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1、 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 考点三自感现象的理解及应用 考考点点 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 第2节法拉第电磁感应定律 自感 涡流第九章电磁感应1.(法拉第电磁感应定律的理解法拉第电磁感应定律的理解)(2014高高考江苏卷考江苏卷)如如图图所示，一正方形所示，一正方形线线圈的匝圈的匝数数为为n，边长为边长为a，线线圈平面与匀圈平面与匀强强磁磁场场垂直，且一半垂直，且一半处处在磁在磁场场中在中在t时间时间内，磁感内，磁感应应强强度的方向不度的方向不变变，大小由，大小由B均匀地增大到均匀地增大到2B.在此在此过过程中，程中，线线圈中圈中
2、产产生的感生的感应电动势为应电动势为() 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 基础自测基础自测B2.(自感现象的理解自感现象的理解)如如图图所示，所示，电电灯的灯的电电阻阻为为2 ，电电源源电动势为电动势为2 V，内阻不，内阻不计计，线线圈匝数足圈匝数足够够多，其多，其直流直流电电阻阻为为3 .先合上先合上电键电键S，稳稳定后突然断开定后突然断开S，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A电电灯立即熄灯立即熄灭灭B电电灯先灯先变变暗再熄暗再熄灭灭C电电灯会比原来亮一下再熄灯会比原来亮一下再熄灭灭，且，且电电灯灯电电流方向与流方向与S断开前方向相同断开前方向相同D电电灯会比原来亮一
3、下再熄灯会比原来亮一下再熄灭灭，且，且电电灯灯电电流方向与流方向与S断开前方向相反断开前方向相反基础自测基础自测 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 B3(对涡流的理解对涡流的理解)(多多选选)新一代炊具新一代炊具电电磁炉，无烟、磁炉，无烟、无明火、无无明火、无污污染、不染、不产产生有害气体、无微波生有害气体、无微波辐辐射、高效射、高效节节能等是能等是电电磁炉的磁炉的优势优势所在所在电电磁炉是利用磁炉是利用电电流通流通过线过线圈圈产产生磁生磁场场，当磁，当磁场场的磁感的磁感线线通通过过含含铁质锅铁质锅底部底部时时，即，即会会产产生无数小生无数小涡涡流，使流，使锅锅体本身自行高速体本身自
4、行高速发热发热，然后再，然后再加加热锅热锅内食物下列相关内食物下列相关说说法中正确的是法中正确的是()A锅锅体中的体中的涡涡流是由恒定的磁流是由恒定的磁场产场产生的生的B恒定磁恒定磁场场越越强强，电电磁炉的加磁炉的加热热效果越好效果越好C锅锅体中的体中的涡涡流是由流是由变变化的磁化的磁场产场产生的生的D提高磁提高磁场变场变化的化的频频率，可提高率，可提高电电磁炉的加磁炉的加热热效果效果由电磁感应原理可知，由电磁感应原理可知，锅体中的涡流是由变化锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，提高磁的磁场产生的，提高磁场变化的频率，产生的场变化的频率，产生的感应电动势变大，可提感应电动势变大，可提高电磁炉的加
5、热效果，高电磁炉的加热效果，C、D正确正确基础自测基础自测 解析解析 答案答案 CD4.(切割类感应电动势的理解及计算切割类感应电动势的理解及计算)如如图图所示，在磁感所示，在磁感应应强强度度为为B、方向垂直、方向垂直纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场中，金属杆中，金属杆MN在平在平行金属行金属导轨导轨上以速度上以速度v向右匀速滑向右匀速滑动动，MN中中产产生的感生的感应电动势为应电动势为E1.若磁若磁感感应应强强度增度增为为2B，其他条件不，其他条件不变变，MN中中产产生的感生的感应电动势变为应电动势变为E2，则则通通过电过电阻阻R的的电电流方向及流方向及E1与与E2之比之比E1 E2分分
