（人教通用版）2020高考物理 第10章 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件.ppt

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1、電磁感應(yīng),第 十 章,第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流,知識梳理自測,1感應(yīng)電動勢 (1)概念：在_中產(chǎn)生的電動勢。 (2)產(chǎn)生條件：穿過回路的_發(fā)生改變，與電路是否閉合_。 (3)方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用_或_判斷。,知識點1,法拉第電磁感應(yīng)定律,電磁感應(yīng)現(xiàn)象,磁通量,無關(guān),楞次定律,右手定則,磁通量的變化率,歐姆定律,Blv,1自感現(xiàn)象 (1)概念：由于導(dǎo)體本身的_變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。 (2)自感電動勢 定義：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做_。 表達(dá)式：E_。 (3)自感系數(shù)L 相關(guān)因素：與線圈的_、形狀、_以及是否有鐵芯有關(guān)。 單位：亨利(H)，1mH_H,1H_H

2、。,知識點2,自感、渦流,電流,自感電動勢,大小,匝數(shù),103,106,2渦流 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生_，這種電流像水的漩渦，所以叫渦流。,感應(yīng)電流,思考：(1)穿過線圈的磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是否也越大？ (2)利用EBlv推導(dǎo)出導(dǎo)體棒以端點為軸，在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的表達(dá)式。,思維診斷： (1)磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大。() (2)磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大。() (3)磁通量的變化率描述的是磁通量變化的快慢。() (4)感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)。() (5)線圈中的自感電動勢越大，

3、自感系數(shù)就越大。() (6)磁場相對導(dǎo)體棒運動時，導(dǎo)體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。(),1關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律，下列說法正確的是() A線圈中的磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大 B線圈中的磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大 C線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大 D線圈放在磁場越強的地方，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大,B,2(多選)如圖甲是一個電容器，電容器外殼上標(biāo)有“4.7F50V”字樣；圖乙是一個標(biāo)準(zhǔn)自感線圈，外殼上標(biāo)有“1H”字樣，下列有關(guān)該電容器和自感線圈的說法正確的是( ) A電容器的電容為4.71012F B自感線圈的自感系數(shù)為“1H” C電容器在2

4、0V的工作電壓下，其帶電荷量為9.4105C D自感線圈的自感電動勢大小與流過線圈的電流大小有關(guān),BC,D,C,解析金屬探測器只能探測金屬，不能用于食品生產(chǎn)，不能防止細(xì)小的砂石顆粒混入食品中，A錯誤；金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應(yīng)出渦流，B錯誤，C正確；探測過程中金屬探測器應(yīng)與被測物體相對運動，相對靜止時無法得到探測效果，D錯誤。,核心考點突破,考點一,法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用,例 1,BC,規(guī)律總結(jié)： 求電荷量三法 (1)qIt(式中I為回路中的恒定電流、t為時間) 由于導(dǎo)體棒勻速切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢使閉合回路中的電流恒定，根據(jù)電流定義式可知qIt。 閉合線圈中磁通量均勻增大

5、或減小且回路中電阻保持不變，則電路中的電流I恒定，時間t內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量qIt。,(2018江蘇常州模擬)(多選)如圖所示，半徑為2r的彈性螺旋線圈內(nèi)有垂直紙面向外的圓形勻強磁場區(qū)域，磁場區(qū)域的半徑為r，已知彈性螺旋線圈的電阻為R，線圈與磁場區(qū)域共圓心，則以下說法中正確的是( ),類題演練 1 ,BC,1導(dǎo)體平動切割磁感線 對于導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算式EBlv，應(yīng)從以下幾個方面理解和掌握。 (1)正交性 本公式是在一定條件下得出的，除了磁場是勻強磁場，還需B、l、v三者相互垂直。實際問題中當(dāng)它們不相互垂直時，應(yīng)取垂直的分量進行計算，公式可為EBlvsin，為B與v方向間

6、的夾角。,考點二,導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算,(4)有效性 公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長度。下圖中有效長度分別為：,(2018河北衡水中學(xué)七調(diào))如圖甲所示，一個U形光滑足夠長的金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，電阻R10，其余電阻均不計，兩導(dǎo)軌間的距離l0.2m，有一垂直于桌面向下并隨時間變化的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。一個電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌兩邊垂直。在t0時刻，金屬桿緊靠在最左端，桿在外力的作用下以速度v0.5m/s向右做勻速運動。下列說法中正確的是() A當(dāng)t4s時，穿過回路的磁通量為0.16

7、Wb B當(dāng)t4s時，電路中感應(yīng)電動勢的大小E0.02V C當(dāng)t4s時，金屬桿所受到的安培力的大小為8105N D在04s內(nèi)，流過電阻R的感應(yīng)電流隨時間均勻增加,例 2,D,類題演練 2 ,C,1通電自感和斷電自感的比較,考點三,自感現(xiàn)象,2三點注意、三個技巧,(2018甘肅天水一中月考)如圖所示，A、B是兩個完全相同的燈泡，L是自感系數(shù)較大的線圈，其直流電阻忽略不計。當(dāng)開關(guān)S閉合時，下列說法正確的是() AA和B一起亮，然后A熄滅 BA和B一起亮，然后A逐漸熄滅 CA比B先亮，然后A熄滅 DB比A先亮，然后A逐漸變亮 解析當(dāng)開關(guān)S閉合時，線圈L產(chǎn)生較大的自感電動勢阻礙電流的增加，使A燈中電流逐

