高考物理總復習 第9章 電磁感應（第2課時）法拉第電磁感應定律 自感 渦流課件1

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1、第 2 課 時 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 自 感 渦 流 基 礎 過 關 1.感應電動勢(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 電 動 勢 的 方 向 用 _或 _判 斷 ?？键c一法拉第電磁感應定律(/d)電 磁 感 應 現(xiàn) 象 磁 通 量無 關 楞 次 定 律 右 手 定 則 2.法拉第電磁感應定律(1)內(nèi) 容 ： 感 應 電 動 勢 的 大 小 跟 穿 過 這 一 電 路 的 _成 正 比 。(2)公 式 ： E ， 其 中 n為 線

2、圈 匝 數(shù) 。(3)感 應 電 流 與 感 應 電 動 勢 的 關 系 ： 遵 守 閉 合 電 路 的 _定 律 ，即 I 。_ 磁 通 量 的 變 化 率歐 姆 Blv 【過關演練】1.(2015浙江1月學考)如 圖 所 示 ， 某 實 驗 小組 在 操 場 上 做 搖 繩 發(fā) 電 實 驗 。 長 導 線 兩端 分 別 連 在 靈 敏 電 流 表 的 兩 個 接 線 柱 上 ，形 成 閉 合 電 路 。 兩 位 同 學 以 每 2秒 約 3圈的 轉 速 勻 速 搖 動 AB段 導 線 。 假 定 被 搖 動的 導 線 由 水 平 位 置 1按 圖 示 方 向 第 一 次 運 動 到 豎 直

3、位 置 2的 過 程中 ， 磁 通 量 的 變 化 量 約 為 10 4 Wb， 則 該 過 程 回 路 中 產(chǎn) 生 的 感應 電 動 勢 約 為 ( )A.2 10 4 V B.2.7 10 4 V C.3 10 4 V D.6 10 4 V 答案D 2.(2014浙江1月學考)如 圖 所 示 ， 一 對 光 滑 的 平 行 金 屬 導 軌 固 定在 同 一 水 平 面 內(nèi) ， 導 軌 間 距 0.4 m， 左 端 接 有 阻 值 為 0.2 的 電 阻 。一 質(zhì) 量 為 0.2 kg、 電 阻 為 0.1 的 金 屬 棒 MN放 置 在 導 軌 上 ， 導 軌之 間 有 豎 直 向 上 的

4、 勻 強 磁 場 ， 磁 感 應 強 度 大 小 為 0.5 T。 棒 在 水平 向 右 的 外 力 作 用 下 以 0.3 m/s的 速 度 勻 速 運 動 ， 運 動 過 程 中 始終 與 導 軌 垂 直 且 兩 端 與 導 軌 保 持 良 好 接 觸 。 已 知 導 軌 足 夠 長 且電 阻 不 計 ， 則 ( )A.MN棒 運 動 過 程 中 兩 端 的 電 壓 為 0.02 VB.MN棒 運 動 過 程 中 兩 端 的 電 壓 為 0.06 VC.棒 勻 速 運 動 1 s過 程 中 電 阻 R發(fā) 熱 0.008 JD.棒 勻 速 運 動 1 s過 程 中 電 阻 R發(fā) 熱 0.01

5、2 J 答案C 要 點 突 破 要點一法拉第電磁感應定律應用1.應用法拉第電磁感應定律解題的一般步驟(1)分 析 穿 過 閉 合 電 路 的 磁 場 方 向 及 磁 通 量 的 變 化 情 況 ；(2)利 用 楞 次 定 律 確 定 感 應 電 流 的 方 向 ；(3)靈 活 選 擇 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 的 不 同 表 達 形 式 列 方 程 求 解 。 【例1】 如 圖 甲 所 示 ， 一 個 圓 形 線 圈 的 匝 數(shù) n 1 000， 線 圈 面 積 S 200 cm2， 線 圈 的 電 阻 r 1 ， 線 圈 外 接 一 個 阻 值 R 4 的 電阻 ， 把 線 圈 放

6、 入 一 方 向 垂 直 線 圈 平 面 向 里 的 勻 強 磁 場 中 ， 磁 感應 強 度 隨 時 間 變 化 規(guī) 律 如 圖 乙 所 示 ， 求 ：(1)前 4 s內(nèi) 的 感 應 電 動 勢 的 大 小 ， 以 及 通 過 R的 電 流 方 向 ； (2)前 5 s內(nèi) 的 感 應 電 動 勢 。 答案(1)1 V 電 流 方 向 自 下 而 上 (2)0 要點二導體切到磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算1.公式EBlv的使用條件(1)勻 強 磁 場 。(2)B、 l、 v三 者 相 互 垂 直 。2.EBlv的“三性”(1)正 交 性 ： 本 公 式 是 在 一 定 條 件 下 得 出 的 ，

