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1、必考部分第九章电磁感应第第2 2单元法拉第电磁感应定律自感和涡流单元法拉第电磁感应定律自感和涡流理清教材网控基础点提炼命题源网控基础点提炼命题源一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1感应电动势感应电动势(1)感感应应电电动动势势：在在_中中产产生生的的电电动动势势产产生生感感应应电电动动势势的的那那部部分分导导体体就就相相当当于于_，导导体体的的电电阻阻相相当当于于_(2)感感应应电电流流与与感感应应电电动动势势的的关关系系：遵遵循循_定定律律，即即EU外外U内内或或_(纯电阻电路纯电阻电路)读读教材读读教材2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)内内容容：闭闭合合电电路路中中感感
2、应应电电动动势势的的大大小小，跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的_成正比成正比(2)公式：公式：E_.(3)方方向向：与与_方方向向相相同同，用用_或或_定定律律判判断断三、自感与涡流三、自感与涡流1自感现象自感现象(1)概概念念：由由于于导导体体本本身身的的_变变化化而而产产生生的的电电磁磁感感应应现现象象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做_(2)表达式：表达式：E_.(3)自自感感系系数数L的的影影响响因因素素：由由线线圈圈本本身身决决定定，与与线线圈圈的的_、形状、形状、_以及是否有铁芯等因素有关以及是否有铁芯等因素有关2涡流涡流当当线线圈圈中
3、中的的电电流流发发生生变变化化时时，在在它它附附近近的的任任何何导导体体中中都都会会产产生生_，这种电流像水中的旋涡，所以叫涡流，这种电流像水中的旋涡，所以叫涡流(1)电电磁磁阻阻尼尼：当当导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，感感应应电电流流会会使使导导体体受受到到_，安培力的方向总是，安培力的方向总是_导体的相对运动导体的相对运动(2)电电磁磁驱驱动动：如如果果磁磁场场相相对对于于导导体体转转动动在在导导体体中中会会产产生生_使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来感应电流安培力阻碍感应电流感应电流安培力阻碍感应电流1将将多多匝匝闭闭合合线线
4、圈圈置置于于仅仅随随时时间间变变化化的的磁磁场场中中，线线圈圈平平面面与与磁磁场场方方向向垂垂直直，关关于于线线圈圈中中产产生生的的感感应应电电动动势势和和感感应应电电流流，下下列列表表述正确的是述正确的是 ()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关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感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同练练基础练练基础题组一题组一 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律解解析析：感感
5、应应电电动动势势的的大大小小与与磁磁通通量量变变化化率率成成正正比比，与与匝匝数数成成正正比比，而而与与磁磁通通量量及及磁磁通通量量变变化化量量无无关关，A、B错错误误，C正正确确；感感应应电电流产生的磁场方向与原磁场方向可能相同，也可能相反，流产生的磁场方向与原磁场方向可能相同，也可能相反，D错误错误2如如图图甲甲所所示示，电电路路的的左左侧侧是是一一个个电电容容为为C的的电电容容器器，电电路路的的右右侧侧是是一一个个环环形形导导体体，环环形形导导体体所所围围的的面面积积为为S.在在环环形形导导体体中中有有一一垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度的的大大小小随随
6、时时间间变变化化的的规规律律如如图乙所示则在图乙所示则在0t0时间内电容器时间内电容器()3如如图图所所示示，在在竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场中中，将将一一水水平平放放置置的的金金属属棒棒ab以以水水平平速速度度v0抛抛出出设设在在整整个个过过程程中中，棒棒的的方方向向不不变变且且不不计计空空气气阻阻力力，则则在在金金属属棒棒运运动动过过程程中中产产生生的的感感应应电电动动势势大大小小变变化化情情况况是是()A越来越大越来越大B越来越小越来越小C保持不变保持不变D无法判断无法判断题组二题组二 导体棒切割磁感线的感应电动势导体棒切割磁感线的感应电动势题组三题组三 自感与涡流自感与涡流解解