8、漸變大，而B燈中電流立即變大，因此，B燈先亮，然后A燈逐漸變亮，故A、B、C錯誤，D正確。,例 3,D,規(guī)律總結(jié)： 通過線圈的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。,(2017江蘇泰興期末)如圖所示電路中，原先開關(guān)S閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，通過兩電阻的電流大小分別為I1、I2，已知R1R2，不計線圈L的直流電阻，A為理想電流表。在某一時刻t1突然斷開開關(guān)S，則通過電流表的電流I隨時間t變化的圖線可能是(),類題演練 3 ,D,解析原先開關(guān)S閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，通過兩電阻的電流大小分別為I1、I2，斷開開關(guān)，原來通過R1的電流I1立即消失，自感線圈阻礙自身電流變化，瞬間產(chǎn)生的感應(yīng)電流I2流過電

9、阻R1，其方向與原來流過電阻R1的電流方向相反，該電流逐漸減小最后為0，選項D正確，A、B、C錯誤。,階段培優(yōu)微專題,電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用 電磁感應(yīng)現(xiàn)象與生活密切相關(guān)，高考對這部分的考查更趨向于有關(guān)現(xiàn)代氣息和STS問題中信息題的考查。命題背景有電磁爐、電子秤、電磁卡、電磁焊接術(shù)、衛(wèi)星懸繩發(fā)電、磁懸浮列車等。,(2018江西撫州模擬)(多選)電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)加熱的原理，通過電子線路產(chǎn)生交變磁場，把鐵鍋放在爐面上時，在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流以加熱食品等。它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點。下列關(guān)于電磁爐的說法中正確的是( ),例 4,AD,A電磁爐面板可采用陶瓷材料，發(fā)熱部分

10、為鐵鍋底部 B電磁爐面板可采用金屬材料，通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品 C電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱 D可以通過改變電子線路的頻率來改變電磁爐的功率 解析電磁爐面板如果用金屬材料制成，使用電磁爐時，面板材料發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能，電磁爐面板要用絕緣材料制作，發(fā)熱部分為鐵鍋底部，如以陶瓷器皿等絕緣材料為鍋體，則不能產(chǎn)生渦流，起不到加熱作用，故A正確，B、C錯誤；鍋體中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關(guān)，故D正確。,(2018山東淄博摸底)隨著新能源轎車的普及，無線充電技術(shù)得到進一步開發(fā)和應(yīng)用。一般給大功率電動汽車充電時利用的是電磁感應(yīng)原理。如圖所示，由地面供電裝置(主要裝置是線圈和電源)將電能

11、傳送至電動車底部的感應(yīng)裝置(主要裝置是線圈)，該裝置使用接收到的電能對車載電池進行充電，供電裝置與車身接收裝置之間通過磁場傳送能量，由于電磁輻射等因素，其能量傳輸效率只能達(dá)到90%左右。無線充電樁一般采用平鋪式放置，用戶無需下車、無需插電即可對電動車進行充電。目前，無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為1525cm，允許的錯位誤差一般為15cm左右。下列說法正確的是(),類題演練 4 ,B,A無線充電樁的優(yōu)越性之一是在百米開外也可以對電動車快速充電 B車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 C車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場總是與地面供電線圈中電流的磁場方向相反 D若線圈

12、均采用超導(dǎo)材料，則能量的傳輸效率有望達(dá)到100% 解析無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為1525cm，A錯誤；根據(jù)楞次定律，車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項B正確；車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場可能與地面供電線圈中電流的磁場方向相同，也可能相反，選項C錯誤；由于電磁輻射等因素，能量的傳輸效率不會達(dá)到100%，選項D錯誤。,2年高考模擬,B,2(2017全國卷)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌，為了有效隔離外界震動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示，無擾動時，按下

13、列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是(),A,解析施加磁場來快速衰減STM的微小振動，其原理是電磁阻尼，在振動時通過紫銅薄板的磁通量變化，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動，即促使其振動衰減。方案A中，無論紫銅薄板上下振動還是左右振動，通過它的磁通量都發(fā)生變化；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下振動時，通過它的磁通量可能不變，當(dāng)紫銅薄板向右振動時，通過它的磁通量不變；方案C中，紫銅薄板上下振動、左右振動時，通過它的磁通量可能不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動時，紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知，對于紫銅

14、薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是A。,C,解析題圖1中，穩(wěn)定時通過A1的電流記為IL，通過L1的電流記為I1。S1斷開瞬間，A1突然變亮，可知ILI1，因此A1和L1電阻不相等，所以A、B錯誤；題圖2中，閉合S2時，由于自感作用，通過L2與A2的電流I2會逐漸增大，而通過R與A3的電流I3立即變大，因此電流不相等，所以D錯誤；由于最終A2與A3亮度相同，所以兩支路電流I相同，根據(jù)部分電路歐姆定律，兩支路電壓U與電流I均相同，所以兩支路電阻相同。由于A2、A3完全相同，故變阻器R與L2的電阻值相同，所以C正確。,4(2018天津理綜，12)真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成

15、平動動能的裝置。圖1是某種動力系統(tǒng)的簡化模型，圖中粗實線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，電阻忽略不計。ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長度均為l、電阻均為R的金屬棒，通過絕緣材料固定在列車底部，并與導(dǎo)軌良好接觸，其間距也為l，列車的總質(zhì)量為m。列車啟動前，ab、cd處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，如圖1所示。為使列車啟動，需在M、N間連接電動勢為E的直流電源，電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計。列車啟動后電源自動關(guān)閉。,圖1,圖2,(1)要使列車向右運行，啟動時圖1中M、N哪個接電源正極，并簡要說明理由。 (2)求剛接通電源時列車加速度a的大小。 (3)列車減速時，需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域，磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l。若某時刻列車的速度為v0，此時ab、cd均在無磁場區(qū)域，試討論：要使列車停下來，前方至少需要多少塊這樣的有界磁場？,