7、除 磁 場 為 勻 強 磁 場外 ， 還 需 B、 l、 v三 者 互 相 垂 直 。(2)瞬 時 性 ： 若 v為 瞬 時 速 度 ， 則 E為 相 應 的 瞬 時 感 應 電 動 勢 。(3)有 效 性 ： 公 式 中 的 L為 導 體 切 割 磁 感 線 的 有 效 長 度 。 o 如 圖 中 ， 棒 的 有 效 長 度 為 ab間 的 距 離 。 答案A 答案D 精 練 題 組 1.如 圖 所 示 ， 在 磁 感 應 強 度 為 B、 方 向 垂直 紙 面 向 里 的 勻 強 磁 場 中 ， 金 屬 桿 MN在 平 行 金 屬 導 軌 上 以 速 度 v向 右 勻 速 滑動 ， MN中

8、 產(chǎn) 生 的 感 應 電 動 勢 為 E1； 若磁 感 應 強 度 增 為 2B， 其 他 條 件 不 變 ， MN中 產(chǎn) 生 的 感 應 電 動 勢變 為 E2。 則 通 過 電 阻 R的 電 流 方 向 及 E1與 E2之 比 E1 E2分 別 為 ( )A.c a， 2 1 B.a c， 2 1C.a c， 1 2 D.c a， 1 2 答案 C 答案B 3.如 圖 所 示 ， A、 B兩 閉 合 線 圈 用 同 樣 導 線 繞成 ， A有 10匝 ， B有 20匝 ， 兩 圓 線 圈 半 徑 之比 為 2 1， 均 勻 磁 場 只 分 布 在 B線 圈 內(nèi) ， 當磁 場 隨 時 間 均

9、 勻 減 弱 時 ( )A.A中 無 感 應 電 流B.A、 B中 均 有 恒 定 的 感 應 電 流C.A、 B中 感 應 電 動 勢 之 比 為 1 1D.A、 B中 感 應 電 流 之 比 為 1 1 答案B 5.小 明 同 學 設 計 了 一 個 “ 電 磁 天 平 ” ， 如 圖 甲 所 示 ， 等 臂 天 平 的左 臂 為 掛 盤 ， 右 臂 掛 有 矩 形 線 圈 ， 兩 臂 平 衡 。 線 圈 的 水 平 邊 長 L 0.1 m， 豎 直 邊 長 H 0.3 m， 匝 數(shù) 為 N1。 線 圈 的 下 邊 處 于 勻 強磁 場 內(nèi) ， 磁 感 應 強 度 B0 1.0 T， 方

10、向 垂 直 線 圈 平 面 向 里 。 線 圈中 通 有 可 在 0 2.0 A范圍 內(nèi) 調(diào) 節(jié) 的 電 流 I。 掛盤 放 上 待 測 物 體 后 ， 調(diào)節(jié) 線 圈 中 電 流 使 天 平 平衡 ， 測 出 電 流 即 可 測 得物 體 的 質(zhì) 量 。 (重 力 加 速 度 取 g 10 m/s2) 答案(1)25匝 (2)0.1 T/s 基 礎 過 關 1.互感現(xiàn)象(1)定 義 ： 兩 個 相 互 靠 近 的 線 圈 ， 當 一 個 線 圈 中 的 電 流 變 化 時 ，它 所 產(chǎn) 生 的 變 化 的 磁 場 會 在 另 一 個 線 圈 中 產(chǎn) 生 感 應 電 動 勢 ， 這種 現(xiàn) 象 叫

11、 互 感 。(2)作 用 ： 利 用 互 感 現(xiàn) 象 可 以 把 _由 一 個 線 圈 傳 遞 到 另 一 個 線圈 ， 如 變 壓 器 、 收 音 機 的 磁 性 天 線 。考點二互感和自感渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(/b)能 量 2.自感現(xiàn)象(1)概 念 ： 由 于 導 體 本 身 的 _變 化 而 產(chǎn) 生 的 電 磁 感 應 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 電 動 勢 叫 做 _。 表 達 式 ： E 。(3)自 感 系 數(shù) L 相 關 因 素 ： 與 線 圈 的 _、 形 狀 、 _以 及 是 否 有 鐵 芯有 關

