高考物理一輪復習 第九章 第2單元 法拉第電磁感應定律 自感和渦流課件.ppt

必考部分 第九章電磁感應 第2單元法拉第電磁感應定律自感和渦流 網控基礎點提煉命題源 一 法拉第電磁感應定律1 感應電動勢 1 感應電動勢 在 中產生的電動勢 產生感應電動勢的那部分導體就相當于 導體的電阻相當于 2 感應電流與感應電動勢的關系 遵循 定律 即E U外 U內或 純電阻電路 讀讀教材 2 法拉第電磁感應定律 1 內容 閉合電路中感應電動勢的大小 跟穿過這一電路的 成正比 2 公式 E 3 方向 與 方向相同 用 或 定律判斷 三 自感與渦流1 自感現(xiàn)象 1 概念 由于導體本身的 變化而產生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感 由于自感而產生的感應電動勢叫做 2 表達式 E 3 自感系數L的影響因素 由線圈本身決定 與線圈的 形狀 以及是否有鐵芯等因素有關 2 渦流當線圈中的電流發(fā)生變化時 在它附近的任何導體中都會產生 這種電流像水中的旋渦 所以叫渦流 1 電磁阻尼 當導體在磁場中運動時 感應電流會使導體受到 安培力的方向總是 導體的相對運動 2 電磁驅動 如果磁場相對于導體轉動 在導體中會產生 使導體受到安培力的作用 安培力使導體運動起來 感應電流安培力阻礙感應電流 1 將多匝閉合線圈置于僅隨時間變化的磁場中 線圈平面與磁場方向垂直 關于線圈中產生的感應電動勢和感應電流 下列表述正確的是 A 感應電動勢的大小與線圈的匝數無關B 穿過線圈的磁通量越大 感應電動勢越大C 穿過線圈的磁通量變化越快 感應電動勢越大D 感應電流產生的磁場方向與原磁場方向始終相同 練練基礎 題組一 法拉第電磁感應定律 解析 感應電動勢的大小與磁通量變化率成正比 與匝數成正比 而與磁通量及磁通量變化量無關 A B錯誤 C正確 感應電流產生的磁場方向與原磁場方向可能相同 也可能相反 D錯誤 2 如圖甲所示 電路的左側是一個電容為C的電容器 電路的右側是一個環(huán)形導體 環(huán)形導體所圍的面積為S 在環(huán)形導體中有一垂直紙面向里的勻強磁場 磁感應強度的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示 則在0 t0時間內電容器 3 如圖所示 在豎直向下的勻強磁場中 將一水平放置的金屬棒ab以水平速度v0拋出 設在整個過程中 棒的方向不變且不計空氣阻力 則在金屬棒運動過程中產生的感應電動勢大小變化情況是 A 越來越大B 越來越小C 保持不變D 無法判斷 題組二 導體棒切割磁感線的感應電動勢 題組三 自感與渦流 解析 由通電自感現(xiàn)象可知 合上開關 b先亮 a后亮 穩(wěn)定后b比a更亮一些 選項A錯誤 B正確 由斷電自感現(xiàn)象可知 斷開開關 a b都逐漸熄滅 選項C D錯誤 6 機場的安檢門可以利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品 安檢門中接有線圈 線圈中通以交變電流 關于其工作原理 以下說法正確的是 A 人身上攜帶的金屬物品會被地磁場磁化 在線圈中產生感應電流B 人體在線圈交變電流產生的磁場中運動 產生感應電動勢并在金屬物品中產生感應電流C 線圈產生的交變磁場不會在金屬物品中產生交變的感應電流D 金屬物品中感應電流產生的交變磁場會在線圈中產生感應電流 小思考微總結 研細核心點練透經典題 考點一法拉第電磁感應定律的應用 調研1 如圖 a 所示 一個阻值為R 匝數為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路 線圈的半徑為r1 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場 磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖 b 所示 圖線與橫 縱軸的截距分別為t0和B0 導線的電阻不計 在0至t1時間內 求 1 通過電阻R1上的電流大小和方向 2 通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產生的熱量 試題調研 解題探究 1 流過R1的電流是恒定的 還是變化的 提示 由于磁場均勻減小 感應電動勢不變 所以電流不變 提示 S指磁場的面積 在本題中磁場面積與線圈面積不同 名師歸納點題破疑 1 1 2014 四川理綜 多選 如圖所示 不計電阻的光滑U形金屬框水平放置 光滑 豎直玻璃擋板H P固定在框上 H P的間距很小 質量為0 2kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間 與金屬框接觸良好并圍成邊長為1m的正方形 其有效電阻為0 1 此時在整個空間加方向與水平面成30 角且與金屬桿垂直的勻強磁場 磁感應強度隨時間變化規(guī)律是B 0 4 0 2t T 圖示磁場方向為正方向 框 擋板和桿不計形變 則 A t 1s時 金屬桿中感應電流方向從C到DB t 3s時 金屬桿中感應電流方向從D到CC t 1s時 金屬桿對檔板P的壓力大小為0 1ND t 3s時 金屬桿對擋板H的壓力大小為0 2N 類題練熟 1 2 2015 山東臨沂一模 多選 如圖所示 螺線管匝數n 1000匝 橫截面積S 10cm2 螺線管導線電阻r 1 電阻R 4 磁感應強度B隨時間變化的圖象如圖所示 以向右為正方向 下列說法正確的是 A 通過電阻R的電流是交變電流B 感應電流的大小保持不變C 電阻R兩端的電壓為6VD C點的電勢為4 8V 1 公式E Blv的使用條件 1 勻強磁場 