6、别为别为()Aca，2 1 Bac，2 1Cac，1 2 Dca，1 2金属棒金属棒MN向右切割磁向右切割磁感线，产生感应电动势，感线，产生感应电动势，由右手定则可判断导体由右手定则可判断导体棒电流由棒电流由NM，故电，故电阻中电流方向为阻中电流方向为ac.E1BLv，E22BLv，所，所以以E1 E21 2.综上所述，综上所述，C正确正确基础自测基础自测 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 C一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)内容：内容：闭闭合合电电路中感路中感应电动势应电动势的大小，跟穿的大小，跟穿过这过这一一电电路的磁通路的磁
7、通量的量的_成正比成正比(2)公式：公式：E_，n为线为线圈匝数圈匝数2导体切割磁感线的情形导体切割磁感线的情形(1)若若B、l、v相互垂直，相互垂直，则则E_(2)EBlvsin ，为为运运动动方向与磁感方向与磁感线线方向的方向的夹夹角角教材梳理教材梳理变变化率化率Blv二、自感和涡流二、自感和涡流1自感现象自感现象：当：当导导体中体中电电流流发发生生变变化化时时，导导体本身就体本身就产产生感生感应电应电动势动势，这这个个电动势总电动势总是是_导导体中原来体中原来电电流的流的_，这这种由于种由于导导体本身体本身电电流流发发生生变变化而化而产产生的生的电电磁感磁感应现应现象叫自感象叫自感现现象
8、象教材梳理教材梳理阻碍阻碍变变化化3涡流涡流当当线线圈中的圈中的电电流流发发生生变变化化时时，在它附近的任何，在它附近的任何导导体中都会体中都会产产生像生像_状的感状的感应电应电流流(1)电电磁阻尼：当磁阻尼：当导导体在磁体在磁场场中运中运动时动时，感，感应电应电流会使流会使导导体受到体受到_，安培力的方向，安培力的方向总总是是_导导体的运体的运动动教材梳理教材梳理大小大小圈数圈数亨利亨利(H)103106水的漩水的漩涡涡安培力安培力阻碍阻碍(2)电电磁磁驱动驱动：如果磁：如果磁场场相相对对于于导导体体转动转动，在，在导导体中会体中会产产生生_，使，使导导体受到安培力的作用，安培力使体受到安培
9、力的作用，安培力使导导体运体运动动起来起来交流感交流感应电动应电动机就是利用机就是利用_的原理工作的的原理工作的教材梳理教材梳理感感应电应电流流电电磁磁驱动驱动1感应电动势大小的决定因素感应电动势大小的决定因素考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 考点阐释考点阐释考点阐释考点阐释考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 题组一对法拉第电磁感应定律内容的理解题组一对法拉第电磁感应定律内容的理解1(2015杭州高三质检杭州高三质检)将将闭闭合多匝合多匝线线圈置于圈置于仅仅随随时时间变间变化的磁化的磁场场中，中，线线圈平面与磁圈平面与磁场场方向垂直，关于方向垂直，关于线线圈中圈中产产生的感生的感应电动势
10、应电动势和感和感应电应电流，下列表述正流，下列表述正确的是确的是()A感感应电动势应电动势的大小与的大小与线线圈的匝数无关圈的匝数无关B穿穿过线过线圈的磁通量越大，感圈的磁通量越大，感应电动势应电动势越大越大C穿穿过线过线圈的磁通量圈的磁通量变变化越快，感化越快，感应电动势应电动势越大越大D感感应电应电流流产产生的磁生的磁场场方向与原磁方向与原磁场场方向始方向始终终相同相同题组设计题组设计 解析解析 答案答案 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 C2一矩形一矩形线线框置于匀框置于匀强强磁磁场场中，中，线线框平面与磁框平面与磁场场方向垂直，先保持方向垂直，先保持线线框的面框的面积积不不变变，将
11、磁感，将磁感应应强强度在度在1 s时间时间内均匀增大到原来的两倍接着保持内均匀增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感增大后的磁感应应强强度不度不变变，在，在1 s时间时间内，再将内，再将线线框的面框的面积积均匀地减小均匀地减小为为原来的一半先后两个原来的一半先后两个过过程中，程中，线线框中感框中感应电动势应电动势的比的比值为值为()题组设计题组设计 解析解析 答案答案 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 B3.(2013高考江苏卷高考江苏卷)如如图图所示，匀所示，匀强强磁磁场场中有一矩中有一矩形形闭闭合合线线圈圈abcd，线线圈平面与磁圈平面与磁场场垂直已知垂直已知线线圈圈的匝数的匝数N100
