物理總第十章 電磁感應(yīng) 第2課時 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流 教科版

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1、第第2 2課時法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流課時法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧核心探究核心探究演練提升演練提升 基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧 自主梳理自主梳理融會貫通融會貫通知識梳理知識梳理一、法拉第電磁感應(yīng)定律一、法拉第電磁感應(yīng)定律1.1.感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢(1)(1)概念概念:由由 產(chǎn)生的電動勢產(chǎn)生的電動勢.(2)(2)產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件:穿過回路的穿過回路的 發(fā)生改變發(fā)生改變,與電路是否閉合與電路是否閉合 .(3)(3)方向判斷方向判斷:感應(yīng)電動勢的方向用感應(yīng)電動勢的方向用 或或 判斷判斷.2.2.法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律(1)(1)內(nèi)容內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動勢的大小電路中感應(yīng)

2、電動勢的大小,跟穿過這個電路的跟穿過這個電路的 成正比成正比.(2)(2)公式公式:E=n ,:E=n ,其中其中n n為線圈匝數(shù)為線圈匝數(shù).(3)(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系:遵守閉合電路的遵守閉合電路的 定律定律,即即I=I=.電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)磁通量磁通量無關(guān)無關(guān)楞次定律楞次定律右手定則右手定則磁通量的變化率磁通量的變化率歐姆歐姆3.3.導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢知知知知識識識識解解解解讀讀讀讀(1 1)l l(1 1)l lLvtLvtBLvtBLvtBLvBLvvcosvcos vsinvsin BLvsinBLvsin (1

3、)(1)勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動:如圖如圖,導(dǎo)體棒以某一端點(diǎn)為軸導(dǎo)體棒以某一端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場中垂直于磁感線方向在勻強(qiáng)磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=BL=E=BL=(平均速度等于中點(diǎn)位置的線平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度速度 LL).).(2)(2)下面圖示情況下面圖示情況,a,b,c,da,b,c,d四段導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動勢各為多大四段導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動勢各為多大?EEa a=;E;Eb b=;E;Ec c=;E;Ed d=.導(dǎo)體導(dǎo)體b b向垂直于導(dǎo)體棒的方向運(yùn)動時向垂直于導(dǎo)體棒的方向運(yùn)動時,感應(yīng)電動勢最大感應(yīng)電動勢最大,最大是最大是 .BLvBLvB BL

4、Lv vB BL Lv vB BL Lv v拓拓拓拓展展展展思思思思考考考考(1)(1)(1)(1)如圖所示如圖所示如圖所示如圖所示,電動機(jī)啟動和正常工作時電流不同電動機(jī)啟動和正常工作時電流不同電動機(jī)啟動和正常工作時電流不同電動機(jī)啟動和正常工作時電流不同,為什么相同的電路電流會不同呢為什么相同的電路電流會不同呢為什么相同的電路電流會不同呢為什么相同的電路電流會不同呢?答案答案答案答案:因?yàn)殡妱訖C(jī)正常工作時因?yàn)殡妱訖C(jī)正常工作時因?yàn)殡妱訖C(jī)正常工作時因?yàn)殡妱訖C(jī)正常工作時,電動機(jī)線圈切割磁電動機(jī)線圈切割磁電動機(jī)線圈切割磁電動機(jī)線圈切割磁感線產(chǎn)生反電動勢感線產(chǎn)生反電動勢感線產(chǎn)生反電動勢感線產(chǎn)生反電動勢,

5、削弱了電源電動勢的作用削弱了電源電動勢的作用削弱了電源電動勢的作用削弱了電源電動勢的作用,故故故故正常工作時電流小正常工作時電流小正常工作時電流小正常工作時電流小.拓拓拓拓展展展展思思思思考考考考(2)(2)(2)(2)如圖所示如圖所示如圖所示如圖所示,若使若使若使若使abababab桿勻速運(yùn)動桿勻速運(yùn)動桿勻速運(yùn)動桿勻速運(yùn)動,切割磁感線產(chǎn)生了電流切割磁感線產(chǎn)生了電流切割磁感線產(chǎn)生了電流切割磁感線產(chǎn)生了電流,使使使使cdcdcdcd桿受桿受桿受桿受到安培力而向右做由靜止開始的運(yùn)動到安培力而向右做由靜止開始的運(yùn)動到安培力而向右做由靜止開始的運(yùn)動到安培力而向右做由靜止開始的運(yùn)動,會使會使會使會使ab

