高考物理一轮复习 第九章 第2单元 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课件.ppt

必考部分 第九章电磁感应 第2单元法拉第电磁感应定律自感和涡流 网控基础点提炼命题源 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E U外 U内或 纯电阻电路 读读教材 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 E 3 方向 与 方向相同 用 或 定律判断 三 自感与涡流1 自感现象 1 概念 由于导体本身的 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 E 3 自感系数L的影响因素 由线圈本身决定 与线圈的 形状 以及是否有铁芯等因素有关 2 涡流当线圈中的电流发生变化时 在它附近的任何导体中都会产生 这种电流像水中的旋涡 所以叫涡流 1 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时 感应电流会使导体受到 安培力的方向总是 导体的相对运动 2 电磁驱动 如果磁场相对于导体转动 在导体中会产生 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 1 将多匝闭合线圈置于仅随时间变化的磁场中 线圈平面与磁场方向垂直 关于线圈中产生的感应电动势和感应电流 下列表述正确的是 A 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C 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 练练基础 题组一 法拉第电磁感应定律 解析 感应电动势的大小与磁通量变化率成正比 与匝数成正比 而与磁通量及磁通量变化量无关 A B错误 C正确 感应电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 2 如图甲所示 电路的左侧是一个电容为C的电容器 电路的右侧是一个环形导体 环形导体所围的面积为S 在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示 则在0 t0时间内电容器 3 如图所示 在竖直向下的匀强磁场中 将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出 设在整个过程中 棒的方向不变且不计空气阻力 则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是 A 越来越大B 越来越小C 保持不变D 无法判断 题组二 导体棒切割磁感线的感应电动势 题组三 自感与涡流 解析 由通电自感现象可知 合上开关 b先亮 a后亮 稳定后b比a更亮一些 选项A错误 B正确 由断电自感现象可知 断开开关 a b都逐渐熄灭 选项C D错误 6 机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品 安检门中接有线圈 线圈中通以交变电流 关于其工作原理 以下说法正确的是 A 人身上携带的金属物品会被地磁场磁化 在线圈中产生感应电流B 人体在线圈交变电流产生的磁场中运动 产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C 线圈产生的交变磁场不会在金属物品中产生交变的感应电流D 金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流 小思考微总结 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 调研1 如图 a 所示 一个阻值为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的圆形区域内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 b 所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和B0 导线的电阻不计 在0至t1时间内 求 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 试题调研 解题探究 1 流过R1的电流是恒定的 还是变化的 提示 由于磁场均匀减小 感应电动势不变 所以电流不变 提示 S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 1 1 2014 四川理综 多选 如图所示 不计电阻的光滑U形金属框水平放置 光滑 竖直玻璃挡板H P固定在框上 H P的间距很小 质量为0 2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间 与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形 其有效电阻为0 1 此时在整个空间加方向与水平面成30 角且与金属杆垂直的匀强磁场 磁感应强度随时间变化规律是B 0 4 0 2t T 图示磁场方向为正方向 框 挡板和杆不计形变 则 A t 1s时 金属杆中感应电流方向从C到DB t 3s时 金属杆中感应电流方向从D到CC t 1s时 金属杆对档板P的压力大小为0 1ND t 3s时 金属杆对挡板H的压力大小为0 2N 类题练熟 1 2 2015 山东临沂一模 多选 如图所示 螺线管匝数n 