高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題十 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感課件

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1、第 2 講 法拉第電磁感應(yīng)定律自感考點 1法拉第電磁感應(yīng)定律1法拉第電磁感應(yīng)定律磁通量的變化率(1)內(nèi)容：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟_成正比(2)表達式：_，其中 n 為線圈的匝數(shù)tEn(3)公式的變形當線圈面積 S 不變，垂直于線圈平面的磁場 B 發(fā)生變化時，En SB .t當磁場 B 不變，垂直于磁場的線圈面積 S 發(fā)生變化時，EnBSt.2導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(1)表達式：EBLvsin.BLv(2)當 B、L、v 三者兩兩垂直時：E_.注意：以上兩式是由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出來的特殊情況，因此只適用于計算部分導(dǎo)體在勻強磁場中做切割磁感線運動時的感應(yīng)電動勢

2、大小式中為 B 和 v 的方向夾角，L 為切割磁感線的有效長度3兩個公式的區(qū)別平均瞬時有當磁通量的變化率是恒定不變時，算出的才是瞬時電動勢(2)EBLvsin常用于計算_電動勢若 v 為平均速度，算出的就是平均電動勢.【跟蹤訓(xùn)練】1在我國的某港口使用天車吊運集裝箱，若豎直吊掛集裝箱的鋼絲繩長為 L，且正吊著貨物以速度 v 由西向東運行若此地地磁場的磁感應(yīng)強度大小為 B，其方向與水平面的夾角為，則此鋼絲繩產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為() BA.上端為感應(yīng)電動勢的正極，感應(yīng)電動勢的大小為BLvsinB.上端為感應(yīng)電動勢的正極，感應(yīng)電動勢的大小為BLvcosC.下端為感應(yīng)電動勢的正極，感應(yīng)電動勢的大小為BLv

3、sinD.下端為感應(yīng)電動勢的正極，感應(yīng)電動勢的大小為BLvcos2如圖 1021 甲所示，A、B 是兩個同心圓，半徑之比RARB2 1，A、B 是由相同材料、粗細一樣的導(dǎo)體做成的，小圓 B 外無磁場，B 內(nèi)磁場的變化如圖乙所示，求 A、B 中電流大小之比(不計兩圓中電流形成磁場的相互作用)圖 1021即 A、B 中電流大小之比為 2 1.考點 2自感和渦流電磁感應(yīng)1自感現(xiàn)象：自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化時而產(chǎn)生的_現(xiàn)象自感現(xiàn)象遵循電磁感應(yīng)的所有規(guī)律阻礙相反相同2自感電動勢的方向：由楞次定律知，自感電動勢總是_原來導(dǎo)體中電流的變化當回路中的電流增加時，自感電動

4、勢和原來電流的方向_；當回路中的電流減小時，自感電動勢和原來電流的方向_自感對電路中的電流變化有_作用，使電流不能_突變延遲3自感系數(shù) L：它由線圈_的性質(zhì)決定線圈越長，單位長度上線圈的匝數(shù)越多，橫截面積越大，它的自感系數(shù)越_線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)會增大很多自感系數(shù)的單位是_本身大亨(H)啟動器4自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止產(chǎn)生瞬時高壓降壓限流(1)應(yīng)用：如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器，無線電設(shè)備中和電容器一起組成的振蕩電路等日光燈電路是由啟動器、鎮(zhèn)流器和燈管組成的_在日光燈啟動時起到開關(guān)作用，正常工作時斷開；鎮(zhèn)流器的作用是在燈開始點亮?xí)r起_的作用，在日光燈正常發(fā)光時起_作用(2)防止：制作精密電阻時，采用

5、_繞法，防止自感現(xiàn)象的發(fā)生，減小因自感而造成的誤差5渦流：塊狀金屬在磁場中運動，或者處在變化的磁場中，金屬塊內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在整塊金屬內(nèi)部自成閉合回路，叫做_雙線渦流A合上開關(guān) S 接通電路時，L2 先亮 L1 后亮，最后一樣亮B合上開關(guān) S 接通電路時，L1 和 L2 始終一樣亮C斷開開關(guān) S 切斷電路時，L2 立即熄滅，【跟蹤訓(xùn)練】3如圖 1022 所示的電路中，L1、L2 為完全相同的燈泡，線圈 L 的電阻忽略不計下列說法中正確的是()L1 過一會兒才熄滅D斷開開關(guān) S 切斷電路時，L1、L2 同時立即熄滅圖 1022解析：接通電路時，由于線圈的自感作用，L1 支路相當于斷路

6、，電流增大得慢，L1 后亮；穩(wěn)定后，線圈的作用消失，又相當于短路，L1、L2 并聯(lián)，亮度一樣；斷開開關(guān)，都過一會兒才熄滅答案：A4(雙選)如圖 1023 所示，A、B 為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度兩個相同的磁性小球，同時從 A、B 管上端的管口無初速度釋放，穿過 A 管的小球比穿過 B 管的小球先落到地面，下面對于兩管的描述中可能正確的是()AA 管是用塑料制成的，B 管是用銅制成的BA 管是用鋁制成的，B 管是用膠木制成的CA 管是用膠木制成的，B 管是用塑料制成的DA 管是用膠木制成的，B 管是用鋁制成的圖 1023解析：磁性小球穿過銅管或鋁管時

7、，管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，又據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙小球的下落；而當小球穿過塑料管或膠木管時，管中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，小球做自由落體運動故選項 A、D 正確答案：AD熱點 1法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用【例 1】(2010 年江蘇卷)一矩形線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場方向垂直,先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強度在 1 s 時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍，接著保持增大后的磁感應(yīng)強度不變,在 1 s 時間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來的一半.先后兩個過程中,線框中感應(yīng)電動勢的比值為()A12B1C2D4答案：B利用感應(yīng)電動勢公式 EBLv 計算時，L 應(yīng)是等效長度，即垂直切割磁感線的長度.

