高考物理一輪復(fù)習(xí) 9.2法拉第電磁感應(yīng)定律、自感和渦流

1、第二講法拉第電磁感應(yīng)定律、自感和渦流,回扣教材 夯實(shí)基礎(chǔ) 落實(shí)考點(diǎn),基礎(chǔ)自主溫故,一、法拉第電磁感應(yīng)定律 考點(diǎn)自清 1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)概念：在中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 (2)產(chǎn)生條件：穿過(guò)回路的發(fā)生變化，與電路是否閉合 (3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用或,電磁感應(yīng)現(xiàn)象,電源,磁通量,無(wú)關(guān),楞次定律,右手定則,磁通量的變化率,伏特,基礎(chǔ)自測(cè) 1將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是() A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，

2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同,答案：C,Blv,Blvsin,基礎(chǔ)自測(cè) 2如圖所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個(gè)電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面一根金屬棒與導(dǎo)軌成角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)當(dāng)金屬棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí)，通過(guò)電阻R的電流是(,答案：D,三、自感、渦流 考點(diǎn)自清 1互感現(xiàn)象 兩個(gè)互相靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的現(xiàn)象 2自感現(xiàn)象 (1)定義：由于通過(guò)導(dǎo)體自身的而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,磁場(chǎng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),電流發(fā)生變化,自感現(xiàn)象,圈數(shù),鐵芯,103

3、 H,3渦流、電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng) 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生 ，這種電流像水的旋渦，所以叫渦流 (1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到 ，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng) (2)電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生 使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái) 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用 的原理工作的,感應(yīng)電流,安培力,感應(yīng)電流,電磁驅(qū)動(dòng),解析：自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化率，與電流的變化量無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)電流的變化率一定時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)跟自感系數(shù)成正比，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；同一導(dǎo)體，其自感系數(shù)不變，自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比，故選項(xiàng)D正

4、確 答案：D,考點(diǎn)深析 拓展延伸 詳講精練,考點(diǎn)探究講練,1磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的區(qū)別,2013年江蘇卷)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場(chǎng)垂直已知線圈的匝數(shù)N100，邊長(zhǎng)ab1.0 m、bc0.5 m，電阻r2 .磁感應(yīng)強(qiáng)度B在01 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T在15 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到0.2 T，取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向求,例 1,1)0.5 s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向； (2)在15 s內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q； (3)在05 s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q,答案】(1)10 Vabcda(2)10 C(3)100 J,如圖甲

5、所示，一個(gè)阻值為R，匝數(shù)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)域存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線的電阻不計(jì)求0至t1時(shí)間內(nèi),變式訓(xùn)練 1,1)通過(guò)電阻R1的電流大小和方向； (2)通過(guò)電阻R1的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量,1導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線 對(duì)于導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算式EBlv，應(yīng)從以下幾個(gè)方面理解和掌握 (1)公式使用條件 本公式是在一定條件下得出的，除了磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，還需B、l、v三者相互垂直實(shí)際問(wèn)題中當(dāng)它們不相互垂直

6、時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算，公式可表示為EBlvsin，為B與v方向的夾角,2)使用范圍 導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線時(shí)，若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即EBlv.若v為瞬時(shí)速度，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (3)有效性 公式中的l為有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)體與v垂直方向上的投影長(zhǎng)度例如，求圖中MN兩點(diǎn)間的電動(dòng)勢(shì)時(shí)，有效長(zhǎng)度分別為,2導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓環(huán)內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)體棒MN以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左端勻速滑動(dòng)到右端電路中固定電阻為R，其余電阻不計(jì)，試求MN從圓環(huán)的左端滑動(dòng)到右端的過(guò)程中電阻R上的電流的最大值及通過(guò)的電

7、荷量,例 2,思路指導(dǎo)】導(dǎo)體棒勻速向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線，導(dǎo)體棒所處的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)體的切割有效長(zhǎng)度不斷變化，當(dāng)有效切割長(zhǎng)度最大時(shí)，電路有最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則此時(shí)電阻R上的電流最大；當(dāng)求解導(dǎo)體棒從左端移動(dòng)到右端時(shí)通過(guò)R的電荷量時(shí)，應(yīng)用平均電流I和時(shí)間t的乘積求解,變式訓(xùn)練 2,答案：A,磁場(chǎng)在xOy平面內(nèi)的分布如圖所示，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0，方向垂直于xOy平面，相鄰磁場(chǎng)區(qū)域的磁場(chǎng)方向相反，每個(gè)同向磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為L(zhǎng)0，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)若在磁場(chǎng)所在區(qū)間內(nèi)放置一由n匝線圈組成的矩形線框abcd，線框的bcLB、abL，LB略大于L0，總電阻為R，線框始終保持靜止求,例

8、3,1)線框中產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)大小和導(dǎo)線中的電流大小； (2)線框所受安培力的大小和方向,思路指導(dǎo)】解題時(shí)要注意切割磁感線的導(dǎo)體所處在的磁場(chǎng)的方向和大小，由右手定則判斷產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，從而確定整個(gè)電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，解題需要抓住關(guān)鍵信息并挖掘相關(guān)信息，本題中LB略大于L0這一信息是要讓學(xué)生清楚ab邊和cd邊處于不同方向的磁場(chǎng)中，線框始終靜止，但磁場(chǎng)向右做勻速運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于磁場(chǎng)不動(dòng)，線框向左勻速運(yùn)動(dòng)切割磁感線，線框中產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)應(yīng)包括ab邊和cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而線框的總電動(dòng)勢(shì)取決于兩邊產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；線框所受安培力的大小和方向，要以整個(gè)線框?yàn)檠芯繉?duì)象，分析整個(gè)線框