12、 。 單 位 ： 亨 利 (H )， 1 mH _ H ， 1 H _ H 。電 流 自 感 電 動 勢_ 大 小 匝 數(shù)10 3 10 6 3.渦流(1)定 義 ： 當 線 圈 中 的 電 流 發(fā) 生 變 化 時 ， 在 它 附 近 的 任 何 導 體 中都 會 產(chǎn) 生 _， 這 種 電 流 像 水 的 漩 渦 所 以 叫 渦 流 。(2)應用 渦 流 熱 效 應 的 應 用 ， 如 _。 渦 流 磁 效 應 的 應 用 ， 如 _。感 應 電 流 真 空 冶 煉 爐探 雷 器 4.電磁阻尼(1)定 義 ： 當 導 體 在 磁 場 中 運 動 時 ， _電 流 會 使 導 體 受 到 安培

13、力 ， 安 培 力 的 方 向 總 是 _。(2)應 用 ： 磁 電 式 儀 表 中 利 用 電 磁 阻 尼 使 指 針 迅 速 停 止 ， 便 于讀 數(shù) 。5.電磁驅(qū)動(1)定 義 ： 磁 場 相 對 于 導 體 轉 動 時 ， 導 體 中 產(chǎn) 生 感 應 電 流 ， 感應 電 流 使 導 體 受 到 _的 作 用 ， 使 導 體 運 動 起 來 。(2)應 用 ： 交 流 感 應 電 動 機 。 感 應阻 礙 導 體 的 運 動安 培 力 【過關演練】1.(多 選 )如 圖 所 示 ， 在 線 圈 上 端 放 置 一 盛 有 冷 水 的 金 屬 杯 ， 現(xiàn) 接 通交 流 電 源 ， 過 了

14、 幾 分 鐘 ， 杯 內(nèi) 的 水 沸 騰 起 來 。 若 要 縮 短 上 述 加熱 時 間 ， 下 列 措 施 可 行 的 有 ( )A.增 加 線 圈 的 匝 數(shù)B.提 高 交 流 電 源 的 頻 率C.將 金 屬 杯 換 為 瓷 杯D.取 走 線 圈 中 的 鐵 芯 解析該裝置的工作原理是，線圈內(nèi)變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，從而使金屬杯內(nèi)產(chǎn)生渦流把電能轉化為內(nèi)能，使杯內(nèi)的水升溫。交流電源的頻率一定時，線圈產(chǎn)生的磁場的磁感應強度最大值Bm越大，杯內(nèi)磁通量變化就越快，產(chǎn)生的渦流就越大，增加線圈的匝數(shù)會使線圈產(chǎn)生的磁場Bm增大，而取走線圈中的鐵芯會使線圈產(chǎn)生的磁場Bm減小，故A對、D錯；交流電源的

15、頻率增大，杯內(nèi)磁通量變化加快，產(chǎn)生的渦流增大，故B正確；瓷為絕緣材料，不能產(chǎn)生渦流，故C錯。答案AB 2.(2016杭州五校聯(lián)考)如 圖 所 示 電 路 中 ， P、Q兩 燈 相 同 ， 帶 鐵 芯 的 線 圈 L與 Q燈 串 聯(lián) ，則 ( )A.S接 通 瞬 間 ， P立 即 發(fā) 光 ， Q逐 漸 亮 起 來B.S接 通 瞬 間 ， P、 Q同 時 發(fā) 光C.S接 通 瞬 間 ， Q立 即 發(fā) 光 ， P逐 漸 亮 起 來D.S接 通 瞬 間 ， P、 Q均 逐 漸 亮 起 來解析S接通瞬間，由于L的自感作用，P立即發(fā)光。 Q逐漸亮起來，穩(wěn)定后兩燈亮度相同，A正確、B、C、D錯誤。答案A 要

16、 點 突 破 要點一自感現(xiàn)象理解1.自感現(xiàn)象的四大特點(1)自 感 電 動 勢 總 是 阻 礙 導 體 中 原 電 流 的 變 化 。(2)通 過 線 圈 中 的 電 流 不 能 發(fā) 生 突 變 ， 只 能 緩 慢 變 化 。(3)電 流 穩(wěn) 定 時 ， 自 感 線 圈 就 相 當 于 普 通 導 體 。(4)線 圈 的 自 感 系 數(shù) 越 大 ， 自 感 現(xiàn) 象 越 明 顯 ， 自 感 電 動 勢 只 是 延緩 了 過 程 的 進 行 ， 但 它 不 能 使 過 程 停 止 ， 更 不 能 使 過 程 反 向 。 2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問題 與 線 圈 串 聯(lián) 的 燈 泡 與 線 圈

