电磁感应规律及其应用复习ppt教学课件

第11讲电磁感应规律及其应用一、一、“三定则、一定律三定则、一定律”的应用的应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象：安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象：基本基本现现象象应应用的定用的定则则或定律或定律运运动电动电荷、荷、电电流流产产生磁生磁场场_磁磁场对场对运运动电动电荷、荷、电电流作用力流作用力_电电磁磁感感应应部分部分导导体切割磁感体切割磁感线线运运动动_闭闭合合电电路磁通量路磁通量变变化化_安培定安培定则则左手定左手定则则右手定右手定则则楞次定律楞次定律（1 1）阻碍）阻碍_的的变变化（增反减同）。化（增反减同）。（2 2）阻碍物体）阻碍物体间间的的_（来拒去留）。（来拒去留）。（3 3）阻碍原）阻碍原电电流的流的_（自感）。（自感）。二、感二、感应电动势应电动势的的计计算算1.1.法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律：定律：E=_E=_，用于，用于计计算算_。（1 1）若）若B B变变而而S S不不变变，则则E=_E=_；（2 2）若）若S S变变而而B B不不变变，则则E=_E=_。2.2.导导体垂直切割磁感体垂直切割磁感线线：E=_E=_，主要用于，主要用于计计算算_。磁通量磁通量相相对对运运动动变变化化感感应电动势应电动势的的平均平均值值BLvBLv感感应电动势应电动势的瞬的瞬时值时值1.1.（20132013福建高考）如福建高考）如图图，矩形，矩形闭闭合合导导体体线线框在匀框在匀强强磁磁场场上上方，由不同高度静止方，由不同高度静止释释放，用放，用t1t1、t2t2分分别别表示表示线线框框abab边边和和cdcd边边刚进刚进入磁入磁场场的的时时刻。刻。线线框下落框下落过过程形状不程形状不变变，abab边边始始终终保持与保持与磁磁场场水平水平边边界界线线OOOO平行，平行，线线框平面与磁框平面与磁场场方向垂直。方向垂直。设设OOOO下方磁下方磁场场区域足区域足够够大，不大，不计计空气影响，空气影响，则则下列哪一个下列哪一个图图像不可像不可能反映能反映线线框下落框下落过过程中速度程中速度v v随随时间时间t t变变化的化的规规律（）律（）【解析解析】选选A A。设线框质量为。设线框质量为m m，电阻为，电阻为R,R,线框线框abab边长为边长为l l，磁，磁感应强度为感应强度为B,B,线框自由下落刚进入磁场时速度为线框自由下落刚进入磁场时速度为v v，当，当v v 时，线框做加速度减小的加速运动，时，线框做加速度减小的加速运动，C C可能；当可能；当v=v=时时,线框做匀速运动，线框做匀速运动，D D可能；当可能；当v v 时时,线框做加速度减小线框做加速度减小的减速运动直至匀速，的减速运动直至匀速，B B可能，可能，A A不可能，故选不可能，故选A A。2.2.（20122012福建高考）如福建高考）如图图甲，一甲，一圆圆形形闭闭合合铜环铜环由高由高处处从静止从静止开始下落，穿开始下落，穿过过一根一根竖竖直直悬悬挂的条形磁挂的条形磁铁铁，铜环铜环的中心的中心轴线轴线与与条形磁条形磁铁铁的中的中轴线轴线始始终终保持重合。若取磁保持重合。若取磁铁铁中心中心O O为为坐坐标标原点，原点，建立建立竖竖直向下直向下为为正方向的正方向的x x轴轴，则图则图乙中最能正确反映乙中最能正确反映环环中感中感应电应电流流i i随随环环心位置坐心位置坐标标x x变变化的关系化的关系图图像是（）像是（）【解析解析】选选B B。闭合铜环下落过程的侧视图如图。闭合铜环下落过程的侧视图如图所示，据右手定则或楞次定律可知闭合铜环在所示，据右手定则或楞次定律可知闭合铜环在原点原点O O上方和下方时电流方向相反，上方和下方时电流方向相反，D D错。闭合错。闭合铜环从铜环从位置到位置到位置过程电动势位置过程电动势E E变大，变大，位置速度与磁感线平行，位置速度与磁感线平行，E=0E=0，闭合铜环下落，闭合铜环下落过程加速运动，且在原点过程加速运动，且在原点O O下方速度较大，电下方速度较大，电动势动势E E的最大值比上方的最大值比上方E E的最大值大，的最大值大，A A、C C错，错，B B对。