(人教通用版)2020高考物理 第10章 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件.ppt

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1、電磁感應(yīng),第 十 章,第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流,知識(shí)梳理自測(cè),1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)概念:在________________中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。 (2)產(chǎn)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用____________或____________判斷。,知識(shí)點(diǎn)1,法拉第電磁感應(yīng)定律,電磁感應(yīng)現(xiàn)象,磁通量,無關(guān),楞次定律,右手定則,磁通量的變化率,歐姆定律,Blv,1自感現(xiàn)象 (1)概念:由于導(dǎo)體本身的________變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。 (2)自感電動(dòng)勢(shì) 定義:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做_____

2、_________。 表達(dá)式:E________。 (3)自感系數(shù)L 相關(guān)因素:與線圈的________、形狀、________以及是否有鐵芯有關(guān)。 單位:亨利(H),1mH______H,1H______H。,知識(shí)點(diǎn)2,自感、渦流,電流,自感電動(dòng)勢(shì),大小,匝數(shù),103,106,2渦流 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____________,這種電流像水的漩渦,所以叫渦流。,感應(yīng)電流,思考:(1)穿過線圈的磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是否也越大? (2)利用EBlv推導(dǎo)出導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。,思維診斷: (

3、1)磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大。() (2)磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。() (3)磁通量的變化率描述的是磁通量變化的快慢。() (4)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)。() (5)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大,自感系數(shù)就越大。() (6)磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒中也能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(),,1關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律,下列說法正確的是() A線圈中的磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大 B線圈中的磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大 C線圈中的磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大 D線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的地方,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,B,2(多選)如

4、圖甲是一個(gè)電容器,電容器外殼上標(biāo)有“4.7F50V”字樣;圖乙是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)自感線圈,外殼上標(biāo)有“1H”字樣,下列有關(guān)該電容器和自感線圈的說法正確的是( ) A電容器的電容為4.71012F B自感線圈的自感系數(shù)為“1H” C電容器在20V的工作電壓下,其帶電荷量為9.4105C D自感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)大小與流過線圈的電流大小有關(guān),BC,D,C,解析金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬,不能用于食品生產(chǎn),不能防止細(xì)小的砂石顆?;烊胧称分校珹錯(cuò)誤;金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí),被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流,B錯(cuò)誤,C正確;探測(cè)過程中金屬探測(cè)器應(yīng)與被測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng),相對(duì)靜止時(shí)無法得到探測(cè)效果,D錯(cuò)誤。,核心考點(diǎn)突破,考點(diǎn)一,法拉第

5、電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用,例 1,BC,規(guī)律總結(jié): 求電荷量三法 (1)qIt(式中I為回路中的恒定電流、t為時(shí)間) 由于導(dǎo)體棒勻速切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使閉合回路中的電流恒定,根據(jù)電流定義式可知qIt。 閉合線圈中磁通量均勻增大或減小且回路中電阻保持不變,則電路中的電流I恒定,時(shí)間t內(nèi)通過線圈橫截面的電荷量qIt。,,(2018江蘇常州模擬)(多選)如圖所示,半徑為2r的彈性螺旋線圈內(nèi)有垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為r,已知彈性螺旋線圈的電阻為R,線圈與磁場(chǎng)區(qū)域共圓心,則以下說法中正確的是( ),類題演練 1 ,BC,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

6、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)正交性 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),還需B、l、v三者相互垂直。實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí),應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算,公式可為EBlvsin,為B與v方向間的夾角。,考點(diǎn)二,導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,(4)有效性 公式中的l為有效切割長(zhǎng)度,即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度。下圖中有效長(zhǎng)度分別為:,(2018河北衡水中學(xué)七調(diào))如圖甲所示,一個(gè)U形光滑足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上,電阻R10,其余電阻均不計(jì),兩導(dǎo)軌間的距離l0.2m,有一垂直于桌面向下并隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如

7、圖乙所示。一個(gè)電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng),在滑動(dòng)過程中保持與導(dǎo)軌兩邊垂直。在t0時(shí)刻,金屬桿緊靠在最左端,桿在外力的作用下以速度v0.5m/s向右做勻速運(yùn)動(dòng)。下列說法中正確的是() A當(dāng)t4s時(shí),穿過回路的磁通量為0.16Wb B當(dāng)t4s時(shí),電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E0.02V C當(dāng)t4s時(shí),金屬桿所受到的安培力的大小為8105N D在04s內(nèi),流過電阻R的感應(yīng)電流隨時(shí)間均勻增加,例 2,D,類題演練 2 ,C,1通電自感和斷電自感的比較,考點(diǎn)三,自感現(xiàn)象,2三點(diǎn)注意、三個(gè)技巧,(2018甘肅天水一中月考)如圖所示,A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡,L是自感系數(shù)較大的線圈,其直流電阻忽略不

8、計(jì)。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),下列說法正確的是() AA和B一起亮,然后A熄滅 BA和B一起亮,然后A逐漸熄滅 CA比B先亮,然后A熄滅 DB比A先亮,然后A逐漸變亮 解析當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),線圈L產(chǎn)生較大的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加,使A燈中電流逐漸變大,而B燈中電流立即變大,因此,B燈先亮,然后A燈逐漸變亮,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。,例 3,D,規(guī)律總結(jié): 通過線圈的電流不能發(fā)生突變,只能緩慢變化。,(2017江蘇泰興期末)如圖所示電路中,原先開關(guān)S閉合,電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),通過兩電阻的電流大小分別為I1、I2,已知R1R2,不計(jì)線圈L的直流電阻,A為理想電流表。在某一時(shí)刻t1突然斷開開關(guān)S,則通過電流