7、析析：由由通通电电自自感感现现象象可可知知，合合上上开开关关，b先先亮亮，a后后亮亮；稳稳定定后后b比比a更更亮亮一一些些，选选项项A错错误误，B正正确确；由由断断电电自自感感现现象象可可知知，断断开开开关，开关，a、b都逐渐熄灭，选项都逐渐熄灭，选项C、D错误错误6机机场场的的安安检检门门可可以以利利用用涡涡流流探探测测人人身身上上携携带带的的金金属属物物品品，安安检检门门中中接接有有线线圈圈，线线圈圈中中通通以以交交变变电电流流关关于于其其工工作作原原理理，以以下下说法正确的是说法正确的是()A人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生
8、感应电流感应电流B人人体体在在线线圈圈交交变变电电流流产产生生的的磁磁场场中中运运动动，产产生生感感应应电电动动势势并在金属物品中产生感应电流并在金属物品中产生感应电流C线线圈圈产产生生的的交交变变磁磁场场不不会会在在金金属属物物品品中中产产生生交交变变的的感感应应电电流流D金金属属物物品品中中感感应应电电流流产产生生的的交交变变磁磁场场会会在在线线圈圈中中产产生生感感应应电流电流小思考 微总结突破核心研细核心点练透经典题研细核心点练透经典题 考点一法拉第电磁感应定律的应用考点一法拉第电磁感应定律的应用调调研研1如如图图(a)所所示示，一一个个阻阻值值为为R、匝匝数数为为n的的圆圆形形金金属属
9、线线圈圈与与阻阻值值为为2R的的电电阻阻R1连连接接成成闭闭合合回回路路，线线圈圈的的半半径径为为r1，在在线线圈圈中中半半径径为为r2的的圆圆形形区区域域内内存存在在垂垂直直于于线线圈圈平平面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t变变化化的的关关系系图图线线如如图图(b)所所示示图图线线与与横横、纵纵轴轴的的截距分别为截距分别为t0和和B0.导线的电阻不计，在导线的电阻不计，在0至至t1时间内，求：时间内，求：(1)通过电阻通过电阻R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；(2)通过电阻通过电阻R1上的电荷量上的电荷量q及电阻及电阻R1上产生的热量上产生的热量
10、试题调研试题调研解题探究解题探究1流过流过R1的电流是恒定的，还是变化的？的电流是恒定的，还是变化的？提示：提示：由于磁场均匀减小，感应电动势不变，所以电流不变由于磁场均匀减小，感应电动势不变，所以电流不变提示：提示：S指磁场的面积，在本题中磁场面积与线圈面积不同指磁场的面积，在本题中磁场面积与线圈面积不同名师归纳点题破疑11.(2014四四川川理理综综)(多多选选)如如图图所所示示，不不计计电电阻阻的的光光滑滑U形形金金属属框框水水平平放放置置，光光滑滑、竖竖直直玻玻璃璃挡挡板板H、P固固定定在在框框上上，H、P的的间间距距很很小小质质量量为为0.2 kg的的细细金金属属杆杆CD恰恰好好无无
11、挤挤压压地地放放在在两两挡挡板板之之间间，与与金金属属框框接接触触良良好好并并围围成成边边长长为为1 m的的正正方方形形，其其有有效效电电阻阻为为0.1 .此此时时在在整整个个空空间间加加方方向向与与水水平平面面成成30角角且且与与金金属属杆杆垂垂直直的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度随随时时间间变变化化规规律律是是B(0.40.2t) T，图图示示磁磁场场方方向向为为正正方向框、挡板和杆不计形变则方向框、挡板和杆不计形变则()At1 s时，金属杆中感应电流方向从时，金属杆中感应电流方向从C到到DBt3 s时，金属杆中感应电流方向从时，金属杆中感应电流方向从D到到CCt1 s时，金属杆
12、对档板时，金属杆对档板P的压力大小为的压力大小为0.1 NDt3 s时，金属杆对挡板时，金属杆对挡板H的压力大小为的压力大小为0.2 N类题练熟类题练熟12.(2015山山东东临临沂沂一一模模)(多多选选)如如图图所所示示，螺螺线线管管匝匝数数n1 000匝匝，横横截截面面积积S10 cm2，螺螺线线管管导导线线电电阻阻r1 ，电电阻阻R4 ，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间变变化化的的图图象象如如图图所所示示(以以向向右右为为正正方方向向)，下下列列说法正确的是说法正确的是()A通过电阻通过电阻R的电流是交变电流的电流是交变电流B感应电流的大小保持不变感应电流的大小保持不变C电阻电阻R两端
