高三一輪復習法拉第電磁感應定律自感渦流解析

1、第2講法拉第電磁感應定律自感渦流 法拉第電磁感應定律(考綱要求) 【思維驅動】(2011廣東卷，15)將閉合多匝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(shù)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答案 C【知識存盤】1感應電動勢(1)概念：在 中產生的電動勢；(2)產生條件：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 判斷電磁感應現(xiàn)象 磁通量 無關 楞次定律 右手定則 磁通量的

2、變化率 閉合電路歐姆 Blv 【思維驅動】在如圖9-2-1所示的電路中，A1和A2是兩個相同的燈泡，線圈L的自感系數(shù)足夠大，電阻可以忽略不計下列說法中正確的是()A合上開關S時，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮B斷開開關S時，A1和A2都要過一會兒才熄滅C斷開開關S時，A2閃亮一下再熄滅D斷開開關S時，流過A2的電流方向向右自感、渦流(考綱要求) 圖9-2-1 解析合上開關S時，線圈L中產生的自感電動勢阻礙電流增大，并且阻礙作用逐漸變小直至為零，故A2先亮，A1后亮，最后一樣亮選項A正確斷開開關S時，線圈L中產生的自感電動勢阻礙電流減小，因電路穩(wěn)定時通過A1和A2的電流大小相等，故斷開開關S時，

3、A1和A2都逐漸熄滅，流過A2的電流方向向左選項B正確，C、D錯誤答案AB電流 自感電動勢 (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單位：亨利(H)，1 mH H,1 H H.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 ，這種電流像水的漩渦所以叫渦流 感應電流 大小匝數(shù)103106圖9-2-2 答案C答案B 3應用法拉第電磁感應定律求解問題的一般步驟(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考點二導體切割磁感線產生感應電動勢的計算【典例2】 (20

4、12四川卷，20)半徑為a右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a的導體直桿，單位長度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個內部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B.桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，桿的位置由確定，如圖9-2-3所示則()圖9-2-3 答案AD【變式跟蹤2】 如圖9-2-4所示，水平放置的U形框架上接一個阻值為R0的電阻，放在垂直紙面向里的、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，一個半徑為L、質量為m的半圓形硬導體AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由靜止開始運動距離d后速度達到v，半圓形硬導體AC的電阻為r，其余電阻不計下

5、列說法正確的是()圖9-2-4 答案BD 借題發(fā)揮1理解EBlv的“四性”(1)正交性：本公式是在一定條件下得出的，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(4)相對性：EBlv中的速度v是導體相對磁場的速度，若磁場也在運動，應注意速度間的相對關系備課札記 命題熱點14電磁感應中的圖象問題命題專家評述考情分析2012年，在全國各地高考試卷中電磁感應中的圖象問題共考查了4處，其中圖象的選擇2處；給定圖象分析相關的物理量1處；由給定的電磁感應過程畫圖象1處高考題型：主要是選擇題，也有計算

6、題，做圖題常考類型1由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象；2由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量閱卷教師叮嚀易失分點1由于疏忽把物理量的正負判斷錯誤；2把物理量的關系分析錯誤；3忽視了圖象的橫軸表示的物理量而錯選答案，如有些題目橫軸表示位移x，仍當作時間t導致出錯應對策略1電磁感應圖象問題的求解的關鍵弄清初始條件，正、負方向的對應，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達式，進出磁場的轉折點是解題的關鍵2一般解題步驟(1)明確圖象的種類，即是B-t圖還是-t圖，或者是E-t圖、I-t圖等(2)分析電磁感應的具體過程判斷對應的圖象是否分段，共分幾段(3)用右手定則或楞次定律確定感應電流

7、的方向(4)結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律寫出函數(shù)關系式(5)根據(jù)函數(shù)關系式，進行數(shù)學分析(6)畫圖象或判斷圖象. 高考佐證(2012福建卷，18)如圖9-2-5所示，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合若取磁鐵中心O為坐標原點，建立豎直向下為正方向的x軸，則下圖中最能正確反映環(huán)中感應電流i隨環(huán)心位置坐標x變化的關系圖象是()圖9-2-5 解析閉合銅環(huán)在下落過程中穿過銅環(huán)的磁場方向始終向上，磁通量先增加后減少，由楞次定律可判斷感應電流的方向要發(fā)生變化，D項錯誤；因穿過閉合銅環(huán)的磁通量的變化率不是均勻變化，