6、ababab桿中的電流怎樣變化桿中的電流怎樣變化桿中的電流怎樣變化桿中的電流怎樣變化?答案答案答案答案:cdcdcdcd桿形成的電動勢是反電動勢桿形成的電動勢是反電動勢桿形成的電動勢是反電動勢桿形成的電動勢是反電動勢,有削弱有削弱有削弱有削弱abababab桿產(chǎn)生的電動勢的作桿產(chǎn)生的電動勢的作桿產(chǎn)生的電動勢的作桿產(chǎn)生的電動勢的作用用用用,會使會使會使會使abababab中電流減小中電流減小中電流減小中電流減小,最終變?yōu)樽罱K變?yōu)樽罱K變?yōu)樽罱K變?yōu)?.0.0.0.二、自感、渦流二、自感、渦流1.1.自感自感(1)(1)概念概念:由于導(dǎo)體線圈本身的由于導(dǎo)體線圈本身的 變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象變化而引起

7、的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫做自感叫做自感.(2)(2)自感電動勢自感電動勢定義定義:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做 .表達(dá)式表達(dá)式:E:EL L=。(3)(3)自感系數(shù)自感系數(shù)L L相關(guān)因素相關(guān)因素:跟線圈的跟線圈的 、體積、體積、以及是否有鐵芯有關(guān)以及是否有鐵芯有關(guān).單位單位:亨利亨利(H),1(H),1 mHmH=H,1 H,1 HH=H.H.2.2.渦流渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時當(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)生在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生 ,這這種電流像水的旋渦種電流像水的旋渦,所以叫渦流所以叫渦流.電流電流自感電動勢自感電動勢匝數(shù)匝數(shù)形狀形狀感

8、應(yīng)電流感應(yīng)電流1010-3-31010-6-6自主檢測自主檢測1.1.思考判斷思考判斷(1)(1)磁通量變化越大磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大.(.()(2)(2)磁通量變化越快磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大.(.()(3)(3)磁場相對導(dǎo)體棒運(yùn)動時磁場相對導(dǎo)體棒運(yùn)動時,導(dǎo)體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢導(dǎo)體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.(.()(4)(4)線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)n n越多越多,磁通量越大磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大.(.()(5)(5)線圈中的電流越大線圈中的電流越大,自感系數(shù)也越大自感系數(shù)也越大.(.()(6)

9、(6)自感電動勢阻礙電流的變化自感電動勢阻礙電流的變化,但不能阻止電流的變化但不能阻止電流的變化.(.()答案答案:(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)(6)(6)2.2.(2018(2018惠州調(diào)研惠州調(diào)研)()(多選多選)如圖如圖(甲甲)所示所示,面積面積S=1 mS=1 m2 2的導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)通有垂的導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)通有垂直于圓平面向里的磁場直于圓平面向里的磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B隨時間隨時間t t變化的關(guān)系如圖變化的關(guān)系如圖(乙乙)所所示示(B(B取向里為正取向里為正),),以下說法正確的是以下說法正確的是()A.A.環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流環(huán)中

10、產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B.B.環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流C.C.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為1 V1 VD.D.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為2 V2 VACAC3.3.(2018(2018無錫模擬無錫模擬)如圖所示如圖所示,三個燈泡三個燈泡L L1 1,L,L2 2,L,L3 3的電阻關(guān)系為的電阻關(guān)系為R R1 1RR2 2RR3 3,電電感線圈感線圈L L的電阻可忽略的電阻可忽略,D,D為理想二極管為理想二極管,開關(guān)開關(guān)S S從閉合狀態(tài)突然斷開時從閉合狀態(tài)突然斷開時,下列下列判斷正確的是判斷正確的是()A.LA.

11、L1 1逐漸變暗逐漸變暗,L,L2 2,L,L3 3均先變亮均先變亮,然后逐漸變暗然后逐漸變暗B.LB.L1 1逐漸變暗逐漸變暗,L,L2 2立即熄滅立即熄滅,L,L3 3先變亮先變亮,然后逐漸變暗然后逐漸變暗C.LC.L1 1立即熄滅立即熄滅,L,L2 2,L,L3 3均逐漸變暗均逐漸變暗D.LD.L1 1,L,L2 2,L,L3 3均先變亮均先變亮,然后逐漸變暗然后逐漸變暗B B解解析析:開開關(guān)關(guān)S S處處于于閉閉合合狀狀態(tài)態(tài)時時,由由于于R R1 1RR2 2RII2 2II3 3,開開關(guān)關(guān)S S從從閉閉合合狀狀態(tài)態(tài)突突然然斷斷開開時時,L,L產(chǎn)產(chǎn)生生自自感感電電動動勢勢,由由于于二二極

