《（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第9章 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感现象》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第9章 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感现象（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲法拉第电磁感应定律、自感现象知识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(2)公式：En，其中n为线圈匝数(1)线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大()(2)线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电势一定越大()(3)线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大()知识二导体切割磁感线时的感应电动势导体棒切割磁感线时，可有以下三种情况：切
2、割方式电动势表达式说明垂直切割EBlv导体棒与磁场方向垂直磁场为匀强磁场倾斜切割EBlvsin_其中为v与B的夹角旋转切割(以一端为轴)EBl2公式EBlv的适用条件：(1)B为匀强磁场磁感应强度，B、l、v两两互相垂直(2)l为导体切割磁感线的有效长度知识三自感和涡流1自感现象：由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象2自感电动势(1)定义：在自感现象中产生的感应电动势(2)表达式：EL.(3)自感系数L相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关单位：亨利(H)，1 mH103 H,1 H106 H.3涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水的旋涡
3、一样的感应电流如图所示的电路中L为自感系数很大而电阻很小的线圈，S闭合时小灯泡A发光，当S突然断开时，小灯泡的亮度怎样变化？提示小灯泡先闪亮一下，然后逐渐熄灭1下列各种导体切割磁感线的情况中产生的感应电动势最大的是()【解析】利用公式EBLv计算感应电动势的大小时，B与v垂直，B与L垂直，L为导体与B和v垂直的有效长度，显然，C项中导体的有效长度最长，产生的感应电动势最大【答案】C2.图921水平放置的金属框架cdef处于如图921所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()Aab中电流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab
4、中电流不变，ab棒所受摩擦力不变Cab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大Dab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变【解析】由法拉第电磁感应定律ES知，磁感应强度均匀增大，则ab中感应电动势和电流不变，由FfF安BIL知摩擦力增大，选项C正确【答案】C3(多选)如图922(a)、(b)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A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()图922A在电路(a)中，断开S后，A将逐渐变暗B在电路(a)中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C在电路(b)中，断开S后，A将逐渐变暗D在电路(b)中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗【解析】(a)
5、电路中，灯A和线圈L串联，电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R、A形成回路，A将逐渐变暗(b)电路中电阻R和灯A串联，灯A的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不给灯A供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过A、R形成回路，灯A中电流比原来大，变得更亮，然后逐渐变暗所以选项A、D正确【答案】AD图9234(2013北京高考)如图923，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向右匀速运动，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中产生的感应电动势变为E2.则通过
6、电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为()Aca；21Bac；21Cac；12 Dca；12【解析】根据右手定则可知导体棒中感应电流的方向由NM，所以电阻R中的电流方向是ac，由EBLv，磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则感应电动势也变为原来的2倍，故C正确，A、B、D错误【答案】C5(2010江苏高考)一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()A.B1C2D4【解析】设原磁感应强度是
7、B，线框面积是S.第1 s内12BSBSBS，第2 s内22B2BSBS.因为En，所以两次电动势大小相等，B正确【答案】B考点一 76法拉第电磁感应定律的理解和应用一、决定感应电动势大小的因素感应电动势E的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n.而与磁通量的大小、磁通量变化量的大小无必然联系二、磁通量变化通常有两种方式1磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时EnB.2垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时EnS，其中是Bt图象的斜率1个示范例如图924甲所示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad
8、边垂直并与线框平面成45角，O、O分别是ab边和cd边的中点现将线框右半边ObcO绕OO逆时针旋转90到图乙所示位置，在这一过程中，导线中通过的电荷量是()甲乙924A.B.C. D0【解析】线框的右半边(ObcO)未旋转时，整个回路的磁通量1BSsin 45BS；线框的右半边(ObcO)旋转90后，穿进跟穿出的磁通量相等，如图(2)所示，整个回路的磁通量20，所以21BS.根据公式得q，A正确(1)(2)【答案】A1个预测例有一面积为S100 cm2的金属环如图925甲所示，电阻为R0.1 ，环中磁场变化规律如图925乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何
9、？通过金属环的电荷量为多少？甲乙图925【审题指导】(1)由Bt图象可知，磁感应强度变大磁通量增加，根据楞次定律可确定感应电流方向(2)通过金属环的电荷量由磁通量的变化量决定【解析】由楞次定律，可以判断出金属环中感应电流的方向为逆时针方向由图乙可知：磁感应强度的变化率金属环中的磁通量的变化率SS环中形成的感应电流I通过金属环的电荷量QIt由式解得Q C0.01 C.【答案】见解析电磁感应电路中的电荷量应用公式Q计算，其中N为线圈匝数，R为电路中总电阻考点二 77导体切割磁感线产生感应电动势的计算一、导体平动切割磁感线对于导体平动切割感线产生感应电动势的计算式EBlv，应从以下几个方面理解和掌握
10、1正交性本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，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EBlvsin ，为B与v方向间的夹角2平均性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Bl.3瞬时性若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势4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926中有效长度分别为：甲乙丙图926甲图：lcdsin (容易错算成labsin )乙图：沿v1方向运动时，lMN；沿v2方向运动时，l0.丙图：沿v1方向运动时，lR；沿v2方向运动时，l0；沿v3方向运动时，lR.5相
11、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二、导体转动切割磁感线当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为EBlBl2，如图927所示图9271个示范例(多选)图928(2012四川高考)半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由确定，如图928所示则()A0时，杆产生的电动势为2BavB时，杆产生的电动势为BavC0时
12、，杆受的安培力大小为D时，杆受的安培力大小为【审题指导】(1)右端开有小口，使得闭合回路大大简化(2)角的大小决定了导体切割磁感线的有效长度【解析】当0时，杆切割磁感线的有效长度l12a，所以杆产生的电动势E1Bl1v2Bav，选项A正确；此时杆上的电流I1，杆受的安培力大小F1BI1l1，选项C错误当时，杆切割磁感线的有效长度l22acos a，杆产生的电动势E2Bl2vBav，选项B错误；此时杆上的电流I2，杆受的安培力大小F2BI2l2，选项D正确【答案】AD1个预测例图929(多选)(2013银川模拟)在北半球海洋某处，地磁场的水平分量B10.8104T，竖直分量B20.5104T，海
13、水向北流动海洋工作者测量海水的流速时，将两极板竖直插入此处海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距L20 m，如图929所示，与两极板相连的电压表(可看做理想电压表)示数为U0.2 mV.则()A西侧极板电势高，东侧极板电势低B西侧极板电势低，东侧极板电势高C海水的流速大小为0.125 m/sD海水的流速大小为0.2 m/s【解析】由于海水向北流动，海水切割地磁场的竖直分量，由地磁场的分布特点可知北半球地磁场的竖直分量方向向下，由右手定则可得A正确，B错误；由法拉第电磁感应定律得EB2Lv0.2 mV，代入数据得v0.2 m/s，C错误，D正确【答案】AD考点三 78自感现象的应用通电自感和断电自感的对比：通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，RRL，L较大L很大(有铁芯)RLRA现象在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再渐渐熄灭(2014江苏四市调研)如图9210所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时()图9210AA灯中无电流通过，不可能变亮BA灯中有电流通过，方向由a到bCB灯逐渐熄