1000匝 横截面积S 10cm2 螺线管导线电阻r 1 电阻R 4 磁感应强度B随时间变化的图象如图所示 以向右为正方向 下列说法正确的是 A 通过电阻R的电流是交变电流B 感应电流的大小保持不变C 电阻R两端的电压为6VD C点的电势为4 8V 1 公式E Blv的使用条件 1 匀强磁场 2 B l v三者相互垂直 3 如不垂直 用公式E Blvsin 求解 为B与v方向间的夹角 考点二导体棒切割磁感线的感应电动势 2 对公式E Blv的理解 1 瞬时性 的理解若v为瞬时速度 则E为瞬时感应电动势 若v为平均速度 则E为平均感应电动势 即E Bl 2 切割的 有效长度 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 如图所示a b c三种情况导体棒有效切割长度相同 感应电动势相同 3 相对性 的理解E Blv中的速度v是相对于磁场的速度 若磁场也运动 应注意速度间的相对关系 试题调研 答案 1 0 4V 2 0 8A 3 F 0 1 0 0128t即水平外力随时间均匀增加 名师归纳点题破疑 类题练熟 答案 见解析 1 自感电动势的作用 当导体自身的电流发生变化时 产生自感电动势 阻碍电流变化 但不能阻止电流变化的趋势 增加或减少 起到延时作用 1 如果导体中原来的电流是增大的 自感电动势就要阻碍原来电流的增大 2 如果导体中原来的电流是减小的 自感电动势就要阻碍原来电流的减小 考点三通电自感与断电自感 2 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 2 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 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 通过自感线圈中的电流不能发生突变 通电自感中 电流是逐渐变大 断电自感中 电流是逐渐变小 此时线圈可等效为 电源 该 电源 与其他电路元件形成回路 调研3 如图所示的电路中 L是一个自感系数很大 直流电阻不计的线圈 D1 D2和D3是三个完全相同的灯泡 E是内阻不计的电源 在t 0时刻 闭合开关S 电路稳定后在t1时刻断开开关S 规定以电路稳定时流过D1 D2的电流方向为正方向 分别用I1 I2表示流过D1和D2的电流 则下列选项中能定性描述电流I随时间t变化关系的是 试题调研 解题探究 1 开关闭合瞬间 通过D1和D2的电流如何变化 提示 由于D1和线圈串联 D1中电流逐渐增大 而D2中电流立刻达到最大值 2 电路稳定后 D1和D2中电流有何关系 提示 由于线圈电阻不计 电路稳定后D1中电流大小是D2中电流的2倍 方向相同 3 开关断开瞬间 D1中电流如何变化 D2中电流如何变化 提示 开关断开后 D1中电流逐渐减小 最后熄灭 D2中电流先增大后逐渐减小 最后熄灭 D2和D3会出现 闪亮 一下的现象 解析 在t 0时刻 闭合开关S 流过D1的电流I1由零逐渐增大 稳定后达到某个值 而流过D2和D3的电流I2瞬间达到稳定值 方向都为正方向 电路稳定后在t1时刻断开开关S 流过D1的电流I1方向保持不变 而大小逐渐减小 没有突变且方向为正方向 而流过D2的电流I2方向为负方向 大小等于流过D1的电流I1并逐渐减小 故综合分析可知C项正确 答案 C 自感中 闪亮 与 不闪亮 问题 名师归纳点题破疑 3 1 某同学为了验证断电自感现象 自己找来带铁芯的线圈L 小灯泡A 开关S和电池组E 用导线将它们连接成如图所示的电路 检查电路后 闭合开关S 小灯泡发光 再断开开关S 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象 虽经多次重复 仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象 他冥思苦想找不出原因 你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 A 电源的内阻较大B 小灯泡电阻偏大C 线圈电阻偏大D 线圈的自感系数较大 类题练熟 解析 闭合开关S 电路稳定灯泡正常发光时 如果电感线圈L中的电阻比灯泡的电阻大 则电感线圈L中的电流IL比灯泡A中的电流IA小 当开关S断开 则由于自感现象 L和A构成回路使L和A中的电流从IL开始减小 因此不可能看到小灯泡闪亮的现象 C项正确 3 2 2015 南通调研 如图所示 A B C是3个完全相同的灯泡 L是一个自感系数较大的线圈 直流电阻可忽略不计 则 A S闭合时 A灯立即亮 然后逐渐熄灭B S闭合时 B灯立即亮 然后逐渐熄灭C 电路接通稳定后 3个灯亮度相同D 电路接通稳定后 S断开时 C灯立即熄灭 解析 因线圈L的自感系数较大且直流电阻可忽略不计 S闭合时 A灯立即亮 然后逐渐熄灭 A正确 S闭合时 B灯先不太亮 然后变亮 B错误 电路接通稳定后 B C灯亮度相同 A灯不亮 C错误 电路接通稳定后 S断开时 C灯逐渐熄灭 D错误 求解感应电动势的几种常用方法 答案 10s 本类问题中的恒量与变量必须分清楚 导体不动 磁场发生变化 产生感应电动势 由于变化率是定值 因此E I均为恒量 但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大 根据受力分析判断出重物刚好离开地面的临界条件 多维思考技法提炼 针对训练2 多选 如图所示是圆盘发动机的示意图 铜盘安装在水平的铜轴上 它的边缘正好在两磁极之间 两块铜片C D分别与转动轴和铜盘的边缘接触 若铜盘半径为L 匀强磁场的磁感应强度为B 回路的总电阻为R 从左往右看 铜盘以角速度 沿顺时针方向匀速转动 则