12、極管管的的反反向向截截止止作作用用,L,L2 2立立即即熄熄滅滅,電電感感線線圈圈、L L1 1,L,L3 3組組成成閉閉合合回回路路,L,L1 1逐逐漸漸變變暗暗,通通過過L L3 3的的電電流流由由I I3 3變變?yōu)闉镮 I1 1,再再逐逐漸漸減小減小,故故L L3 3先變亮先變亮,然后逐漸變暗然后逐漸變暗,選項選項B B正確正確.核心探究核心探究 分類探究分類探究各個擊破各個擊破考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用【典例典例1 1】(2018(2018合肥校級模擬合肥校級模擬)()(多選多選)在如圖在如圖(甲甲)所示的電路中所示的電路中,螺線管匝數(shù)螺線

13、管匝數(shù)n=1 500n=1 500匝匝,橫截面積橫截面積S=20 cmS=20 cm2 2.螺線管導(dǎo)線電阻螺線管導(dǎo)線電阻r=1.0,Rr=1.0,R1 1=4.0,R=4.0,R2 2=5.0,=5.0,C=30F.C=30F.在一段時間內(nèi)在一段時間內(nèi),穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B按如圖按如圖(乙乙)所示的規(guī)所示的規(guī)律變化律變化.則下列說法中正確的是則下列說法中正確的是()A.A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1.2 V1.2 VB.B.閉合閉合S,S,電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電電路中的電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電C.C.電路中

14、的電流穩(wěn)定后電路中的電流穩(wěn)定后,電阻電阻R R1 1的電功率為的電功率為5 51010-2-2W WD.SD.S斷開后斷開后,流經(jīng)流經(jīng)R R2 2的電荷量為的電荷量為1.81.81010-5-5C CADAD方法技巧方法技巧 應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律注意點(diǎn)應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律注意點(diǎn)多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.導(dǎo)導(dǎo)學(xué)學(xué)號號 58826210 58826210 法法拉拉第第電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)定定律律的的理理解解(2018(2018山山東東棗棗莊莊檢檢測測)如如圖圖(甲甲)所所示示,圓圓形形線線圈圈垂垂直直放放在在勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場里里,第第1 1 s s內(nèi)內(nèi)磁磁場場方方向向指指向向紙紙里里,如如圖圖(乙乙

15、).).若若磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度大大小小隨隨時時間間變變化化的的關(guān)關(guān)系系如如圖圖(甲甲).).那那么么,下下面面關(guān)關(guān)于于線線圈圈中中感感應(yīng)電流的說法正確的是應(yīng)電流的說法正確的是()A.A.在第在第1 s1 s內(nèi)感應(yīng)電流增大內(nèi)感應(yīng)電流增大,電流方向?yàn)轫槙r針電流方向?yàn)轫槙r針B.B.在第在第2 s2 s內(nèi)感應(yīng)電流減小內(nèi)感應(yīng)電流減小,電流方向?yàn)槟鏁r針電流方向?yàn)槟鏁r針C.C.在第在第3 s3 s內(nèi)感應(yīng)電流大小不變內(nèi)感應(yīng)電流大小不變,電流方向?yàn)轫槙r針電流方向?yàn)轫槙r針D.D.在第在第4 s4 s內(nèi)感應(yīng)電流大小不變內(nèi)感應(yīng)電流大小不變,電流方向?yàn)轫槙r針電流方向?yàn)轫槙r針C C2.2.法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用法拉第

16、電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用(2016(2016北京卷北京卷,16),16)如圖所示如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有勻強(qiáng)磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)兩個導(dǎo)體圓環(huán)a,ba,b,磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B隨時間均勻增隨時間均勻增大大.兩圓環(huán)半徑之比為兩圓環(huán)半徑之比為21,21,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為E Ea a和和E Eb b,不考慮兩不考慮兩圓環(huán)間的相互影響圓環(huán)間的相互影響.下列說法正確的是下列說法正確的是()A.EA.Ea aEEb b=41,=41,感應(yīng)電流均沿逆時針方向感應(yīng)電流均沿逆時針方向B.EB.Ea aEEb b=41,=4

17、1,感應(yīng)電流均沿順時針方向感應(yīng)電流均沿順時針方向C.EC.Ea aEEb b=21,=21,感應(yīng)電流均沿逆時針方向感應(yīng)電流均沿逆時針方向D.ED.Ea aEEb b=21,=21,感應(yīng)電流均沿順時針方向感應(yīng)電流均沿順時針方向B B考點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算考點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算公式公式E=E=BLvBLv的的“四性四性”1.1.正交性正交性:公式是在一定條件下得出的公式是在一定條件下得出的,除磁場為勻強(qiáng)磁場外除磁場為勻強(qiáng)磁場外,還需還需B,L,vB,L,v三者互三者互相垂直相垂直.2.2.瞬時性瞬時性:若若v v為瞬時速度為瞬時速度,則則E E為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電