对。3.3.（20112011福建高考）如福建高考）如图图，足，足够长够长的的U U型光滑金属型光滑金属导轨导轨平面与水平面成平面与水平面成角角（090090），其中），其中MNMN与与PQPQ平行且平行且间间距距为为L L，导轨导轨平面与磁感平面与磁感应应强强度度为为B B的匀的匀强强磁磁场场垂直，垂直，导轨电导轨电阻不阻不计计。金属棒。金属棒abab由静止开始沿由静止开始沿导轨导轨下滑，并与两下滑，并与两导轨导轨始始终终保持垂直且良好接触，保持垂直且良好接触，abab棒接入棒接入电电路的路的电电阻阻为为R R，当流，当流过过abab棒某一横截面的棒某一横截面的电电量量为为q q时时，棒的速度大小棒的速度大小为为v v，则则金属棒金属棒abab在在这这一一过过程中（）程中（）A.A.运动的平均速度大小为运动的平均速度大小为B.B.下滑的位移大小为下滑的位移大小为C.C.产生的焦耳热为产生的焦耳热为qBLvqBLvD.D.受到的最大安培力大小为受到的最大安培力大小为【解析解析】选选B B。由。由E=BLvE=BLv、I=I=、F F安安=BIL=BIL可得导体棒的速度为可得导体棒的速度为v v时的安培力为时的安培力为 D D错；对导体棒受力分析如图甲所示，错；对导体棒受力分析如图甲所示，据牛顿运动定律判断可得导体棒的运动情况如图乙所示，由图据牛顿运动定律判断可得导体棒的运动情况如图乙所示，由图乙可知导体棒这一过程的平均速度大于乙可知导体棒这一过程的平均速度大于 v v，A A错；由法拉第电错；由法拉第电磁感应定律得到导体棒这一过程的电量磁感应定律得到导体棒这一过程的电量 因此导体棒下因此导体棒下滑的位移滑的位移 B B对；由能量关系可得这一过程产生的焦耳热对；由能量关系可得这一过程产生的焦耳热 C C错，故选错，故选B B。热热点考向点考向1 1 电电磁感磁感应图应图像像问题问题【典例典例1 1】（20132013东营东营二模）如二模）如图图所示，所示，虚虚线线上方空上方空间间存在方向垂直存在方向垂直纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场。正方形。正方形导线导线框框绕绕垂直垂直纸纸面的面的轴轴O O在在纸纸面内逆面内逆时针时针匀速匀速转动转动，转动转动周期周期为为T T。从。从线线框框处处于于图图示位示位置置时时开始开始计时计时，以，以OabcOOabcO的方向的方向为为感感应电应电流流i i的正方向。的正方向。对产对产生的感生的感应电应电流流i i随随时间时间t t变变化化规规律的描述，最接近律的描述，最接近实际实际情况情况的是（）的是（）【解解题题探究探究】（1 1）请结请结合合题题意分析各物理量的情况。意分析各物理量的情况。时间时间段段变变化情况化情况I I感感的方向的方向 0 0无无无无_ T T_增加增加逆逆时针时针或正方向或正方向不不变变无无减少减少顺时针顺时针或或负负方向方向（2 2）当）当线线框框转转到如到如图图所示位置所示位置时时，请请指出指出线线框中切割磁感框中切割磁感线线的等效的等效长长度是哪一段。度是哪一段。提示：等效切割磁感提示：等效切割磁感线线的的线线段段为为OdOd。【解析解析】选选D D。0 0 时，线框中无感应电流；时，线框中无感应电流；时，线框时，线框进入磁场，磁通量增加，根据楞次定律可知，线框中的感应电进入磁场，磁通量增加，根据楞次定律可知，线框中的感应电流方向为逆时针（即正方向），故流方向为逆时针（即正方向），故A A、C C错误；在错误；在 线框线框进入磁场时，其有效切割长度逐渐增长，感应电流逐渐增大，进入磁场时，其有效切割长度逐渐增长，感应电流逐渐增大，故故B B错误，错误，D D正确。正确。【拓展延伸拓展延伸】上上题题中，若正方形的中，若正方形的线线框框为为图图中所示的中所示的圆圆的四分之一扇形的形状，的四分之一扇形的形状，则则四个四个选项选项中的哪一个符合中的哪一个符合线线框中框中产产生的感生的感应电应电流随流随时间变时间变化的化的规规律？律？提示：在提示：在 ，线线框框进进入磁入磁场时场时，只有，只有ObOb边转动边转动切割磁感切割磁感线线，其感其感应电动势应电动势大小不大小不变变，故，故选项选项B B正确。正确。【总结提升总结提升】1.1.