13、的电压为两端的电压为6 VDC点的电势为点的电势为4.8 V1公式公式EBlv的使用条件的使用条件(1)匀强磁场；匀强磁场；(2)B、l、v三者相互垂直；三者相互垂直；(3)如如不不垂垂直直，用用公公式式EBlvsin 求求解解，为为B与与v方方向向间间的的夹夹角角考点二导体棒切割磁感线的感应电动势考点二导体棒切割磁感线的感应电动势2对公式对公式EBlv的理解的理解(1)“瞬时性瞬时性”的理解的理解若若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势若若v为平均速度，则为平均速度，则E为平均感应电动势，即为平均感应电动势，即EBl.(2)切割的切割的“有效长度有效长度”公公式式
14、中中的的l为为有有效效切切割割长长度度，即即导导体体与与v垂垂直直的的方方向向上上的的投投影影长长度度如如图图所所示示a、b、c三三种种情情况况导导体体棒棒有有效效切切割割长长度度相相同同，感感应应电电动动势相同势相同(3)“相对性相对性”的理解的理解EBlv中中的的速速度度v是是相相对对于于磁磁场场的的速速度度若若磁磁场场也也运运动动，应应注注意速度间的相对关系意速度间的相对关系试题调研试题调研答答案案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)F0.10.012 8t 即即水水平平外外力力随随时间均匀增加时间均匀增加名师归纳点题破疑类题练熟类题练熟答案：答案：见解析见解析1自自感感电电动动势势的
15、的作作用用：当当导导体体自自身身的的电电流流发发生生变变化化时时，产产生生自自感感电电动动势势，阻阻碍碍电电流流变变化化，但但不不能能阻阻止止电电流流变变化化的的趋趋势势(增增加加或或减减少少)，起到延时作用，起到延时作用(1)如如果果导导体体中中原原来来的的电电流流是是增增大大的的，自自感感电电动动势势就就要要阻阻碍碍原原来来电流的增大电流的增大(2)如如果果导导体体中中原原来来的的电电流流是是减减小小的的，自自感感电电动动势势就就要要阻阻碍碍原原来来电流的减小电流的减小考点三通电自感与断电自感考点三通电自感与断电自感 2自感现象的四大特点自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电
16、流的变化自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体(4)线线圈圈的的自自感感系系数数越越大大，自自感感现现象象越越明明显显，自自感感电电动动势势只只是是延延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向3通通过过自自感感线线圈圈中中的的电电流流不不能能发发生生突突变变通通电电自自感感中中，电电流流是是逐逐渐渐变变大大；断断电电自自感感中中，电电流流是是逐逐渐渐变变小小，此此时时
17、线线圈圈可可等等效效为为“电电源源”，该，该“电源电源”与其他电路元件形成回路与其他电路元件形成回路调调研研3如如图图所所示示的的电电路路中中，L是是一一个个自自感感系系数数很很大大、直直流流电电阻阻不不计计的的线线圈圈，D1、D2和和D3是是三三个个完完全全相相同同的的灯灯泡泡，E是是内内阻阻不不计计的的电电源源在在t0时时刻刻，闭闭合合开开关关S，电电路路稳稳定定后后在在t1时时刻刻断断开开开开关关S.规规定定以以电电路路稳稳定定时时流流过过D1、D2的的电电流流方方向向为为正正方方向向，分分别别用用I1、I2表表示示流流过过D1和和D2的的电电流流，则则下下列列选选项项中中能能定定性性描
18、描述述电电流流I随随时时间间t变变化化关系的是关系的是()试题调研试题调研解题探究解题探究1开关闭合瞬间，通过开关闭合瞬间，通过D1和和D2的电流如何变化？的电流如何变化？提提示示：由由于于D1和和线线圈圈串串联联，D1中中电电流流逐逐渐渐增增大大，而而D2中中电电流流立立刻达到最大值刻达到最大值2电路稳定后，电路稳定后，D1和和D2中电流有何关系？中电流有何关系？提提示示：由由于于线线圈圈电电阻阻不不计计，电电路路稳稳定定后后D1中中电电流流大大小小是是D2中中电电流的流的2倍，方向相同倍，方向相同3开关断开瞬间，开关断开瞬间，D1中电流如何变化？中电流如何变化？D2中电流如何变化？中电流如