18、動勢為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢.3.3.有效性有效性:公式中的公式中的L L為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度.即導(dǎo)體與即導(dǎo)體與v v垂直方向上的投垂直方向上的投影長度影長度.如圖中有效長度分別為如圖中有效長度分別為:4.4.相對性相對性:公式中的速度公式中的速度v v是導(dǎo)體相對磁場的速度是導(dǎo)體相對磁場的速度,若磁場也在運(yùn)動若磁場也在運(yùn)動,應(yīng)注意速應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系度間的相對關(guān)系.【典例典例2 2】(2017(2017江蘇卷江蘇卷,13),13)如圖所示如圖所示,兩條相距兩條相距d d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)水平面內(nèi),其右端接一阻值為其右端接一阻值

19、為R R的電阻的電阻.質(zhì)量為質(zhì)量為m m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上,其左側(cè)其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQMNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B、方向豎直向下、方向豎直向下.當(dāng)該磁場區(qū)當(dāng)該磁場區(qū)域以速度域以速度v v0 0勻速地向右掃過金屬桿后勻速地向右掃過金屬桿后,金屬桿的速度變?yōu)榻饘贄U的速度變?yōu)関.v.導(dǎo)軌和金屬桿的電導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計阻不計,導(dǎo)軌光滑且足夠長導(dǎo)軌光滑且足夠長,桿在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保桿在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸持良好接觸.求求:(1)MN(1)MN剛掃過金屬桿時剛掃過金屬桿時,桿中感

20、應(yīng)電流的大小桿中感應(yīng)電流的大小I;I;(2)MN(2)MN剛掃過金屬桿時剛掃過金屬桿時,桿的加速度大小桿的加速度大小a;a;(3)PQ(3)PQ剛要離開金屬桿時剛要離開金屬桿時,感應(yīng)電流的功率感應(yīng)電流的功率P.P.審題圖示審題圖示 反思總結(jié)反思總結(jié) (1)(1)在應(yīng)用公式在應(yīng)用公式E=E=BLvBLv求解電動勢時求解電動勢時,其中其中“v”v”為相對于磁場的速為相對于磁場的速度大小度大小.(2)(2)求解切割類電磁感應(yīng)中電流、安培力、電功、電功率、加速度、動量、求解切割類電磁感應(yīng)中電流、安培力、電功、電功率、加速度、動量、動能等物理量時動能等物理量時,牛頓運(yùn)動定律、功能關(guān)系、動能定理及直流電路

21、規(guī)律同樣牛頓運(yùn)動定律、功能關(guān)系、動能定理及直流電路規(guī)律同樣適用適用.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.轉(zhuǎn)動切割轉(zhuǎn)動切割(2016(2016全國全國卷卷,20)(,20)(多選多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片兩銅片P,QP,Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸.圓盤圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B B中中.圓盤旋轉(zhuǎn)時圓盤旋轉(zhuǎn)時,關(guān)于流過電阻關(guān)于流過電阻R R的電流的電流,下列說下列說法正確的是法正確的是()A.A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大

22、小恒定則電流大小恒定B.B.若從上向下看若從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則電流沿則電流沿a a到到b b的方向流動的方向流動C.C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變?nèi)魣A盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化則電流方向可能發(fā)生變化D.D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼娜魣A盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼? 2倍倍,則電流在則電流在R R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼纳系臒峁β室沧優(yōu)樵瓉淼? 2倍倍ABAB2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 58826211 58826211 含電容器的平動切割含電容器的平動切割(2018(2018山東濰坊質(zhì)檢山東濰坊質(zhì)檢)如圖所示如圖所示,平行光滑金屬導(dǎo)軌傾

23、斜放置平行光滑金屬導(dǎo)軌傾斜放置,與水平面間的夾角為與水平面間的夾角為,間距為間距為L,L,導(dǎo)軌上端與一電導(dǎo)軌上端與一電容為容為C C的電容器相連的電容器相連,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,B,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上方向垂直于導(dǎo)軌平面向上.質(zhì)量質(zhì)量為為m m的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上并由靜止釋放的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上并由靜止釋放,導(dǎo)軌足夠長導(dǎo)軌足夠長,則導(dǎo)體棒則導(dǎo)體棒()A.A.做變加速直線運(yùn)動做變加速直線運(yùn)動B.B.先做變加速直線運(yùn)動先做變加速直線運(yùn)動,再做勻速運(yùn)動再做勻速運(yùn)動C.C.做勻加速直線運(yùn)動且加速度大小為做勻加速直線運(yùn)動且加速度大小為gsingsin D.D.做勻加速直線運(yùn)