9、各個(gè)邊受安培力的矢量和,如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，存在著兩個(gè)大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與斜面垂直，兩磁場(chǎng)的寬度MJ和JG均為L(zhǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框恰好以速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，線框又恰好以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)則下列說(shuō)法正確的是(,變式訓(xùn)練 3,答案：CD,1對(duì)通電自感和斷電自感的比較,2.對(duì)自感現(xiàn)象的深層理解 (1)通電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加且與電流方向相反，此時(shí)含線圈L的支路相當(dāng)于斷開 (2)斷電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相同，

10、在與線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當(dāng)于電源，它提供的電流從原來(lái)的IL逐漸變小但流過(guò)燈A的電流方向與原來(lái)相反 (3)自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過(guò)程的進(jìn)行，但它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向,如圖所示的甲、乙兩個(gè)電路，電感線圈的自感系數(shù)足夠大，且直流電阻不可忽略，閉合開關(guān)S，待電路達(dá)到穩(wěn)定后，燈泡均能發(fā)光現(xiàn)將開關(guān)S斷開，這兩個(gè)電路中燈泡亮度的變化情況可能是(,例 4,A甲電路中燈泡將漸漸變暗 B甲電路中燈泡將先變得更亮，然后漸漸變暗 C乙電路中燈泡將漸漸變暗 D乙電路中燈泡將先變得更亮，然后漸漸變暗,思路指導(dǎo)】甲乙兩電路的不同在于燈泡與電感線圈串聯(lián)還是燈泡跟定值電阻串聯(lián)，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)燈泡亮度如何變化取決于

11、線圈的自感作用，通過(guò)燈泡的電流怎樣變化，而斷開S瞬間，線圈的自感電流是在線圈中原來(lái)穩(wěn)定狀態(tài)下電流的基礎(chǔ)上逐漸減小，由于電路的連接方式不同，自感現(xiàn)象發(fā)生后通過(guò)燈泡的電流是在以電感線圈為電源的基礎(chǔ)上發(fā)生，依據(jù)這些知識(shí)結(jié)合具體電路的特點(diǎn)解決此題,解析】開關(guān)S斷開后，甲電路中的線圈L、燈泡和定值電阻R組成閉合回路，回路中的電流從斷開開關(guān)S前通過(guò)線圈L或者燈泡的電流大小開始逐漸變小到零，所以甲電路中燈泡并不閃亮，而是漸漸變暗，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；同理，乙電路中的線圈L、燈泡和定值電阻R也組成閉合回路，回路中的電流從斷開開關(guān)S前通過(guò)線圈L的電流大小開始逐漸變小到零，如果斷開開關(guān)S前通過(guò)線圈L的電流小于通過(guò)

12、燈泡的電流，燈泡將逐漸變暗，反之，如果通過(guò)線圈L的電流大于通過(guò)燈泡的電流，燈泡將先變得更亮，然后漸漸變暗，所以選項(xiàng)C、D均有可能 【答案】ACD,在如圖所示的電路中，兩個(gè)靈敏電流計(jì)G1和G2的零點(diǎn)都在刻度盤中央，當(dāng)電流從“”接線柱流入時(shí)，指針向右擺；電流從“”接線柱流入時(shí)，指針向左擺在電路接通后再斷開的瞬間，下列說(shuō)法中符合實(shí)際情況的是(,變式訓(xùn)練 4,AG1表指針向左擺，G2表指針向右擺 BG1表指針向右擺，G2表指針向左擺 CG1、G2表的指針都向左擺 DG1、G2表的指針都向右擺 解析：在接通開關(guān)后兩電流表電流均由正接線柱流入，指針向右偏，當(dāng)開關(guān)斷開的瞬間，由于線圈的自感作用，電流表G1中

13、電流方向不變，所以指針仍向右偏，但通過(guò)G2的電流方向從負(fù)接線柱流入，所以G2的指針向左偏，故選項(xiàng)B正確 答案：B,思想方法 技巧運(yùn)用 提升素養(yǎng),學(xué)科素養(yǎng)提升,電磁感應(yīng)中的“桿導(dǎo)軌”模型 “桿導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問(wèn)題是高考命題熱點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)多，題目綜合性強(qiáng)，物理情景變化復(fù)雜，導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜，桿的運(yùn)動(dòng)可分為勻速、勻變速、非勻變速等,2013年安徽卷)如圖所示，足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為0.5 m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1 .一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 ，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10 m/s2，sin370.6)(,例 5,A2.5 m/s1 WB5 m/s1 W C7.5 m/s9 W D15 m/s9 W 【思路指導(dǎo)】導(dǎo)體棒最初受到重力、摩擦力、導(dǎo)軌的支持力沿導(dǎo)軌下滑，在下滑過(guò)程導(dǎo)體棒切割磁感線、通電導(dǎo)軌 和小燈泡形成閉合電路，導(dǎo)體棒中有感應(yīng)電流，從而受到安培力作用