17、 并 聯(lián) 的 燈 泡電 路 圖通 電 時 電 流 逐 漸 增 大 ， 燈 泡 逐漸 變 亮 電 流 突 然 增 大 ， 然 后 逐 漸 減 小 達 到 穩(wěn) 定斷 電 時 電 流 逐 漸 減 小 ， 燈 泡 逐 漸 變 暗 ， 電 流 方 向 不 變 電 路 中 穩(wěn) 態(tài) 電 流 為 I1、 I2： 若 I2 I1，燈 泡 逐 漸 變 暗 ； 若 I2I1， 燈 泡 閃 亮 后逐 漸 變 暗 。 兩 種 情 況 燈 泡 中 電 流 方 向 均改 變 【例1】 如 圖 所 示 的 電 路 中 ， 電 源 的 電 動 勢 為 E， 內(nèi) 阻 為 r， 電 感線 圈 L的 直 流 電 阻 不 計 ， 電

18、阻 R的 阻 值 大 于 燈 泡 D的 阻 值 。 在 t0時 刻 閉 合 開 關 S， 經(jīng) 過 一 段 時 間 后 ， 在 t t1時 刻 斷 開 S。 下 列 表示 A、 B兩 點 間 電 壓 UAB隨 時 間 t變 化 的 圖 象 中 ， 正 確 的 是 ( ) 答案B 【例2】 (多 選 )如 圖 所 示 是 高 頻 焊 接 原 理 示 意 圖 。 線 圈 中 通 以 高頻 變 化 的 電 流 時 ， 待 焊 接 的 金 屬 工 件 中 就 產(chǎn) 生 感 應 電 流 ， 感 應電 流 通 過 焊 縫 產(chǎn) 生 大 量 熱 量 ， 將 金 屬 熔 化 ， 把 工 件 焊 接 在 一 起 ，而

19、 工 件 其 他 部 分 發(fā) 熱 很 少 。 以 下 說 法 正 確 的 是 ( )A.電 流 變 化 的 頻 率 越 高 ， 焊 縫 處 的 溫 度 升 高 得 越 快B.電 流 變 化 的 頻 率 越 低 ， 焊 縫 處 的 溫 度 升 高 得 越 快C.工 件 上 只 有 焊 縫 處 溫 度 升 得 很 高 是 因 為 焊 縫 處 的 電 阻 小 D.工 件 上 只 有 焊 縫 處 溫 度 升 得 很 高 是 因 為 焊 縫 處 的 電 阻 大 答案AD 要點三電磁阻尼和電磁驅(qū)動電 磁 阻 尼 與 電 磁 驅(qū) 動 的 比 較 電 磁 阻 尼 電 磁 驅(qū) 動不同點 成 因 由 于 導 體

20、在 磁 場 中 運 動 而產(chǎn) 生 感 應 電 流 ， 從 而 使 導體 受 到 安 培 力 由 于 磁 場 運 動 引 起 磁 通 量 的 變 化 而產(chǎn) 生 感 應 電 流 ， 從 而 使 導 體 受 到 安培 力效 果 安 培 力 的 方 向 與 導 體 運 動方 向 相 反 ， 阻 礙 導 體 運 動 導 體 受 安 培 力 的 方 向 與 導 體 運 動 方向 相 同 ， 推 動 導 體 運 動能 量 轉 化 導 體 克 服 安 培 力 做 功 ， 其他 形 式 的 能 轉 化 為 電 能 ，最 終 轉 化 為 內(nèi) 能 由 于 電 磁 感 應 ， 磁 場 能 轉 化 為 電 能 ，通 過

21、 安 培 力 做 功 ， 電 能 轉 化 為 導 體的 機 械 能 ， 而 對 外 做 功相 同 點 兩 者 都 是 電 磁 感 應 現(xiàn) 象 ， 都 遵 循 楞 次 定 律 ， 都 是 安 培 力 阻 礙 引起 感 應 電 流 的 導 體 與 磁 場 間 的 相 對 運 動 。 【例3】 (多 選 )磁 電 式 儀 表 的 線 圈 通 常 用 鋁 框 作 骨 架 ， 把 線 圈 繞在 鋁 框 上 ， 這 樣 做 的 目 的 是 ( )A.防 止 渦 流 而 設 計 的 B.利 用 渦 流 而 設 計 的C.起 電 磁 阻 尼 的 作 用 D.起 電 磁 驅(qū) 動 的 作 用解析線圈通電后，在安培