12、，边长边长ab1.0 m、bc0.5 m，电电阻阻r2 .磁感磁感应应强强度度B在在01 s内从零均匀内从零均匀变变化到化到0.2 T在在15 s内从内从0.2 T均匀均匀变变化到化到0.2 T，取垂直，取垂直纸纸面向里面向里为为磁磁场场的正方向求：的正方向求：(1)0.5 s时线时线圈内感圈内感应电动势应电动势的大小的大小E和感和感应电应电流的流的方向；方向；(2)在在15 s内通内通过线过线圈的圈的电电荷量荷量q；(3)在在05 s内内线线圈圈产产生的焦耳生的焦耳热热Q.题组设计题组设计 解析解析 图片显图片显/ /隐隐 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 (1)10 Vadcba(或逆
13、或逆时时针针)(2)10 C(3)100 J题组设计题组设计 解析解析 答案答案 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 应用法拉第电磁感应定律的两点注意：应用法拉第电磁感应定律的两点注意：(1)一般步骤：一般步骤：分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；利用楞次定律确定感应电流的方向；利用楞次定律确定感应电流的方向；灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解规律总结规律总结考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 1导体平动切割磁感线导体平动切割磁感线(1)一般情况：运动速度一般情况：运动
14、速度v和磁感线方向夹角为和磁感线方向夹角为，则，则EBlvsin .(2)常用情况：运动速度常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则和磁感线方向垂直，则EBlv.(3)若导体棒不是直的，则若导体棒不是直的，则EBlv中的中的l为切割磁感线的导体棒的有为切割磁感线的导体棒的有效长度下图中，棒的有效长度均为效长度下图中，棒的有效长度均为ab间的距离间的距离考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 考点阐释考点阐释2导体转动切割磁感线导体转动切割磁感线考点阐释考点阐释考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 题组一平动切割电动势的计算题组一平动切割电动势的计算1.如如图图所示，平行所示，平行导轨
15、间导轨间距距为为d，一端跨接一个，一端跨接一个电电阻阻R，匀，匀强强磁磁场场的磁感的磁感应应强强度度为为B，方向垂直，方向垂直于平行金属于平行金属导轨导轨所在平面一根金属棒与所在平面一根金属棒与导轨导轨成成角放置，金属棒与角放置，金属棒与导轨导轨的的电电阻均不阻均不计计当金当金属棒垂直于棒的方向以恒定的速度属棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属在金属导轨导轨上滑行上滑行时时，通，通过电过电阻阻R的的电电流是流是()题组设计题组设计 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 D2.(2015济南模拟济南模拟)在范在范围围足足够够大，方向大，方向竖竖直
16、向下的匀直向下的匀强强磁磁场场中，磁感中，磁感应应强强度度B0.2 T，有一水平放置的光，有一水平放置的光滑框架，滑框架，宽宽度度L0.4 m，如右，如右图图所示，框架上放置一所示，框架上放置一质质量量m0.05 kg、电电阻阻R1 的金属杆的金属杆cd，框架，框架电电阻阻不不计计若杆若杆cd在水平外力在水平外力F的作用下以恒定加速度的作用下以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀，由静止开始做匀变变速运速运动动，求：，求：(2)第第5 s末回路中的末回路中的电电流流I多大？多大？(3)第第5 s末作用在杆末作用在杆cd上的水平外力上的水平外力F多大？多大？题组设计题组设计 解析解析 图片显
