1 kg、边长为1 m、电阻为0.1 的正方形金属框ABCD位于绝缘板上，E、F分别为BC、AD的中点。某时刻起在ABEF区域内有竖直向下的磁场，其磁感应强度B1的大小随时间变化的规律如图乙所示，AB边恰在磁场边缘以外；FECD区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B20.5 T，CD边恰在磁场边缘以内。假设金属框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g
14、10 m/s2，则( ),A金属框中产生的感应电动势大小为1 V B金属框受到向左的安培力大小为1 N C金属框中的感应电流方向沿ADCB方向 D如果金属框与绝缘板间的动摩擦因数为0.3，则金属框可以在绝缘板上保持静止,图13,答案 D,2(20159月浙江选考测试卷)如图14所示，半径R0.2 m的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为R的金属棒一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电轨轴上。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B2 T。一对长L0.2 m的金属板A、B水平放置，两板间距d0.1 m。从导轨引出导线与上板连接，通过电刷从转轴引出导线与下板连接。有一
15、质量m1.0105 kg，电荷量q5.0106 C的微粒，以v02 m/s的速度从两板正中水平射入。求：,(1)金属棒转动角速度多大时，微粒能做匀速直线运动； (2)金属棒转动角速度至少多大时，微粒会碰到上极板A。,图14,答案 (1)50 rad/s (2)100 rad/s,3如图15，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为。重力加速度大小为g。求,图16,(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； (2)电阻的阻值。 解析 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得maFmg 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有 vat0 当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为EBlv 联立式可得,