24、動且加速度大小為做勻加速直線運(yùn)動且加速度大小為D D考點(diǎn)三自感和渦流考點(diǎn)三自感和渦流1.1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)(1)(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化.(2)(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變通過線圈中的電流不能發(fā)生突變,只能緩慢變化只能緩慢變化.(3)(3)電流穩(wěn)定時電流穩(wěn)定時,自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體.(4)(4)線圈的自感系數(shù)越大線圈的自感系數(shù)越大,自感現(xiàn)象越明顯自感現(xiàn)象越明顯.自感電動勢只是延緩了過程的進(jìn)自感電動勢只是延緩了過程的進(jìn)行行,但它不能使過程停止但它不能使過程停止,更不能使過程反向更不能使過

25、程反向.2.2.自感中自感中“閃亮閃亮”與與“不閃亮不閃亮”問題問題與與與與線線線線圈串圈串圈串圈串聯(lián)聯(lián)聯(lián)聯(lián)的燈泡的燈泡的燈泡的燈泡與與與與線線線線圈并圈并圈并圈并聯(lián)聯(lián)聯(lián)聯(lián)的燈泡的燈泡的燈泡的燈泡電電電電路路路路圖圖圖圖通通通通電電電電時時時時電流逐漸增大電流逐漸增大電流逐漸增大電流逐漸增大,燈泡燈泡燈泡燈泡逐漸變亮逐漸變亮逐漸變亮逐漸變亮,直到穩(wěn)定直到穩(wěn)定直到穩(wěn)定直到穩(wěn)定電流突然增大電流突然增大電流突然增大電流突然增大,然后逐然后逐然后逐然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定漸減小達(dá)到穩(wěn)定漸減小達(dá)到穩(wěn)定漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷斷斷斷電電電電時時時時電流逐漸減小電流逐漸減小電流逐漸減小電流逐漸減小,燈泡燈泡燈泡燈泡逐漸

26、變暗逐漸變暗逐漸變暗逐漸變暗,電流方向電流方向電流方向電流方向不變不變不變不變?nèi)羧羧羧鬒 I I I2 2 2 2IIII1 1 1 1,燈泡逐燈泡逐燈泡逐燈泡逐漸變漸變漸變漸變暗暗暗暗;若若若若I I I I2 2 2 2IIII1 1 1 1,燈泡燈泡燈泡燈泡閃閃閃閃亮后亮后亮后亮后逐逐逐逐漸變漸變漸變漸變暗暗暗暗.兩種情況燈泡中兩種情況燈泡中兩種情況燈泡中兩種情況燈泡中電電電電流方流方流方流方向均改向均改向均改向均改變變變變【典典例例3 3】(2018(2018宜宜春春模模擬擬)如如圖圖所所示示,電電路路中中的的A,BA,B是是兩兩個個完完全全相相同同的的燈燈泡泡,L,L是是一一個個自自

27、感感系系數(shù)數(shù)很很大大、電電阻阻可可忽忽略略的的自自感感線線圈圈,C,C是是電電容容很很大大的的電電容容器器.當(dāng)當(dāng)開開關(guān)關(guān)S S斷開與閉合時斷開與閉合時,關(guān)于關(guān)于A,BA,B兩燈泡發(fā)光情況的說法兩燈泡發(fā)光情況的說法,其中正確的是其中正確的是()A.SA.S剛閉合瞬間剛閉合瞬間,B,B燈亮一下又逐漸變暗燈亮一下又逐漸變暗,A,A燈逐漸變亮燈逐漸變亮B.SB.S剛閉合瞬間剛閉合瞬間,A,A燈亮一下又逐漸變暗燈亮一下又逐漸變暗,B,B燈逐漸變亮燈逐漸變亮C.SC.S閉合足夠長時間后閉合足夠長時間后,A,A燈泡和燈泡和B B燈泡一樣亮燈泡一樣亮D.SD.S閉合足夠長時間后再斷開閉合足夠長時間后再斷開,B

