教育专题：第2课时法拉第电磁感应定律

第2课时法拉第电磁感应定律、自感考纲解读 1.能应用法拉第电磁感应定律、公式EBlv计算感应电动势.2.理解自感，并能分析实际应用一、法拉第电磁感应定律1 感应电动势(1)感应电动势：在_中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于_，导体的电阻相当于_(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循_定律，即I.2 法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的_成正比(2)公式：En.3 导体切割磁感线的情形(1)一般情况：运动速度v和磁感线方向夹角为，则_(2)常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则_(3)导体棒在磁场中转动导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势EBlBl2(平均速度等于中点位置线速度l)二、自感1. 概念：由于导体本身_变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做_2. 表达式：EL.3. 自感系数L的影响因素：与线圈的_、_、_以及是否有铁芯有关题型一、法拉第电磁感应定律的应用1、(单选）关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（ ）A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大2、(单选）穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb，则（ ） A线圈中感应电动势每秒增加2V B线圈中感应电动势每秒减少2V C线圈中无感应电动势 D线圈中感应电动势保持不变 3、有一个1000匝的线圈，在0.4 s内通过它的磁通量从0.01 Wb增加到0.09 Wb。（1）求线圈中的感应电动势（2）如果线圈的总电阻为 r=10 ，把一个R=990 的电阻连接在线圈的两端如图，求：闭合电键后，通过电阻R的电流4、如图所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1, 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计求0至t1时间内：(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量题型二、导体切割磁感线产生感应电动势的计算5、(单选）如图，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒水平抛出，在整个过程中不计空气阻力，则金属棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小A. 逐渐增大 B.逐渐减小 C.保持不变 D.无法判断。6、如图4所示，两根相距为l的平行直导轨abdc，bd间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计MN为放在ab和dc上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面向内)现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则()AUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dBUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到bCUvBl，流过固定电阻R的感应电流由b到dDUvBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b7、在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L0.4 m，如图10所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若杆cd以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，则：(1) 在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末，回路中的电流多大？(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？8、如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ平行放置，间距为L，与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，且R1=R2=RR1支路串联开关S，原来S闭合，匀强磁场垂直导轨平面斜向上。有一质量为m的导体棒ab与导轨垂直放置，接触面粗糙且始终接触良好，导体棒的有效电阻也为R，现让导体棒从静止释放沿导轨下滑，当导体棒运动达到稳定状态时速率为v，此时整个电路消耗的电功率为重力功率的3/4。已知当地的重力加速度为g，导轨电阻不计。试求：（1）在上述稳定状态时，导体棒ab中的电流I和磁感应强度B的大小；（2）如果导体棒从静止释放沿导轨下滑距离后运动达到稳定状态，在这一过程中回路产生的电热是多少？（3）断开开关S后，导体棒沿导轨下滑一段距离后，通过导体棒ab的电量为q，求这段距离是多少？