高考物理一轮复习 9.2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件 新课标.ppt

《高考物理一轮复习 9.2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件 新课标.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 9.2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件 新课标.ppt（63页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1.感应电动势(1)概念：在 中产生的电动势；(2)产生条件：穿过回路的 发生改变，与电路是否闭合 (3)方向判断：感应电动势的方向用 或 判断第第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流讲法拉第电磁感应定律自感涡流电电磁感磁感应现应现象象磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律右手定则右手定则2021/8/11 星期三12法拉第电磁感应定律(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的 成正比(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守定律，即I .磁通量的变化率磁通量的变化率闭闭合合电电路欧姆路欧姆2021/8/11 星期三23导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时感应电动势可用E 求出，式中l

2、为导体切割磁感线的有效长度Blv2021/8/11 星期三31.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相关因素：与线圈的 、形状、以及是否有铁芯有关单位：亨利(H,1 mH H,1 H H)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 ，这种电流像水的漩涡所以叫涡流电电流流自感自感电动势电动势大小大小匝数匝数103106感感应电应电流流2021/8/11 星期三43电磁感应的重要应用(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

3、)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交流感应电动机就是利用 的原理工作的(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了 的推广应用 安培力安培力阻碍阻碍感感应电应电流流电电磁磁驱动驱动楞次定律楞次定律2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三71(2012安徽六校联考)图中ad所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是()A图a中回路产生的感应电动势恒定不变B图b中回路产生的感应电动势一直在变大C图c中回路在0t1时间内产生的感应电动势小于在t1t2时

4、间内产生的感应电动势D图d中回路产生的感应电动势先变小再变大2021/8/11 星期三8解析磁通量随时间t变化的图象中，斜率表示感应电动势，所以图a中不产生感应电动势，图b中产生恒定的感应电动势，图c中0t1时间内的感应电动势大于t1t2时间内的感应电动势，图d中感应电动势先变小再变大答案D2021/8/11 星期三9答案D2021/8/11 星期三103在匀强磁场中，有一个接有电容器的单匝导线回路，如图922所示，已知C30 F，L15 cm，L28 cm，磁场以5102 T/s的速率增加，则()A电容器上极板带正电，带电荷量为6105 CB电容器上极板带负电，带电荷量为6105 CC电容器

5、上极板带正电，带电荷量为6109 CD电容器上极板带负电，带电荷量为6109 C2021/8/11 星期三11答案C2021/8/11 星期三124如图923所示为一光滑轨道，其中MN部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在MN部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在P点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有()A金属环仍能上升到与P等高处B金属环最终将静止在最低点C金属环上升的最大高度与MN等高D金属环上升的最大高度一直在变小2021/8/11 星期三13解析金属环在进入磁场以及穿出磁场的过程中，都将产生涡流，机械能转化为内能，金属环的动能变小当金属

6、环只在磁场中运动时，不再产生涡流，最后将在MN之间来回运动，所以最后上升的最大高度与MN等高答案C2021/8/11 星期三145闭合回路由电阻R与导线组成，其内部磁场大小按Bt图变化，方向如图924所示，则回路中()A电流方向为逆时针方向B电流强度越来越大C磁通量的变化率恒定不变D产生的感应电动势越来越大2021/8/11 星期三15答案C 2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18【典例1】如图925甲所示，一个电阻值为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

7、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925乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计，求0至t1时间内，(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2021/8/11 星期三19答案答案见解析见解析2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21【变式1】(2011广西二模)如图926所示，边长为a、电阻为R的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在平面与磁感线垂直，经过t时间后转过120角，求：(1)线框内感应电流在t时间内的平均值；(2)转过120

8、角时感应电动势的瞬时值；(3)设线框电阻为R，则这一过程通过线框导线截面的电荷量2021/8/11 星期三222021/8/11 星期三232021/8/11 星期三242021/8/11 星期三25【典例2】如图927所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨abc，相距均为d1 m，导轨ac间横跨一质量为m1 kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触，棒的电阻r2，导轨的电阻忽略不计在导轨bc间接一电阻为R2 的灯泡，导轨ac间接一理想电压表整个装置放在磁感应强度B2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求：2021/8/11 星期三26