28、,B燈立即熄滅燈立即熄滅,A,A燈逐漸熄滅燈逐漸熄滅B B核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 (1)S(1)S剛閉合時剛閉合時,電容器充電電容器充電,自感線圈阻礙電流增大自感線圈阻礙電流增大.(2)S(2)S閉合足夠長時間后閉合足夠長時間后,電容器支路無電流電容器支路無電流,自感線圈相當(dāng)于短路自感線圈相當(dāng)于短路.解解析析:S S剛剛閉閉合合后后,燈燈泡泡A A與與自自感感線線圈圈并并聯(lián)聯(lián),由由于于自自感感阻阻礙礙電電流流的的增增大大,所所以以A A燈燈亮亮一一下下,然然后后逐逐漸漸熄熄滅滅,B,B燈燈與與電電容容器器并并聯(lián)聯(lián),由由于于電電容容器器充充電電,所所以以B B燈燈逐逐漸漸變變亮亮.故故A A錯錯誤誤,

29、B,B正正確確;S;S閉閉合合足足夠夠長長時時間間后后,C,C中中無無電電流流,相相當(dāng)當(dāng)于于斷斷路路,L,L相相當(dāng)當(dāng)于于短短路路,所所以以B B燈很亮燈很亮,而而A A燈不亮燈不亮.故故C,DC,D錯誤錯誤.方法總結(jié)方法總結(jié) 解決自感問題的三個技巧解決自感問題的三個技巧【針針對對訓(xùn)訓(xùn)練練】(2018(2018太太原原模模擬擬)電電磁磁爐爐熱熱效效率率高高達(dá)達(dá)90%,90%,爐爐面面無無明明火火,無無煙煙無無廢廢氣氣,“,“火火力力”強(qiáng)強(qiáng)勁勁,安安全全可可靠靠,如如圖圖所所示示是是描描述述電電磁磁爐爐工工作作原原理理的的示示意意圖圖,下下列列說說法法正正確確的的是是()A.A.當(dāng)恒定電流通過線圈

30、時當(dāng)恒定電流通過線圈時,會產(chǎn)生恒定磁場會產(chǎn)生恒定磁場,恒定磁場越強(qiáng)恒定磁場越強(qiáng),電磁爐加熱效果越好電磁爐加熱效果越好B.B.在鍋和電磁爐中間放一紙板在鍋和電磁爐中間放一紙板,則電磁爐不能起到加熱作用則電磁爐不能起到加熱作用C.C.電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋,主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差D.D.電磁爐通電線圈加交變電流后電磁爐通電線圈加交變電流后,在鍋底產(chǎn)生渦流在鍋底產(chǎn)生渦流,進(jìn)而發(fā)熱工作進(jìn)而發(fā)熱工作D D解析解析:電磁爐是通過鍋體中的渦流加熱的電磁爐是通過鍋體中的渦流加熱的,而鍋體中的渦流是由變化的磁而鍋體中的渦流是

31、由變化的磁場產(chǎn)生的場產(chǎn)生的,所加的電流是交流所加的電流是交流,不是直流不是直流,電流不恒定電流不恒定,故故A A錯誤錯誤,D,D正確正確.在在鍋和電磁爐中間放一紙板鍋和電磁爐中間放一紙板,不會影響電磁爐的加熱作用不會影響電磁爐的加熱作用,故故B B錯誤錯誤.金屬鍋金屬鍋?zhàn)陨砟軌虍a(chǎn)生渦流而直接加熱自身能夠產(chǎn)生渦流而直接加熱,但陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料但陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋屬于絕緣材料,里里面不會產(chǎn)生渦流面不會產(chǎn)生渦流,故故C C錯誤錯誤.演練提升演練提升 真題體驗(yàn)真題體驗(yàn)強(qiáng)化提升強(qiáng)化提升高考模擬高考模擬1.1.法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用(2017(2017天津卷天津卷,

32、3),3)如圖所示如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻導(dǎo)軌之間接有電阻R.R.金屬棒金屬棒abab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻減小時間均勻減小,abab始終保持靜止始終保持靜止,下列說法正確的是下列說法正確的是()A.abA.ab中的感應(yīng)電流方向由中的感應(yīng)電流方向由b b到到a aB.abB.ab中的感應(yīng)電流逐漸減小中的感應(yīng)電流逐漸減小C.abC.ab所受的安培力保持不變所受的安培力

33、保持不變D.abD.ab所受的靜摩擦力逐漸減小所受的靜摩擦力逐漸減小D D解解析析:根根據(jù)據(jù)楞楞次次定定律律,感感應(yīng)應(yīng)電電流流產(chǎn)產(chǎn)生生的的磁磁場場向向下下,再再根根據(jù)據(jù)安安培培定定則則,可可判判斷斷abab中中感感應(yīng)應(yīng)電電流流方方向向從從a a到到b,Ab,A錯錯誤誤;磁磁場場變變化化是是均均勻勻的的,根根據(jù)據(jù)法法拉拉第第電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)定定律律,感感應(yīng)應(yīng)電電動動勢勢恒恒定定不不變變,感感應(yīng)應(yīng)電電流流I I恒恒定定不不變變,B,B錯錯誤誤;安安培培力力F=BIL,F=BIL,由由于于I,LI,L不不變變,B,B減減小小,所所以以abab所所受受的的安安培培力力逐逐漸漸減減小小,根根據(jù)據(jù)力力的的