题型三、自感现象9、如图11所示，a、b、c为三个完全相同的灯泡，L为自感线圈(自感系数较大，电阻不计)，E为电源，S为开关闭合开关S，电路稳定后，三个灯泡均能发光则()A断开开关瞬间，c熄灭，稍后a、b同时熄灭B断开开关瞬间，流过a的电流方向改变C闭合开关，a、b、c同时亮D闭合开关，a、b同时先亮，c后亮10、单选）如图11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()AA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灯逐渐熄灭，c点电势高于d点电势DB灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势11、（多选）如图12所示是研究自感通电实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S，则() A闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮C稳定后，L和R两端电势差一定相同D稳定后，A1和A2两端电势差不相同习题巩固1、(单选）如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下哪些认识是正确的()A第0.6 s末线圈中的感应电动势是4 VB第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的大C第1 s末线圈的瞬时电动势为零D第0.2 s末和0.4 s末的瞬时电动势的方向相同2、(单选）如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中，两板间有一个质量为m、电量为+q的油滴处于静止状态，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是：A、正在增加， B、正在减弱，C、正在增加， D、正在减弱，3、（2013广东省江门市模拟）如图所示，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2，螺线管导线电阻r=1，电阻R=4，磁感应强度B的B-t图象所示（以向右为正方向），下列说法正确的是 A电阻R的电流方向是从A到C B感应电流的大小保持不变 C电阻R的电压为6V DC点的电势为4.8V 4、如图所示，水平面上固定一对足够长的平行光滑金属导轨，导轨的左端连接一个电容器，导轨上跨接一根电阻为R的金属棒ab，其他电阻忽略不计，整个装置置于竖直向下的匀强磁场中. 起初金属棒ab以恒定速度v向右运动，突然遇到外力作用停止运动，随即又撤去外力. 此后金属棒ab的运动情况是Aab向右做初速度为0的加速运动 Bab先向右加速运动，后继续向右减速运动C因为无电流，ab将始终不动 Dab先向右做加速运动，后继续向右做匀速运动5、(单选）在倾角为的两平行光滑长直金属导轨的下端，接有一电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计，有一匀强磁场与两金属导轨平面垂直，方向垂直于导轨面向上。质量为m，电阻可不计的金属棒ab，在沿着导轨面且与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，上升高度为h，如图所示。则在此过程中（）A恒力F在数值上等于mgsinB恒力F对金属棒ab所做的功等于mghC恒力F与重力的合力对金属棒ab所做的功等于电阻R上释放的焦耳热D恒力F与重力的合力对金属棒ab所做的功等于零 6、如下图所示，两根光滑的平行金属导轨MN、PQ处于同一水平面内，相距L=0.5m，导轨的左端用R=3的电阻相连，导轨电阻不计，导轨上跨接一电阻r=1的金属杆ab，质量m=0.2kg，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，现对杆施加水平向右的拉力F=2N，使它由静止开始运动，求：（1）杆能达到的最大速度多大?最大加速度为多大?（2）杆的速度达到最大时，a、b两端电压多大?此时拉力的瞬时功率多大?（3）若已知杆从静止开始运动至最大速度的过程中，R上总共产生了10.2J的电热，则此过程中拉力F做的功是多大?此过程持续时间多长?（4）若杆达到最大速度后撤去拉力，则此后R上共产生多少热能?其向前冲过的距离会有多大?7、如图所示，匝数为N=100匝的正方形线圈边长L=10cm，处在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，线圈以ad、bc边的中点为轴，以周期T = 0.1 s匀速转动当 t = 0时线圈平面与磁场垂直求：（1）t=0.025 s时感应电动势的瞬时值；（2）从图示位置开始转过30的过程中感应电动势的平均值8、如图所示，与导轨等宽的导体棒ab放在水平的导轨上，导体棒的质量为2Kg，导轨的宽度L=0.5m，放在磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，当导体棒中通过5A的电流时，ab刚好向右做匀速运动。求：导体棒受到的安培力有多大？导体棒受到的摩擦力有多大？(3)若导体棒中通过的电流为10A时，导体棒获得的加速度多大？9、如图所示，在xOy平面内存在B=2T的匀强磁场，OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨，OCA导轨形状满足曲线方程x=0.5 siny(m)，C为导轨的最右端，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1=6和R2=12现有一长lm，质量为0.1kg的金属棒在竖直向上的外力F作用下以v=2m/s速度向上匀速运动，设棒与两导轨始终接触良好，除电阻R1、R2外其余电阻不计，求：(1)金属棒在导轨上运动时R2上消耗的最大功率；(2)外力F的最大值；(3)金属棒滑过导轨OCA过程中，整个回路产生的热量10、如图所示，两根平行的光滑长导轨处于同一水平面内，相距为L。导轨左端用阻值为R的电阻相连，导轨的电阻不计，导轨上跨接一电阻为r的金属杆，质量为m，整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，现对杆施加一水平向右的恒定拉力F，使它由静止开始运动。求 （1）当杆的速度为r时，杆的加速度（2）杆稳定时的速度（3）若杆从静止到达稳定的过程中，杆运动的距离为S，则此过程回路中产生的热量为多少。11、如图甲所示，边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框静置于光滑水平面上，处于与水平面垂直的匀强磁场中，匀强磁场磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示求：(1)在t0到tt0时间内，通过导线框的感应电流大小；(2)在t时刻，ab边所受磁场作用力大小；(3)在t0到tt0时间内，导线框中电流做的功