9、(1)若施加的水平恒力F8 N，则金属棒达到稳定时速度为多少？(2)若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5 m/s，则此时电压表的读数为多少？(3)若施加的水平外力功率恒为P20 W，经历t1 s时间，棒的速度达到2 m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？2021/8/11 星期三27答案(1)6 m/s(2)5 V(3)12 J2021/8/11 星期三28【变式2】如图928所示，一导线弯成闭合线圈，以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直平面向外线圈总电阻为R，从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止，下列结论正确的是()2021/8/11 星期三29答案B2

10、021/8/11 星期三30考点三自感现象、通电和断电自感的比较2021/8/11 星期三31现象在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A马上熄灭)原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于RLRA，使得流过A灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使A灯的发光功率

11、突然变大能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能2021/8/11 星期三32【典例3】如图929所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，灯L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()AS闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮BS闭合，L1不亮，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮2021/8/11 星期三33CS闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才熄灭DS闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更

12、亮；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才熄灭解析当S闭合，L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，L1和L2串接后与电源相连，L1和L2同时亮，随着L中电流的增大，L的直流电阻不计，L的分流作用增大，L1中的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2中的电流增大，L2灯变得更亮；当S断开，L2中无电流，立即熄灭，而线圈L将要维持本身的电流不变，L与L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再熄灭综上所述，选项D正确答案D2021/8/11 星期三34【变式3】(2010北京理综)在如图9210所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，

13、调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()2021/8/11 星期三35解析本题考查线圈的自感现象、电磁感应中的电流图象由题中给出的电路可知，电路由L与L1和L2与R两个支路并联，在t时刻，L1支路的电流因为有L的自感作用，所以i1由0逐渐增大，L2支路为纯电阻电路，i2不存在逐渐增大的过程，所以B正确；本题答案为B.答案B2021/8/11 星期三3612.电磁感应中的“杆导轨”模型(1)模型概述“杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道

14、具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点“杆导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂形式多变2021/8/11 星期三37(2)模型分类.单杆水平式2021/8/11 星期三38【例1】(2010天津理综，11)如图9211所示，质量m10.1 kg，电阻R10.3，长度l0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上框架质量m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2.

15、相距0.4 m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长电阻R20.1 的MN垂直于MM.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触当ab运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.2021/8/11 星期三39(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q0.1 J，求该过程ab位移x的大小2021/8/11 星期三40答案(1)6 m/s(2)1.1 m2021/8/11 星期三412021

16、/8/11 星期三42【例2】(2011上海单科，32)(14分)如图9212所示，电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s1.15 m，两导轨间距L0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R1.5 的电阻，磁感应强度B0.8 T的匀强磁场垂直轨道平面向上阻值r0.5，质量m0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Q10.1 J(取g10 m/s2)求：图图9212 2021/8/11 星期三432021/8/11 星期三442021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46一、公式EBlv的应用(高频考查)1(2

17、010全国，17改编)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是()A电压表记录的电压为5 mVB电压表记录的电压为10 mVC河南岸的电势较高D河北岸的电势较高2021/8/11 星期三47解析由EBlv4.510510029103(V)可知A、B项错误再由右手定则可判断河北岸电势高，故C项错误、D项正确答案D2021/8/11 星期三482(2011山东理综，21改编)如图9213所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大

18、小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时，下列说法错误的是()A穿过回路的磁通量为零B回路中感应电动势大小为2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同2021/8/11 星期三49解析由于两磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，且回路此时关于OO对称，因而此时穿过回路的磁通量为零，A项正确；ab、cd均切割磁感线，相当于两个电源，由右手定则知，回路中感应电流方向为逆时针，两电源串联，感应电动势为2Blv0，B项正确、C项错误

19、；由左手定则知ab、cd所受安培力方向均向左，D项正确答案C2021/8/11 星期三503(2010全国卷，18)如图9214，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b和下边界d水平在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平线圈从水平面a开始下落已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离若线圈下边刚通过水平面b、c(位于磁场中)和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd，则()AFdFcFbBFcFdFbFdDFcFbFd2021/8/11 星期三51答案D2021/8/11 星期三522021/8/11 星期三53答

20、案B2021/8/11 星期三545(2010浙江理综，19)半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图9215甲所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图9215乙所示在t0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒则以下说法正确的是()2021/8/11 星期三552021/8/11 星期三56答案A2021/8/11 星期三576(2011广东卷，15)将闭合多匝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

21、()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2021/8/11 星期三58答案C2021/8/11 星期三597(2011福建卷，17)如图9216所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()2021/8/11 星期三60答案B2021/8/11 星期三61单击此处进入单击此处进入 活页限时训练活页限时训练2021/8/11 星期三622021/8/11 星期三63