9、表的電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是(),類題演練 3 ,D,解析原先開關(guān)S閉合,電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),通過兩電阻的電流大小分別為I1、I2,斷開開關(guān),原來通過R1的電流I1立即消失,自感線圈阻礙自身電流變化,瞬間產(chǎn)生的感應(yīng)電流I2流過電阻R1,其方向與原來流過電阻R1的電流方向相反,該電流逐漸減小最后為0,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。,階段培優(yōu)微專題,電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用 電磁感應(yīng)現(xiàn)象與生活密切相關(guān),高考對(duì)這部分的考查更趨向于有關(guān)現(xiàn)代氣息和STS問題中信息題的考查。命題背景有電磁爐、電子秤、電磁卡、電磁焊接術(shù)、衛(wèi)星懸繩發(fā)電、磁懸浮列車等。,(2018江西撫州模擬)(多選)電磁爐采用感應(yīng)電流(渦

10、流)加熱的原理,通過電子線路產(chǎn)生交變磁場(chǎng),把鐵鍋放在爐面上時(shí),在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流以加熱食品等。它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。下列關(guān)于電磁爐的說法中正確的是( ),例 4,AD,A電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部 B電磁爐面板可采用金屬材料,通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品 C電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對(duì)食品加熱 D可以通過改變電子線路的頻率來改變電磁爐的功率 解析電磁爐面板如果用金屬材料制成,使用電磁爐時(shí),面板材料發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能,電磁爐面板要用絕緣材料制作,發(fā)熱部分為鐵鍋底部,如以陶瓷器皿等絕緣材料為鍋體,則不能產(chǎn)生渦流,起不到加熱作用,故A正確,B、C錯(cuò)誤

11、;鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)變化的頻率有關(guān),故D正確。,(2018山東淄博摸底)隨著新能源轎車的普及,無線充電技術(shù)得到進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用。一般給大功率電動(dòng)汽車充電時(shí)利用的是電磁感應(yīng)原理。如圖所示,由地面供電裝置(主要裝置是線圈和電源)將電能傳送至電動(dòng)車底部的感應(yīng)裝置(主要裝置是線圈),該裝置使用接收到的電能對(duì)車載電池進(jìn)行充電,供電裝置與車身接收裝置之間通過磁場(chǎng)傳送能量,由于電磁輻射等因素,其能量傳輸效率只能達(dá)到90%左右。無線充電樁一般采用平鋪式放置,用戶無需下車、無需插電即可對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電。目前,無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為1525cm,允許的錯(cuò)位誤差一般為15cm左右。下列說法正確的

12、是(),類題演練 4 ,B,A無線充電樁的優(yōu)越性之一是在百米開外也可以對(duì)電動(dòng)車快速充電 B車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 C車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是與地面供電線圈中電流的磁場(chǎng)方向相反 D若線圈均采用超導(dǎo)材料,則能量的傳輸效率有望達(dá)到100% 解析無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為1525cm,A錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律,車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,選項(xiàng)B正確;車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可能與地面供電線圈中電流的磁場(chǎng)方向相同,也可能相反,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于電磁輻射等因素,能量的傳輸效率不會(huì)達(dá)到100%,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,2

13、年高考模擬,,B,2(2017全國(guó)卷)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌,為了有效隔離外界震動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示,無擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上下及其左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(),A,,解析施加磁場(chǎng)來快速衰減STM的微小振動(dòng),其原理是電磁阻尼,在振動(dòng)時(shí)通過紫銅薄板的磁通量變化,紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,則其受到安培力作用,該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng),即促使其振動(dòng)衰減。方案A中,無論紫銅薄板上下振動(dòng)還是左右振動(dòng),通過它的磁通量都發(fā)生變化;

14、方案B中,當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),通過它的磁通量可能不變,當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí),通過它的磁通量不變;方案C中,紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí),通過它的磁通量可能不變;方案D中,當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí),紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知,對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是A。,,C,解析題圖1中,穩(wěn)定時(shí)通過A1的電流記為IL,通過L1的電流記為I1。S1斷開瞬間,A1突然變亮,可知ILI1,因此A1和L1電阻不相等,所以A、B錯(cuò)誤;題圖2中,閉合S2時(shí),由于自感作用,通過L2與A2的電流I2會(huì)逐漸增大,而通過R與A3的電流I3立即變大,因此電流不相等,所以D錯(cuò)誤;由于最終A2與A3亮度相同

15、,所以兩支路電流I相同,根據(jù)部分電路歐姆定律,兩支路電壓U與電流I均相同,所以兩支路電阻相同。由于A2、A3完全相同,故變阻器R與L2的電阻值相同,所以C正確。,4(2018天津理綜,12)真空管道超高速列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置。圖1是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型,圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,電阻忽略不計(jì)。ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長(zhǎng)度均為l、電阻均為R的金屬棒,通過絕緣材料固定在列車底部,并與導(dǎo)軌良好接觸,其間距也為l,列車的總質(zhì)量為m。列車啟動(dòng)前,ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,如圖1所示。為使列車啟動(dòng),需在M、N間連接電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源,電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)。列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉。,,圖1,,圖2,(1)要使列車向右運(yùn)行,啟動(dòng)時(shí)圖1中M、N哪個(gè)接電源正極,并簡(jiǎn)要說明理由。 (2)求剛接通電源時(shí)列車加速度a的大小。 (3)列車減速時(shí),需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)寬度和相鄰磁場(chǎng)間距均大于l。若某時(shí)刻列車的速度為v0,此時(shí)ab、cd均在無磁場(chǎng)區(qū)域,試討論:要使列車停下來,前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng)?,

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