34、平平衡衡條條件件,靜靜摩摩擦擦力力逐逐漸減小漸減小,C,C錯誤錯誤,D,D正確正確.2.2.平動切割平動切割(2018(2018遵義模擬遵義模擬)()(多選多選)如圖所示如圖所示,阻值為阻值為R R的金屬棒從圖示位的金屬棒從圖示位置置abab分別以分別以v v1 1,v,v2 2的速度沿光滑水平導(dǎo)軌的速度沿光滑水平導(dǎo)軌(電阻不計電阻不計)勻速滑到勻速滑到abab位置位置,若若v v1 1vv2 2=12,=12,則在這兩次過程中則在這兩次過程中()A.A.回路電流回路電流I I1 1II2 2=12=12B.B.產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量Q Q1 1QQ2 2=14=14C.C.通過任一截面的電荷量

35、通過任一截面的電荷量q q1 1qq2 2=11=11D.D.外力的功率外力的功率P P1 1PP2 2=12=12ACAC3.3.自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象(2017(2017北京卷北京卷,19),19)圖圖1 1和圖和圖2 2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖路圖,L,L1 1和和L L2 2為電感線圈為電感線圈.實(shí)驗(yàn)時實(shí)驗(yàn)時,斷開開關(guān)斷開開關(guān)S S1 1瞬間瞬間,燈燈A A1 1突然閃亮突然閃亮,隨后逐漸變隨后逐漸變暗暗;閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S2 2,燈燈A A2 2逐漸變亮逐漸變亮,而另一個相同的燈而另一個相同的燈A A3 3立即變亮立即變亮,最終最終A A2 2與與A

36、 A3 3的亮的亮度相同度相同.下列說法正確的是下列說法正確的是()A.A.圖圖1 1中中,A,A1 1與與L L1 1的電阻值相同的電阻值相同B.B.圖圖1 1中中,閉合閉合S S1 1,電路穩(wěn)定后電路穩(wěn)定后,A,A1 1中電流大于中電流大于L L1 1中電流中電流C.C.圖圖2 2中中,變阻器變阻器R R與與L L2 2的電阻值相同的電阻值相同D.D.圖圖2 2中中,閉合閉合S S2 2瞬間瞬間,L,L2 2中電流與變阻器中電流與變阻器R R中電流相等中電流相等C C解解析析:圖圖1 1中中,開開關(guān)關(guān)S S1 1斷斷開開瞬瞬間間,燈燈A A1 1突突然然閃閃亮亮,隨隨后后逐逐漸漸變變暗暗,

37、說說明明電電路路穩(wěn)穩(wěn)定定時時I IL1L1IIA1A1,故故R RL1L1RRA1A1,選選項項A,BA,B錯錯誤誤;圖圖2 2中中,電電路路穩(wěn)穩(wěn)定定后后A A2 2與與A A3 3的的亮亮度度相相同同,說說明明兩兩支支路路電電流流相相等等,故故R=RR=RL2L2,選選項項C C正正確確,閉閉合合S S2 2瞬瞬間間,L,L2 2對對電電流流的的變變化化起起阻阻礙作用礙作用,L,L2 2所在支路的電流小于滑動變阻器所在支路的電流所在支路的電流小于滑動變阻器所在支路的電流,選項選項D D錯誤錯誤.4.4.電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)的的綜綜合合應(yīng)應(yīng)用用(2016(2016全全國國卷卷,24),24)如如圖

38、圖,兩兩固固定定的的絕絕緣緣斜斜面面傾傾角角均均為為,上上沿沿相相連連,兩兩細(xì)細(xì)金金屬屬棒棒abab(僅僅標(biāo)標(biāo)出出a a端端)和和cdcd(僅僅標(biāo)標(biāo)出出c c端端)長長度度均均為為L,L,質(zhì)質(zhì)量量分分別別為為2m2m和和m;m;用用兩兩根根不不可可伸伸長長的的柔柔軟軟輕輕導(dǎo)導(dǎo)線線將將它它們們連連成成閉閉合合回回路路abdcaabdca,并并通通過過固固定定在在斜斜面面上上沿沿的的兩兩光光滑滑絕絕緣緣小小定定滑滑輪輪跨跨放放在在斜斜面面上上,使使兩兩金金屬屬棒棒水水平平.右右斜斜面面上上存存在在勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場,磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度大大小小為為B,B,方方向向垂垂直直于于斜斜面面向向上上,已已知