8、所以感應電流隨x的變化關系不可能是線性關系，A項錯誤；銅環(huán)由靜止開始下落，速度較小，所以穿過銅環(huán)的磁通量的變化率較小，產生的感應電流的最大值較小，過O點后，銅環(huán)的速度增大，磁通量的變化率較大，所以感應電流的反向最大值大于正向最大值，故B項正確，C項錯誤答案B【預測1】 如圖9-2-6所示，一帶鐵芯線圈置于豎直懸掛的閉合鋁框右側，與線圈相連的導線abcd內有水平向里變化的磁場下列哪種變化磁場可使鋁框向左偏離()圖9-2-6 答案A【預測2】 某學生設計了一個驗證法拉第電磁感應定律的實驗，實驗裝置如圖9-2-7甲所示在大線圈中放置一個小線圈，大線圈與多功能電源連接多功能電源輸入到大線圈的電流i1的

9、周期為T，且按圖乙所示的規(guī)律變化，電流i1將在大線圈的內部產生變化的磁場，該圖9-2-7 磁場磁感應強度B與線圈中電流i1的關系為Bki1(其中k為常數(shù))小線圈與電流傳感器連接，并可通過計算機處理數(shù)據(jù)后繪制出小線圈中感應電流i2隨時間t變化的圖象若僅將多功能電源輸出電流變化的頻率適當增大，則下圖所示各圖象中可能正確反映i2t變化的是(下圖中分別以實線和虛線表示調整前、后的i2t圖象)()解析由題圖乙知電流i1隨時間線性變化，再由Bki1知磁場也隨時間線性變化，則通過線圈的磁通量也隨時間線性變化，線圈中產生恒定的電動勢與感應電流，A、B皆錯誤當頻率加大后，磁通量變化率加大，產生的感應電動勢與感應

10、電流加大，C錯誤，D正確答案D一、自感現(xiàn)象1某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關S和電池組E，用導線將它們連接成如圖9-2-8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(shù)較大圖9-2-8解析從實物連接圖中可以看出，線圈L與小燈泡并聯(lián)，斷開開關S時，小燈泡A中原來的電流立即消失，線圈L與小燈泡組成閉合電路，由于自感，線圈中的電流逐漸變小，使小

11、燈泡中的電流變?yōu)榉聪蚯遗c線圈中電流相同，小燈泡未閃亮說明斷開S前，流過線圈的電流較小，原因可能是線圈電阻偏大，故選項C正確答案C圖9-2-9 答案BD3如圖9-2-10所示，一由均勻電阻絲折成的正方形閉合線框abcd，置于磁感應強度方向垂直紙面向外的有界勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，線框bc邊與磁場左右邊界平行若將該線框以不同的速率從圖示位置分別從磁場左、右邊界勻速拉出直至全部離開磁場，在此過程中()圖9-2-10 A流過ab邊的電流方向相反Bab邊所受安培力的大小相等C線框中產生的焦耳熱相等D通過電阻絲某橫截面的電荷量相等答案D4一導線彎成如圖9-2-11所示的閉合線圈，圖甲中線圈以速度v

12、向左勻速進入磁感應強度為B的勻強磁場，從線圈進入磁場開始到完全進入磁場為止圖乙中線圈以OO為軸從圖示位置(線圈平面與磁場平行)在磁感應強度為B的勻強磁場中勻速轉動下列結論正確的是()圖9-2-11 A圖甲中，感應電動勢先增大后減小B圖甲中，感應電動勢的最大值EBrvC圖乙中，線圈開始轉動時感應電動勢最大D圖乙中，線圈開始轉動時由于穿過線圈的磁通量為零，故感應電動勢最小答案AC三、電磁感應中的圖象問題5在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一個面積不變的單匝金屬圓形線圈，規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖9-2-12甲所示，取線圈中磁場方向向上為正，當磁感應強度B隨時間t如圖乙變化時，下列選項中能正確表示線圈中感應電流變化的