《2020版高考物理总复习 第十章 第2节 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理总复习 第十章 第2节 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课件（55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 自感和涡流,基础过关,考点研析,素养提升,基础过关 紧扣教材自主落实,基础知识,一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)概念:在 现象中产生的电动势.,电磁感应,(2)产生条件:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合 . (3)方向判断:感应电动势的方向用 或 判断. 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 成正比. (2)公式:E= ,其中n为 .,无关,磁通量,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,线圈匝数,3.导体切割磁感线的情形 (1)垂直切割:E= .,Blv,(2)倾斜切割:E= ,其中为v与B的夹角. (3)旋转切割(以
2、一端为轴):E= .,Blvsin ,lvt,Blvt,Blv,vcos ,vsin ,Blvsin ,4.反电动势 (1)概念:电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用,我们把这个电动势称为 .,反电动势,(2)作用:反电动势阻碍电动机线圈的转动. 二、自感和涡流 1.自感现象 由于通过导体自身的 而产生的电磁感应现象. 2.自感电动势 (1)定义:在 中产生的感应电动势. (2)表达式:E= . (3)自感系数L:相关因素:与线圈的 、 、 以及是否有 等因素有关. 单位:亨利(H),1 mH= H,1 H= H.,电流变化,自感现象,大小,形状,匝数
3、,铁芯,10-3,10-6,3.涡流 (1)涡流:块状金属放在 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.,变化的,(2)产生原因:金属块内 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 产生焦耳热使金属熔化;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.,磁通量,炉内金属中涡流,(1)=0, 不一定等于0.( ),过关巧练,1.思考判断,(2)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大.( ) (3)公式E=Blv中的l是导体棒的总长度.( ) (4)磁场相对导体棒运
4、动时,导体棒中也能产生感应电动势.( ) (5)线圈中的电流越大,自感系数也越大.( ) (6)自感电动势阻碍电流的变化,但不能阻止电流的变化.( ),2.穿过某闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如图中所示,下列关于该回路中的感应电动势的论述,正确的是( ) A.图中,回路中产生的感应电动势恒定不变 B.图中,回路中产生的感应电动势一直在变大 C.图中,回路中在0t1时间内产生的感应电动势小于在t1t2时间内产生的感应电动势 D.图中,回路中产生的感应电动势先变小后变大,D,3.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轴以角速度沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的
5、方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( ),D,考点研析 核心探究重难突破,考点一 法拉第电磁感应定律的理解与应用,【典例1】 (2019江苏常州模拟)(多选)如图所示,半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,磁场区域的半径为r,已知弹性螺旋线圈的电阻为R,线圈与磁场区域共圆心,则以下说法中正确的是( ) A.保持磁场不变,线圈的半径由2r变到3r的过程中,有顺时针的电流 B.保持磁场不变,线圈的半径由2r变到0.5r的过程中,有逆时针的电流,BC,方法技巧,应用电磁感应定律需注意的两个问题,AC,题组训练,C,考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算,1.公式E=Blv的
6、使用条件 (1)匀强磁场.,(2)B,l,v三者相互垂直. 2.E=Blv的“四性” (1)正交性:本公式是在一定条件下得出的,除磁场为匀强磁场外,还需B,l,v三者互相垂直. (2)瞬时性: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为导体切割磁感线的有效长度. 如图所示,导体的有效长度为a,b间的距离.,(4)相对性:E=Blv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.,D,答案:有效长度均为d,电流方向相反.,导体切割磁感线的三种方式,方法技巧,题组训练,A,2.倾斜切割(2019云南师大附中月考)(多选)如图所示,在水平面内有两根
7、平行光滑导轨,导轨间距为d,左端连接一个定值电阻R0,右端连接一竖直光滑的四分之一圆弧轨道,轨道半径为r,平行导轨右端的空间区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一导体棒垂直水平导轨放置,电阻为R1,质量为m.在外力作用下,导体棒从水平轨道某处开始沿导轨运动,在滑过圆弧轨道过程中,导体棒的速率始终为v,导体棒到达圆弧轨道最高点时撤去外力.运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好,不计导轨电阻,不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( ),AD,考点三 自感和涡流,【典例3】(2019苏州检测)(多选)如图所示,电路中A,B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻
8、可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器.当S闭合与断开时,A,B灯泡的发光情况是( ) A.S刚闭合瞬间,A亮一下又逐渐熄灭,B逐渐变亮 B.S刚闭合瞬间,B亮一下又逐渐变暗,A逐渐变亮 C.S闭合足够长时间后,A和B一样亮 D.S闭合足够长时间后再断开,瞬间B中仍有向右的电流,A会亮一下再熄灭,AD,审题指导,解析:S闭合瞬间,C充电,B被短路不亮,L通电产生自感电动势,阻碍电流增大,电流很小,A中电流较大,瞬间亮;S闭合足够长时间,C充电完毕,断路,B变亮,L自感电动势为零,短路,电流较大设为I0,A熄灭,A正确,B,C错误;断开S瞬间,C放电,电流流过B;L断电,流过A的电流由I0减小到
9、零,A会亮一下再熄灭,D正确.,方法技巧,分析自感现象时的注意事项 (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,则灯泡先闪亮一下后慢慢熄灭.,题组训练,1.断电自感问题(2018山东淄博期中)如图所示,灯泡A,B与固定电阻的阻值均为R,L是带铁芯的理想线圈,电源的内阻不计.开关S1,S2均闭合后电路达到稳定.已知电路中的各种元件均在安全范围之内.下列判断中正确的是( ) A.灯泡
10、A中有电流通过,方向为ab B.将S1断开的瞬间,灯泡A,B同时熄灭 C.将S1断开的瞬间,通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大 D.将S2断开,电路达到稳定,灯泡A,B的亮度相同,C,解析:开关S1,S2均闭合且电路达到稳定,线圈L把灯A短路,灯A中没有电流,A错误;将S1断开的瞬间,灯泡B熄灭,A灯闪亮一下再熄灭,B错误;流过L的电流等于通过B灯和电阻R两支路的电流之和,所以将S1断开的瞬间,通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大,C正确;将S2断开,电路达到稳定,灯A的亮度要比灯B暗,D错误.,2.涡流的利用(2019四川成都模拟)电磁炉热效率高达90%,炉面无明火
11、,无烟无废气,“火力”强劲,安全可靠,如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是( ) A.当恒定电流通过线圈时,会产生恒定磁场,恒定磁场越强,电磁炉加热效果越好 B.在锅和电磁炉中间放一纸板,则电磁炉不能起到加热作用 C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅,主要 原因是这些材料的导热性能较差 D.电磁炉通电线圈加交变电流后,在锅底产生涡 流,进而发热工作,D,解析:电磁炉是通过锅体中的涡流加热的,而锅体中的涡流是由变化的磁场产生的,所加的电流是交流,不是直流,电流不恒定,故A错误,D正确.在锅和电磁炉中间放一纸板,不会影响电磁炉的加热作用,故B错误.金属锅自身能够产生涡流而直接加
12、热,但陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料,里面不会产生涡流,故C错误.,素养提升 学科素养演练提升,核心素养,有关现代信息和STS问题中信息题(命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接技术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等)是高考命题的重点之一,解题策略是认真审题,挖掘题干给定的信息,灵活运用给定的信息是解题的关键.,【思维拓展】 电磁感应在生活中的应用的有关问题,【示例】 随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线.小到手表、手机,大到电脑、电动汽车的充电,都已经实现了从理论研发到实际应用的转化.下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图.关于无线充电,下列说法正确的是( )
13、 A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应” B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电 C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同 D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电,C,解析:由于题干给定的是无线充电手机利用电磁感应方式,因此其工作原理是电磁感应现象,故A错误;当充电设备通以恒定直流,发射线圈不会产生交变磁场,那么不能够正常使用,故B错误;接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同,故C正确;被充电手机内部有一“接收线圈”,与手机电池相连,当有交变磁场时,则出现感应电动势,而普通手机无此功能,不能够利用无线充电设备进行充电
14、,故D错误.,【即学即练】 做磁共振检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流.某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0 cm,线圈导线的截面积A=0.80 cm2,电阻率=1.5 m.如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零,求:(计算结果保留一位有效数字),(1)该圈肌肉组织的电阻R; (2)该圈肌肉组织中的感应电动势E; (3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.,答案:(1)6103 (2)410-2 V (3)810-8 J,高考模拟,1.(201
15、8福建福州期末)(多选)如图所示,电路甲、乙中,电阻R和自感线圈L的直流电阻都小于灯泡D电阻,接通S,使电路达到稳定,灯泡D发光,则( ) A.在电路甲中,断开S,D将逐渐变暗 B.在电路乙中,断开S,D将渐渐变暗 C.在电路甲中,断开S,D将先变更亮,然后渐渐变暗 D.在电路乙中,断开S,D将先变更亮,然后渐渐变暗,AD,解析:在电路甲中,当断开S,由于D与L串联,电流相等,则D不会变更亮,只会渐渐变暗,故A正确,C错误;在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都小于灯泡D电阻,所以通过小灯泡的电流比通过线圈的电流小,断开S时,由于线圈阻碍电流变小,导致D将先变更亮,然后渐渐变暗,故B错误,D正确.,2.(2016全国卷,20)(多选)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( ) 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,AB,3.