8、解析：本題考查電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用小相等，選B.D感應(yīng)電動勢平均值 E Bav【觸類旁通】1(雙選)如圖 1024 所示，一導(dǎo)線彎成半徑為 a 的半圓形閉合回路虛線 MN 右側(cè)有磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面回路以速度 v 向右勻速進入磁場，直徑 CD 始終與 MN 垂直從 D 點到達邊界開始到 C 點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是()A感應(yīng)電流方向不變BCD 段直線始終不受安培力C感應(yīng)電動勢最大值 E2Bav14圖 1024解析：在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向不變，A 正確根據(jù)左手定則可以判斷，CD

9、段受安培力向下，B 錯誤當半圓閉合回路進入磁場一半時，等效長度最大為 a，答案：AD熱點 2與感應(yīng)電動勢相關(guān)的問題【例 2】(2011 年廣雅中學(xué)模擬)兩根相距為 L 的足夠長的平行金屬直角導(dǎo)軌 MNP 與 MNP 如圖 1025 所示那樣放置，MN 與 MN在同一水平面內(nèi)，NP 與 NP沿豎直方向水平金屬細桿 ab、cd 分別與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，cd 桿質(zhì)量為 m、與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌電阻不計，回路總電阻為 R.整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小為 B、方向豎直向下的勻強磁場中當 ab 桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下以某一速度沿導(dǎo)軌勻速向左運動時，cd 桿恰好豎直向下勻速運動重力加

10、速度為 g.求：(1)通過 cd 桿的電流大小和方向；(2)ab 桿向左勻速運動的速度 v 多大？圖 1025答題規(guī)范解：(1)cd 桿向下勻速運動時，設(shè) cd 桿與導(dǎo)軌的摩擦力為 fcd，安培力為 Fcd，有mgfcdfcdFcdFcdBIL由式得通過 cd 桿的電流備考策略：本類題的最大的特點是電磁學(xué)與力學(xué)知識相結(jié)合.注意：(1)受力分析，如重力、支持力、摩擦力、安培力等；找出關(guān)鍵信息，如“靜止”、“勻速”、“勻加速”等，建立方程.(2)運動過程分析，找出每個過程的物理關(guān)系式.(3)功能關(guān)系的熟練運用，如重力、安培力、摩擦力等做功情況，以及與之對應(yīng)的能量變化關(guān)系.【觸類旁通】2(雙選，20

11、11 年珠海模擬)如圖 1026 所示，間距為 L的平行金屬導(dǎo)軌上有一電阻為 r 的金屬棒 ab 與導(dǎo)軌接觸良好導(dǎo)軌一端連接電阻 R，其他電阻不計，磁感應(yīng)強度為 B，金屬AC棒 ab 以速度 v 向右做勻速運動，則()A回路中電流為逆時針方向B電阻 R 兩端的電壓為 BLvCab 棒受到的安培力的方向向左Dab 棒中電流大小為BLvr圖 1026易錯點忽略公式 EBLv 應(yīng)用的條件【例題】如圖 1027 所示，長為 6 m 的導(dǎo)體 MN 在磁感應(yīng)強度 B0.1 T 的勻強磁場中，以 MN 上的一點 O 為軸，沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)角速度5 rad/s，O 點距 M 端為 2 m，求MN 的電勢差圖

12、 1027錯解分析：有的同學(xué)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 EBLv 和vL 得出 EBL2斷路時導(dǎo)體端電壓等于電動勢得 UNOENOBNO28 VUMOEMOBMO22 V所以 UMNUMUNUMUO(UNUO)UMOUNO6 V.出錯的原因是因為不清楚法拉第電磁感應(yīng)定律的導(dǎo)出公式EBLv 是有條件的它適用于導(dǎo)體平動且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況，不符合本題的轉(zhuǎn)動情況，本題用錯了公式正確解析：因?qū)w繞 O 點旋轉(zhuǎn)，則 NO 段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為指點迷津：由于法拉第電磁感應(yīng)定律 EBLv 適用于導(dǎo)體平動且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況，故可將轉(zhuǎn)動問題轉(zhuǎn)化為平動問題作等效處理.因為 vL，可以用導(dǎo)體中點的速度平動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等效于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的【糾錯強化】1如圖 1028 所示，在跟勻強磁場垂直的平面內(nèi)放置一個折成銳角的裸導(dǎo)線 MON，MON.在它上面擱置另一根與 ON 垂直的導(dǎo)線 PQ，PQ 緊貼 MO、ON 并以平行于 ON 的速度 v 從頂角 O 開始向右勻速滑動，設(shè)裸導(dǎo)線 MON 和導(dǎo)線 PQ單位長度的電阻為 R0，磁感應(yīng)強度為 B，求回路中的感應(yīng)電流圖 1028