19、何变化？提提示示：开开关关断断开开后后，D1中中电电流流逐逐渐渐减减小小，最最后后熄熄灭灭，D2中中电电流流先增大后逐渐减小，最后熄灭，先增大后逐渐减小，最后熄灭，D2和和D3会出现会出现“闪亮闪亮”一下的现象一下的现象解解析析在在t0时时刻刻，闭闭合合开开关关S，流流过过D1的的电电流流I1由由零零逐逐渐渐增增大大，稳稳定定后后达达到到某某个个值值，而而流流过过D2和和D3的的电电流流I2瞬瞬间间达达到到稳稳定定值值，方方向向都都为为正正方方向向；电电路路稳稳定定后后在在t1时时刻刻断断开开开开关关S，流流过过D1的的电电流流I1方方向向保保持持不不变变，而而大大小小逐逐渐渐减减小小，没没有
20、有突突变变且且方方向向为为正正方方向向，而而流流过过D2的的电电流流I2方方向向为为负负方方向向，大大小小等等于于流流过过D1的的电电流流I1并并逐逐渐渐减减小小故综合分析可知故综合分析可知C项正确项正确答案答案C自感中自感中“闪亮闪亮”与与“不闪亮不闪亮”问题问题 名师归纳点题破疑31.某某同同学学为为了了验验证证断断电电自自感感现现象象，自自己己找找来来带带铁铁芯芯的的线线圈圈L、小小灯灯泡泡A、开开关关S和和电电池池组组E，用用导导线线将将它它们们连连接接成成如如图图所所示示的的电电路路检检查查电电路路后后，闭闭合合开开关关S，小小灯灯泡泡发发光光；再再断断开开开开关关S，小小灯灯泡泡仅
21、仅有有不不显显著著的的延延时时熄熄灭灭现现象象虽虽经经多多次次重重复复，仍仍未未见见老老师师演演示示时时出出现现的的小小灯灯泡泡闪闪亮亮现现象象，他他冥冥思思苦苦想想找找不不出出原原因因你你认认为为最最有有可可能能造造成小灯泡未闪亮的原因是成小灯泡未闪亮的原因是()A电源的内阻较大电源的内阻较大B小灯泡电阻偏大小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大线圈的自感系数较大类题练熟类题练熟解解析析：闭闭合合开开关关S，电电路路稳稳定定灯灯泡泡正正常常发发光光时时，如如果果电电感感线线圈圈L中中的的电电阻阻比比灯灯泡泡的的电电阻阻大大，则则电电感感线线圈圈L中中的的电电流流IL比比
22、灯灯泡泡A中中的的电电流流IA小小，当当开开关关S断断开开，则则由由于于自自感感现现象象，L和和A构构成成回回路路使使L和和A中中的的电电流流从从IL开开始始减减小小，因因此此不不可可能能看看到到小小灯灯泡泡闪闪亮亮的的现现象象，C项项正正确确 32.(2015南南通通调调研研)如如图图所所示示，A、B、C是是3个个完完全全相相同同的的灯灯泡，泡，L是一个自感系数较大的线圈是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计直流电阻可忽略不计)则则()AS闭合时，闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭灯立即亮，然后逐渐熄灭BS闭合时，闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭灯立即亮，然后逐渐熄灭C电路接通稳定后，电
23、路接通稳定后，3个灯亮度相同个灯亮度相同D电路接通稳定后，电路接通稳定后，S断开时，断开时，C灯立即熄灭灯立即熄灭解解析析：因因线线圈圈L的的自自感感系系数数较较大大且且直直流流电电阻阻可可忽忽略略不不计计，S闭闭合合时时，A灯灯立立即即亮亮，然然后后逐逐渐渐熄熄灭灭，A正正确确S闭闭合合时时，B灯灯先先不不太太亮亮，然然后后变变亮亮，B错错误误电电路路接接通通稳稳定定后后，B、C灯灯亮亮度度相相同同，A灯灯不不亮亮，C错误电路接通稳定后，错误电路接通稳定后，S断开时，断开时，C灯逐渐熄灭，灯逐渐熄灭，D错误错误突出特色求解感应电动势的几种常用方法求解感应电动势的几种常用方法 答案答案10 s
24、本本类类问问题题中中的的恒恒量量与与变变量量必必须须分分清清楚楚，导导体体不不动动，磁磁场场发发生生变变化化，产产生生感感应应电电动动势势，由由于于变变化化率率是是定定值值，因因此此E、I均均为为恒恒量量但但ab杆杆受受到到的的安安培培力力随随磁磁场场的的增增强强而而增增大大，根根据据受受力力分分析析判判断断出出重重物物刚好离开地面的临界条件刚好离开地面的临界条件多维思考技法提炼针针对对训训练练2(多多选选)如如图图所所示示是是圆圆盘盘发发动动机机的的示示意意图图：铜铜盘盘安安装装在在水水平平的的铜铜轴轴上上，它它的的边边缘缘正正好好在在两两磁磁极极之之间间，两两块块铜铜片片C、D分分别别与与转转动动轴轴和和铜铜盘盘的的边边缘缘接接触触若若铜铜盘盘半半径径为为L，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B，回回路路的的总总电电阻阻为为R，从从左左往往右右看看，铜铜盘盘以以角角速速度度沿沿顺顺时时针方向匀速转动则针方向匀速转动则()
