高三物理一輪復(fù)習(xí)課件電磁感應(yīng)感生電動(dòng)勢(shì)

高中物理解題模型高中物理

一輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)（2/9）高中物理

一輪復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)（2/9）1楞次定律2電磁感應(yīng)定律3電路分析4線框模型5單桿模型6雙桿模型7功能及動(dòng)量8圖像問題9電磁感應(yīng)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)：電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)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)于電源；條件：只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；與電路是否閉合無關(guān)；演示實(shí)驗(yàn)：感應(yīng)電流的大小與磁通量變化的快慢（磁通量的變化率）有關(guān)；相關(guān)知識(shí)：2.法拉第電磁感應(yīng)定律：內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。注意：公式中Δφ取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。結(jié)合楞次定律拓廣到任意情況：磁通量變化的三種情況：①線圈面積不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化：②磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈面積變化：③磁感應(yīng)強(qiáng)度和線圈面積都改變：公式：N匝線圈：表達(dá)式：電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）相關(guān)知識(shí)：3.感生電動(dòng)勢(shì)：平均值（割線斜率）：瞬時(shí)值（切線斜率）：BtOB1B2BSBS渦旋電場(chǎng)：①由變化的磁場(chǎng)激發(fā)；②無源場(chǎng)，電場(chǎng)線閉合；③非保守場(chǎng)，沒有電勢(shì)的概念；電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）【例題1】（1）單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示，圖線為正弦曲線的一部分，則(

)A．在t＝0時(shí)刻，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大B．在t＝1×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．在t＝2×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D．在0～2×10－2s時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零總結(jié)：1.根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向；2.計(jì)算感生電動(dòng)勢(shì)的大小，理解平均感生電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)感生電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別；（2）如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌間距d＝10cm，導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。每根導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌間部分的電阻均為R＝1.0Ω。用長(zhǎng)度L＝20cm的絕緣絲線將兩棒系住，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，t＝0時(shí)刻磁場(chǎng)方向豎直向下，絲線剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài)，此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示。不計(jì)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，整個(gè)過程中絲線未被拉斷。求：①0～2.0s的時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小與方向；②t＝1.0s時(shí)刻絲線的拉力大小。BC①②電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）【例題2】（1）三個(gè)用同樣的細(xì)導(dǎo)線做成的剛性閉合線框，正方形線框的邊長(zhǎng)與圓線框的直徑相等，圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長(zhǎng)相等，如圖所示。把它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化的同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框所在平面均與磁場(chǎng)方向垂直，正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為I1、I2和I3。判斷：電流大小關(guān)系；總結(jié)：1.計(jì)算感應(yīng)電流注意電動(dòng)勢(shì)及導(dǎo)體電阻的確定；2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的疊加可按照感應(yīng)電流方向進(jìn)行判定；（2）將一根絕緣硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為S1，小圓面積均為S2，垂直線圈平面方向有一隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=B0+kt，B0和k均為常量。求：線圈中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??；（3）如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內(nèi)部形成方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=kt的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在內(nèi)部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d（d?r）。求：圓管的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小及熱功率；電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）【例題3】（1）圓形均勻分布的磁場(chǎng)半徑為R，磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻增加，⊿B/⊿t=k。求：空間的感生電場(chǎng)的分布情況；總結(jié)：1.渦旋電場(chǎng)對(duì)帶電體做功與路徑有關(guān)，非保守場(chǎng)；2.渦旋電場(chǎng)不存在電勢(shì)及電勢(shì)能說法；××××BRr2r1Ⅰ.當(dāng)r1<R時(shí)：Ⅱ.當(dāng)r2>R時(shí)：ⅠⅡⅢ（2）空間存在圓形均勻分布的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻增加，⊿B/⊿t=k（k>0）。在磁場(chǎng)區(qū)域存在a、b兩點(diǎn)，且到磁場(chǎng)圓心O的距離均為r，圓心角為θ，沿圖示三種路徑移動(dòng)帶電量為+q的點(diǎn)電荷。求：感生電場(chǎng)對(duì)該電荷所做的功；ab××××BOθ路徑Ⅰ：路徑Ⅱ：路徑Ⅲ：電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）【例題4】電子感應(yīng)加速器工作原理如圖所示（上圖為側(cè)視圖、下圖為真空室的俯視圖），它主要有上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。當(dāng)電磁鐵繞組通以變化電流時(shí)，產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，穿過真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量隨時(shí)間變化，這時(shí)真空盒空間內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場(chǎng)，電子將在渦旋電場(chǎng)作用下得到加速。在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大過程中，將產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是在水平面內(nèi)一系列沿順時(shí)針方向的同心圓，同一條電場(chǎng)線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，渦旋電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系與勻強(qiáng)電場(chǎng)相同。設(shè)被加速的電子被“約束”在半徑為r的圓周上運(yùn)動(dòng)。整個(gè)圓面區(qū)域內(nèi)存在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的關(guān)系式為：B=kt。①求電子所在圓周上的感生電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小；②若電子離開電子槍時(shí)的速度為v0，求電子被加速一圈后的速度大??；③在①條件下，為維持電子在恒定軌道上加速，需在軌道邊緣處外加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)Br，求電子軌道處的磁場(chǎng)Br與軌道內(nèi)的磁場(chǎng)B滿足什么關(guān)系；④電磁鐵通入正弦交變電流，一個(gè)周期內(nèi)電子能被加速幾次？總結(jié)：1.力電綜合題，掌握牛頓第二定律與功能關(guān)系的應(yīng)用；2.注意運(yùn)動(dòng)合成與分解，洛倫茲力提供向心力；①②③④0~T/4：電子能被加速電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）例題1例題2例題3例題4【例題1】（1）單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖所示，圖線為正弦曲線的一部分，則(