解答电磁感应问题的解答电磁感应问题的“三个关注三个关注”：（1 1）关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方）关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向。向还是负方向。（2 2）关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，）关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图像变化相对应。这几个阶段是否和图像变化相对应。（3 3）关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线）关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲直是否和物理过程对应。的曲直是否和物理过程对应。2.2.解答电磁感应问题的一般步骤：解答电磁感应问题的一般步骤：（1 1）明确图像的种类，即是）明确图像的种类，即是B-tB-t图还是图还是-t-t图，或者图，或者E-tE-t图、图、I-tI-t图等。图等。（2 2）分析电磁感应的具体过程。）分析电磁感应的具体过程。（3 3）用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。）用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。（4 4）结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等）结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。规律写出函数关系式。（5 5）根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、）根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等。截距等。（6 6）画图像或判断图像。）画图像或判断图像。【变变式式训练训练】（20132013莆田一模）如莆田一模）如图图甲所示，一底甲所示，一底边为边为L L，高也高也为为L L的等腰三角形的等腰三角形导导体框以恒定的速度体框以恒定的速度v v沿垂直于磁沿垂直于磁场场区域区域边边界的方向穿界的方向穿过长为过长为2L2L，宽为宽为L L的匀的匀强强磁磁场场，磁，磁场场方向垂直方向垂直纸纸面向里。面向里。t=0t=0时时刻，三角形刻，三角形导导体框的底体框的底边刚进边刚进入磁入磁场场，取沿逆，取沿逆时针时针方向的感方向的感应电应电流流为为正，正，则则在三角形在三角形导导体框穿体框穿过过磁磁场场区域的区域的过过程中，感程中，感应电应电流流I I随随时间时间t t变变化的化的图线图线可能是可能是图图乙中的乙中的（）（）【解析解析】选选A A。在进入磁场的过程中，切割磁感线的有效长度。在进入磁场的过程中，切割磁感线的有效长度逐渐减小，所以电流逐渐减小，全部进入磁场后电流为零。在逐渐减小，所以电流逐渐减小，全部进入磁场后电流为零。在出磁场的过程中，电流方向与进入时反向，电流逐渐为零，故出磁场的过程中，电流方向与进入时反向，电流逐渐为零，故A A对。对。热热点考向点考向2 2 电电磁感磁感应电应电路和路和动动力学力学问题问题【典例典例2 2】（1818分）（分）（20132013珠海一模）如珠海一模）如图图所示，所示，竖竖直平面内有一直平面内有一宽宽L=1mL=1m、足、足够长够长的光滑矩形金属的光滑矩形金属导导轨轨，电电阻不阻不计计。在。在导轨导轨的上、下的上、下边边分分别别接有接有电电阻阻R1R1=3=3和和R2=6R2=6。在。在MNMN上方及上方及CDCD下方有垂直下方有垂直纸纸面向里面向里的匀的匀强强磁磁场场和和，磁感，磁感应应强强度大小均度大小均为为B=1TB=1T。现现有有质质量量m=0.2kgm=0.2kg、电电阻阻r=1r=1的的导导体棒体棒abab，在金属，在金属导轨导轨上从上从MNMN上上方某方某处处由静止下落，下落由静止下落，下落过过程中程中导导体棒始体棒始终终保持水平，与金属保持水平，与金属导