2 B l v三者相互垂直 3 如不垂直 用公式E Blvsin 求解 為B與v方向間的夾角 考點二導體棒切割磁感線的感應電動勢 2 對公式E Blv的理解 1 瞬時性 的理解若v為瞬時速度 則E為瞬時感應電動勢 若v為平均速度 則E為平均感應電動勢 即E Bl 2 切割的 有效長度 公式中的l為有效切割長度 即導體與v垂直的方向上的投影長度 如圖所示a b c三種情況導體棒有效切割長度相同 感應電動勢相同 3 相對性 的理解E Blv中的速度v是相對于磁場的速度 若磁場也運動 應注意速度間的相對關系 試題調研 答案 1 0 4V 2 0 8A 3 F 0 1 0 0128t即水平外力隨時間均勻增加 名師歸納點題破疑 類題練熟 答案 見解析 1 自感電動勢的作用 當導體自身的電流發(fā)生變化時 產生自感電動勢 阻礙電流變化 但不能阻止電流變化的趨勢 增加或減少 起到延時作用 1 如果導體中原來的電流是增大的 自感電動勢就要阻礙原來電流的增大 2 如果導體中原來的電流是減小的 自感電動勢就要阻礙原來電流的減小 考點三通電自感與斷電自感 2 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 3 通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變 通電自感中 電流是逐漸變大 斷電自感中 電流是逐漸變小 此時線圈可等效為 電源 該 電源 與其他電路元件形成回路 調研3 如圖所示的電路中 L是一個自感系數很大 直流電阻不計的線圈 D1 D2和D3是三個完全相同的燈泡 E是內阻不計的電源 在t 0時刻 閉合開關S 電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關S 規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1 D2的電流方向為正方向 分別用I1 I2表示流過D1和D2的電流 則下列選項中能定性描述電流I隨時間t變化關系的是 試題調研 解題探究 1 開關閉合瞬間 通過D1和D2的電流如何變化 提示 由于D1和線圈串聯(lián) D1中電流逐漸增大 而D2中電流立刻達到最大值 2 電路穩(wěn)定后 D1和D2中電流有何關系 提示 由于線圈電阻不計 電路穩(wěn)定后D1中電流大小是D2中電流的2倍 方向相同 3 開關斷開瞬間 D1中電流如何變化 D2中電流如何變化 提示 開關斷開后 D1中電流逐漸減小 最后熄滅 D2中電流先增大后逐漸減小 最后熄滅 D2和D3會出現(xiàn) 閃亮 一下的現(xiàn)象 解析 在t 0時刻 閉合開關S 流過D1的電流I1由零逐漸增大 穩(wěn)定后達到某個值 而流過D2和D3的電流I2瞬間達到穩(wěn)定值 方向都為正方向 電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關S 流過D1的電流I1方向保持不變 而大小逐漸減小 沒有突變且方向為正方向 而流過D2的電流I2方向為負方向 大小等于流過D1的電流I1并逐漸減小 故綜合分析可知C項正確 答案 C 自感中 閃亮 與 不閃亮 問題 名師歸納點題破疑 3 1 某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象 自己找來帶鐵芯的線圈L 小燈泡A 開關S和電池組E 用導線將它們連接成如圖所示的電路 檢查電路后 閉合開關S 小燈泡發(fā)光 再斷開開關S 小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象 雖經多次重復 仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象 他冥思苦想找不出原因 你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 A 電源的內阻較大B 小燈泡電阻偏大C 線圈電阻偏大D 線圈的自感系數較大 類題練熟 解析 閉合開關S 電路穩(wěn)定燈泡正常發(fā)光時 如果電感線圈L中的電阻比燈泡的電阻大 則電感線圈L中的電流IL比燈泡A中的電流IA小 當開關S斷開 則由于自感現(xiàn)象 L和A構成回路使L和A中的電流從IL開始減小 因此不可能看到小燈泡閃亮的現(xiàn)象 C項正確 3 2 2015 南通調研 如圖所示 A B C是3個完全相同的燈泡 L是一個自感系數較大的線圈 直流電阻可忽略不計 則 A S閉合時 A燈立即亮 然后逐漸熄滅B S閉合時 B燈立即亮 然后逐漸熄滅C 電路接通穩(wěn)定后 3個燈亮度相同D 電路接通穩(wěn)定后 S斷開時 C燈立即熄滅 解析 因線圈L的自感系數較大且直流電阻可忽略不計 S閉合時 A燈立即亮 然后逐漸熄滅 A正確 S閉合時 B燈先不太亮 然后變亮 B錯誤 電路接通穩(wěn)定后 B C燈亮度相同 A燈不亮 C錯誤 電路接通穩(wěn)定后 S斷開時 C燈逐漸熄滅 D錯誤 求解感應電動勢的幾種常用方法 答案 10s 本類問題中的恒量與變量必須分清楚 導體不動 磁場發(fā)生變化 產生感應電動勢 由于變化率是定值 因此E I均為恒量 但ab桿受到的安培力隨磁場的增強而增大 根據受力分析判斷出重物剛好離開地面的臨界條件 多維思考技法提煉 針對訓練2 多選 如圖所示是圓盤發(fā)動機的示意圖 銅盤安裝在水平的銅軸上 它的邊緣正好在兩磁極之間 兩塊銅片C D分別與轉動軸和銅盤的邊緣接觸 若銅盤半徑為L 勻強磁場的磁感應強度為B 回路的總電阻為R 從左往右看 銅盤以角速度 沿順時針方向勻速轉動 則