)A．在t＝0時(shí)刻，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大B．在t＝1×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．在t＝2×10－2s時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D．在0～2×10－2s時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零（2）如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌間距d＝10cm，導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。每根導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌間部分的電阻均為R＝1.0Ω。用長(zhǎng)度L＝20cm的絕緣絲線將兩棒系住，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，t＝0時(shí)刻磁場(chǎng)方向豎直向下，絲線剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài)，此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示。不計(jì)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，整個(gè)過程中絲線未被拉斷。求：①0～2.0s的時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小與方向；②t＝1.0s時(shí)刻絲線的拉力大小。BC①②電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）例題1例題2例題3例題4【例題2】（1）三個(gè)用同樣的細(xì)導(dǎo)線做成的剛性閉合線框，正方形線框的邊長(zhǎng)與圓線框的直徑相等，圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長(zhǎng)相等，如圖所示。把它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化的同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框所在平面均與磁場(chǎng)方向垂直，正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為I1、I2和I3。判斷：電流大小關(guān)系；（2）將一根絕緣硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為S1，小圓面積均為S2，垂直線圈平面方向有一隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=B0+kt，B0和k均為常量。求：線圈中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大?。唬?）如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內(nèi)部形成方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=kt的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在內(nèi)部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為ρ、高度為h、半徑為r、厚度為d（d?r）。求：圓管的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小及熱功率；電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）例題1例題2例題3例題4【例題3】（1）圓形均勻分布的磁場(chǎng)半徑為R，磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻增加，⊿B/⊿t=k。求：空間的感生電場(chǎng)的分布情況；（2）空間存在圓形均勻分布的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻增加，⊿B/⊿t=k。在磁場(chǎng)區(qū)域存在a、b兩點(diǎn)，且到磁場(chǎng)圓心O的距離均為r，圓心角為θ，沿圖示三種路徑移動(dòng)帶電量為+q的點(diǎn)電荷。求：感生電場(chǎng)對(duì)該電荷所做的功；××××BRr2r1Ⅰ.當(dāng)r1<R時(shí)：Ⅱ.當(dāng)r2>R時(shí)：abⅠⅡⅢ××××BOθ路徑Ⅰ：路徑Ⅱ：路徑Ⅲ：電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）例題1例題2例題3例題4【例題4】電子感應(yīng)加速器工作原理如圖所示（上圖為側(cè)視圖、下圖為真空室的俯視圖），它主要有上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。當(dāng)電磁鐵繞組通以變化電流時(shí)，產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，穿過真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量隨時(shí)間變化，這時(shí)真空盒空間內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場(chǎng)，電子將在渦旋電場(chǎng)作用下得到加速。在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大過程中，將產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是在水平面內(nèi)一系列沿順時(shí)針方向的同心圓，同一條電場(chǎng)線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，渦旋電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系與勻強(qiáng)電場(chǎng)相同。設(shè)被加速的電子被“約束”在半徑為r的圓周上運(yùn)動(dòng)。整個(gè)圓面區(qū)域內(nèi)存在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的關(guān)系式為：B=kt。①求電子所在圓周上的感生電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小；②若電子離開電子槍時(shí)的速度為v0，求電子被加速一圈后的速度大小；③在①條件下，為維持電子在恒定軌道上加速，需在軌道邊緣處外加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)Br，求電子軌道處的磁場(chǎng)Br與軌道內(nèi)的磁場(chǎng)B滿足什么關(guān)系；④電磁鐵通入正弦交變電流，一個(gè)周期內(nèi)電子能被加速幾次？①②③④0~T/4：電子能被加速電磁感應(yīng)

—電磁感應(yīng)定律（上）本節(jié)重點(diǎn)：1.法拉第電磁感應(yīng)定律：閉合電路中感應(yīng)