17、图片显/ /隐隐 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 (1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N(3)杆杆cd匀加速运动，由牛顿第二定律得匀加速运动，由牛顿第二定律得FF安安ma杆杆cd所受安培力所受安培力F安安BIL即即FBILma0.164 N题组设计题组设计 解析解析 答案答案 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 题组二转动切割感应电动势的计算题组二转动切割感应电动势的计算3.如右如右图图所示，半径所示，半径为为r的金属的金属圆盘圆盘在垂直于在垂直于盘盘面的匀面的匀强强磁磁场场B中，中，绕绕O轴轴以角速度以角速度沿逆沿逆时针时针方向匀速方向匀速转动转动，则则通通
18、过电过电阻阻R的的电电流的方流的方向和大小是向和大小是(金属金属圆盘圆盘的的电电阻不阻不计计)()题组设计题组设计 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 D导体棒切割磁感线类问题要注意以下几点导体棒切割磁感线类问题要注意以下几点(1)确定切割磁感线的导体棒是平动切割还是转动切割若是平动确定切割磁感线的导体棒是平动切割还是转动切割若是平动切割，注意切割的有效长度；若是转动切割，导体各部分切割速切割，注意切割的有效长度；若是转动切割，导体各部分切割速度不同，应用度不同，应用EBLvsin 计算电动势时，计算电动势时，v应是导体棒切割的平均应是导体棒
19、切割的平均速度速度(2)导体棒切割磁感线相当于电源，要注意感应电动势的方向及电导体棒切割磁感线相当于电源，要注意感应电动势的方向及电路的结构路的结构易误警示易误警示考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 1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)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只
20、是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向考点三自感现象的理解及应用 考点阐释考点阐释2自感中自感中“闪亮闪亮”与与“不闪亮不闪亮”问题问题考点阐释考点阐释考点三自感现象的理解及应用 与线圈串联的灯泡与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡与线圈并联的灯泡电路电路图图通电通电时时电流逐渐增大电流逐渐增大，灯灯泡逐渐变亮泡逐渐变亮电流突然增大电流突然增大，然后逐渐减小达到稳然后逐渐减小达到稳定定断电断电时时电流逐渐减小电流逐渐减小，灯灯泡逐渐变暗泡逐渐变暗，电流电流方向不变方向不变电路中稳态电流为电路中稳态电流为I1、I2：若若I2 I1，
21、灯泡逐渐变暗；灯泡逐渐变暗；若若I2I1，灯泡闪灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变方向均改变.1.(2015南通调研南通调研)如右如右图图所示，所示，A、B、C是是3个完全相同的灯泡，个完全相同的灯泡，L是一个自感系数是一个自感系数较较大的大的线线圈圈(直流直流电电阻可忽略不阻可忽略不计计)则则()AS闭闭合合时时，A灯立即亮，然后逐灯立即亮，然后逐渐渐熄熄灭灭BS闭闭合合时时，B灯立即亮，然后逐灯立即亮，然后逐渐渐熄熄灭灭C电电路接通路接通稳稳定后，定后，3个灯亮度相同个灯亮度相同D电电路接通路接通稳稳定后，定后，S断开断开时时，C灯立即熄灯立即熄灭
22、灭因线圈因线圈L的自感系数较大且的自感系数较大且直流电阻可忽略不计，直流电阻可忽略不计，S闭闭合时，合时，A灯立即亮，然后灯立即亮，然后逐渐熄灭，逐渐熄灭，A正确正确S闭合闭合时，时，B灯先不太亮，然后灯先不太亮，然后变亮，变亮，B错误电路接通错误电路接通稳定后，稳定后，B、C灯亮度相同，灯亮度相同，A灯不亮，灯不亮，C错误电路接错误电路接通稳定后，通稳定后，S断开时，断开时，C灯灯逐渐熄灭，逐渐熄灭，D错误错误题组设计题组设计 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 考点三自感现象的理解及应用 A2.(多多选选)如如图图所示的所示的电电路中，路中，L为为一个自一个自感系数很大、直流感系数