22、力作用下，發(fā)生轉動，鋁框隨之轉動，并切割磁感線產(chǎn)生感應電流，就是渦流。渦流阻礙線圈的轉動，使線圈偏轉后盡快停下來，所以，這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用，B、C選項正確。答案BC 精 練 題 組 1.(2016浙江寧波選考模擬)如 圖 所 示 是 研 究 自 感 實 驗 的 實 物 電 路 ，L1、 L2是 兩 個 規(guī) 格 相 同 的 小 燈 泡 ， L為 自 感 線 圈 ， 閉 合 開 關 S，調(diào) 節(jié) 滑 動 變 阻 器 R， 使 兩 個 燈 泡 的 亮 度 相 同 ， 然 后 斷 開 開 關 S，則 ( ) A.閉 合 開 關 S， L1、 L2都 逐 漸 變 亮B.閉 合 開 關

23、 S， L2立 刻 變 亮 ， L1逐 漸 變 亮C.閉 合 開 關 S穩(wěn) 定 后 ， L仍 有 自 感 電 動 勢D.閉 合 開 關 S穩(wěn) 定 后 ， 斷 開 S， L沒 有 自 感 電 動 勢解析L1與線圈相連，閉合開關后線圈發(fā)生自感，L1逐漸變亮，L2與滑動變阻器相連，閉合開關后，L2立刻變亮，選項A錯誤，B正確；自感現(xiàn)象在開關閉合和斷開的時候發(fā)生，電路穩(wěn)定后，線圈沒有自感電動勢，選項C、D錯誤。答案B 2.如 圖 所 示 ， 在 光 滑 絕 緣 水 平 面 上 ， 有 一鋁 質(zhì) 圓 形 金 屬 球 以 一 定 的 初 速 度 通 過 有界 勻 強 磁 場 ， 則 從 球 開 始 進 入

24、 磁 場 到 完全 穿 出 磁 場 過 程 中 (磁 場 寬 度 大 于 金 屬 球 的 直 徑 )， 小 球 ( )A.整 個 過 程 勻 速B.進 入 磁 場 過 程 中 球 做 減 速 運 動 ， 穿 出 過 程 做 加 速 運 動C.整 個 過 程 都 做 勻 減 速 運 動D.穿 出 時 的 速 度 一 定 小 于 初 速 度解析小球在進入和穿出磁場時都有渦流產(chǎn)生，要受到阻力，即電磁阻尼作用，所以穿出時的速度一定小于初速度。答案D 3.如 圖 所 示 ， 蹄 形 磁 鐵 的 兩 極 間 ， 放 置 一 個 線圈 abcd， 磁 鐵 和 線 圈 都 可 以 繞 OO轉 動 ， 磁 鐵如

25、 圖 示 方 向 轉 動 時 ， 線 圈 的 運 動 情 況 是 ( )A.俯 視 ， 線 圈 順 時 針 轉 動 ， 轉 速 與 磁 鐵 相 同B.俯 視 ， 線 圈 逆 時 針 轉 動 ， 轉 速 與 磁 鐵 相 同C.線 圈 與 磁 鐵 轉 動 方 向 相 同 ， 但 轉 速 小 于 磁 鐵 轉 速D.線 圈 靜 止 不 動 解析本題“原因”是磁鐵有相對線圈的運動，“效果”便是線圈要阻礙兩者的相對運動，但線圈阻止不了磁鐵的運動，線圈只好跟著磁鐵同向轉動，但轉速小于磁鐵轉速，如果二者轉速相同，就沒有相對運動，線圈就不會轉動，故選項C正確。答案C 4.(多 選 )(2016杭二中期末)如 圖

26、 所 示 電 路 中 ， L是 自 感 系 數(shù) 足 夠 大的 線 圈 ， 它 的 電 阻 可 忽 略 不 計 ， D1和 D2是 兩 個 完 全 相 同 的 小 燈泡 。 則 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( )A.K閉 合 瞬 間 ， 兩 燈 同 時 亮 ， 以 后 D 1熄 滅 ， D2變 亮B.K閉 合 瞬 間 ， D1先 亮 ， D2后 亮 ， 最 后 兩 燈 亮 度 一 樣C.K斷 開 時 ， 兩 燈 都 亮 一 下 再 慢 慢 熄 滅D.K斷 開 時 ， D2立 即 熄 滅 ， D1亮 一 下 再 慢 慢 熄 滅 解析K閉合瞬間，由于通過線圈的電流變大，在線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增加，此時刻電感線圈可看做斷路，此時電流通過兩個燈泡而同時發(fā)光；當電路穩(wěn)定后，由于線圈的電阻為零，故燈泡D1被線圈短路而熄滅，而D2變的更亮，選項A正確，B錯誤；K斷開時，D2立即熄滅，而由于線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，自感電動勢在L和D1中形成新的回路，故使得D1亮一下再慢慢熄滅，選項D正確，C錯誤；故選A、D。答案AD