39、知兩兩根根導(dǎo)導(dǎo)線線剛剛好好不不在在磁磁場場中中,回回路路電電阻阻為為R,R,兩兩金金屬屬棒棒與與斜斜面面間間的的動動摩摩擦擦因因數(shù)數(shù)均均為為,重力加速度大小為重力加速度大小為g.g.已知金屬棒已知金屬棒abab勻速下滑勻速下滑.求求:解析解析:(1)(1)設(shè)導(dǎo)線的張力的大小為設(shè)導(dǎo)線的張力的大小為T,T,右斜面對右斜面對abab棒的支持力的大小為棒的支持力的大小為N N1 1,作用在作用在abab棒上的安培力的大小為棒上的安培力的大小為F,F,左斜面對左斜面對cdcd棒的支持力大小為棒的支持力大小為N N2 2,對于對于abab棒棒,由力的由力的平衡條件得平衡條件得2mgsin=N2mgsin=

40、N1 1+T+F,+T+F,N N1 1=2mgcos =2mgcos 對于對于cdcd棒棒,同理有同理有mgsinmgsin+N+N2 2=T,=T,N N2 2=mgcosmgcos,聯(lián)立聯(lián)立式得式得F=F=mg(sinmg(sin-3cos).-3cos).答案答案:(1)mg(sin-3cos)(1)mg(sin-3cos)(1)(1)作用在金屬棒作用在金屬棒abab上的安培力的大小上的安培力的大小;(2)(2)金屬棒運(yùn)動速度的大小金屬棒運(yùn)動速度的大小.拓展增分拓展增分電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用的有關(guān)問題電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用的有關(guān)問題有關(guān)現(xiàn)代信息和有關(guān)現(xiàn)代信息和STSSTS問題中信息題問

41、題中信息題(命題背景有電磁爐、電子秤、電磁卡、電命題背景有電磁爐、電子秤、電磁卡、電磁焊接術(shù)、衛(wèi)星懸繩發(fā)電、磁懸浮列車等磁焊接術(shù)、衛(wèi)星懸繩發(fā)電、磁懸浮列車等)是高考命題的重點(diǎn)之一是高考命題的重點(diǎn)之一,解題策略解題策略是認(rèn)真審題是認(rèn)真審題,挖掘題干給定的信息挖掘題干給定的信息,靈活運(yùn)用給定的信息是解題的關(guān)鍵靈活運(yùn)用給定的信息是解題的關(guān)鍵.【示例示例】(2017(2017湖南長沙三模湖南長沙三模)隨著科技的不斷發(fā)展隨著科技的不斷發(fā)展,無線充電已經(jīng)進(jìn)入人無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線們的視線.小到手表、手機(jī)小到手表、手機(jī),大到電腦、電動汽車的充電大到電腦、電動汽車的充電,都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從理都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從理

42、論研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化論研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化.下圖給出了某品牌的無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)下圖給出了某品牌的無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式無線充電的原理圖方式無線充電的原理圖.關(guān)于無線充電關(guān)于無線充電,下列說法正確的是下列說法正確的是()A.A.無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)電流的磁效應(yīng)”B.B.只有將充電底座接到直流電源上才能對手機(jī)進(jìn)行充電只有將充電底座接到直流電源上才能對手機(jī)進(jìn)行充電C.C.接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同D.D.只要有無線充電底座只要有無線充

43、電底座,所有手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電所有手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電C C解析解析:由于題干給定的是無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式由于題干給定的是無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式,因此其工作原理因此其工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故故A A錯誤錯誤;當(dāng)充電設(shè)備通以恒定直流當(dāng)充電設(shè)備通以恒定直流,發(fā)射線圈不會產(chǎn)生交發(fā)射線圈不會產(chǎn)生交變磁場變磁場,那么不能夠正常使用那么不能夠正常使用,故故B B錯誤錯誤;接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同線圈中交變電流的頻率相同,故故C C正確正確;被充電手機(jī)內(nèi)部有一被充電手機(jī)內(nèi)部有一“接收線圈接收線圈”,與手機(jī)電池相連與手機(jī)電池相連,當(dāng)有交變磁場時當(dāng)有交變磁場時,則出現(xiàn)感應(yīng)電動勢則出現(xiàn)感應(yīng)電動勢,而普通手機(jī)無此功而普通手機(jī)無此功能能,不能夠利用無線充電設(shè)備進(jìn)行充電不能夠利用無線充電設(shè)備進(jìn)行充電,故故D D錯誤錯誤.