23、很大、直流电电阻不阻不计计的的线线圈，圈，D1、D2是两个完全相同的是两个完全相同的电电灯，灯，E是内阻是内阻不不计计的的电电源源t0时时刻，刻，闭闭合开关合开关S.经经过过一段一段时间时间后，后，电电路达到路达到稳稳定，定，t1时时刻刻断开开关断开开关S.I1、I2分分别别表示通表示通过电过电灯灯D1和和D2中的中的电电流，流，规规定定图图中箭中箭头头所示方向所示方向为为电电流正方向，以下各流正方向，以下各图图中能定性描述中能定性描述电电流流I随随时间时间t变变化关系的是化关系的是()当当S闭合时，闭合时，L的自感作用会阻碍其中的的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从电流变大，电流从D1流过
24、；当流过；当L的阻碍作的阻碍作用变小时，用变小时，L中的电流变大，中的电流变大，D1中的电流中的电流变小至零；变小至零；D2中的电流为电路总电流，中的电流为电路总电流，电流流过电流流过D1时，电路总电阻较大，电流时，电路总电阻较大，电流较小，当较小，当D1中电流为零时，电流流过中电流为零时，电流流过L与与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，再断开时，D2马上熄灭，马上熄灭，D1与与L组成回路，组成回路，由于由于L的自感作用，的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项向且减小；综上所述知选项A、C正确正确题组设计题组设计
25、解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 考点三自感现象的理解及应用 AC 自感现象分析的基本方法自感现象分析的基本方法(1)在分析自感现象问题时，应注意电路的结构，弄清楚自感线圈在分析自感现象问题时，应注意电路的结构，弄清楚自感线圈L与用电器的串、并联关系与用电器的串、并联关系(2)明确原电流的方向，再判断自感电流的方向及大小变化明确原电流的方向，再判断自感电流的方向及大小变化(3)注意注意L的自身电阻是不是能忽略不计及断开开关时，线圈和用电的自身电阻是不是能忽略不计及断开开关时，线圈和用电器能否形成回路器能否形成回路规律总结规律总结考点三自感现象的理解及应用 (2)在磁通量与时间关系图线
26、中，某时刻的变化率为该时刻图线切线在磁通量与时间关系图线中，某时刻的变化率为该时刻图线切线的斜率，显然和该时刻的磁通量无关的斜率，显然和该时刻的磁通量无关名师名师微点拨微点拨2对公式对公式EBlv的的“三点提醒三点提醒”(1)对应的磁场应是匀强磁场对应的磁场应是匀强磁场(2)导体棒的长度导体棒的长度l应是有效长度，不一定是导体棒本身的长度应是有效长度，不一定是导体棒本身的长度(3)式中的速度式中的速度v是导体棒相对磁场的速度是导体棒相对磁场的速度 “解析法解析法”巧解电磁感应的动态分析问题巧解电磁感应的动态分析问题【方法概述方法概述】“解析式法解析式法”是指根据题目条件写出要分析的物理量的数学
27、表达式，是指根据题目条件写出要分析的物理量的数学表达式，进行分析和推断的方法进行分析和推断的方法【方法应用方法应用】(2)准确写出每一个时刻准确写出每一个时刻(或位置或位置)的磁通量变化率、导体棒切割磁感的磁通量变化率、导体棒切割磁感线的有效长度、回路总电阻等物理量随时间变化的函数表达式线的有效长度、回路总电阻等物理量随时间变化的函数表达式(3)正确分析解析式中变量和不变量的函数关系正确分析解析式中变量和不变量的函数关系思想方法思想方法【典例典例】(2013高考新课标高考新课标卷卷)如如图图，在光滑水平桌面上有一在光滑水平桌面上有一边长为边长为L、电电阻阻为为R的正方形的正方形导线导线框；在框；在导线导线框右框右侧侧有有一一宽宽度度为为d(dL)的条形匀的条形匀强强磁磁场场区域，区域，磁磁场场的的边边界与界与导线导线框的一框的一边边平行，磁平行，磁场场方向方向竖竖直向下直向下导线导线框以某一初速度向框以某一初速度向右运右运动动t0时导线时导线框的右框的右边边恰与磁恰与磁场场的左的左边边界重合，随后界重合，随后导线导线框框进进入并通入并通过过磁磁场场区域下列区域下列vt图图象中，能正确描象中，能正确描述上述述上述过过程的是程的是()思想方法思想方法 解析解析 答案答案 图片显图片显/ /隐隐 D
