高考物理總復習 第2講 法拉第地磁感應定律 自感和渦流課件 新人教版選修32

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1、(對應學生用書P187)一、法拉第電磁感應定律1感應電動勢(1)概念：在 中產(chǎn)生的電動勢(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：感應電動勢的方向用 或 判斷電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象 磁通量磁通量 無關無關 楞次定律楞次定律 右手定右手定 則則 的變化率的變化率 磁通量磁通量 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) 二、導體切割磁感線時的感應電動勢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

2、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電流電流 自感電動勢自感電動勢 大小大小 匝數(shù)匝數(shù) 103 106 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(chǎn)生 ，這種電流像水中的旋渦所以叫渦流(1)電磁阻尼：當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到 ，安培力的方向總是 導體的相對運動(2)電磁驅動：如果磁場相對于導體轉動，在導體中會產(chǎn)生 使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來(3)電磁阻尼和電磁驅動的原理體現(xiàn)了 的推廣應用感應電流感應電流 安培力安培力 阻礙阻礙 感應電流感應電流 楞次定律楞次定律 答案 C如圖所示，邊長為a的正方形閉合線框ABCD在勻強磁

3、場中繞AB邊勻速轉動，磁感應強度為B，初始時刻線框所在平面與磁感線垂直，經(jīng)過t時間后轉過120角，求：(1)線框內感應電動勢在t時間內的平均值；(2)轉過120角時感應電動勢的瞬時值思路啟迪(1)求電荷量要從電流的平均值來考慮如圖甲所示，一個電阻為R，面積為S的矩形導線框abcd，水平放置在勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45角，o、o分別是ab邊和cd邊的中點現(xiàn)將線框右半邊obco繞oo逆時針旋轉90到圖乙所示位置在這一過程中，導線中通過的電荷量是()答案 A通電自感和斷電自感的比較通電自感通電自感斷電自感斷電自感電路圖電路圖器材要求器材要求A1、A2同規(guī)格，

4、同規(guī)格，RRL，L較大較大L很大很大(有鐵芯有鐵芯)通電自感通電自感斷電自感斷電自感現(xiàn)象現(xiàn)象在在S閉合瞬間，燈閉合瞬間，燈A2立即亮起來，燈立即亮起來，燈A1逐逐漸變亮，最終一樣亮漸變亮，最終一樣亮在開關在開關S斷開時，燈斷開時，燈A漸漸熄漸漸熄滅或閃亮一下再熄滅滅或閃亮一下再熄滅原因原因由于開關閉合時，流由于開關閉合時，流過電感線圈的電流增過電感線圈的電流增大，使線圈產(chǎn)生自感大，使線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流電動勢，阻礙了電流的增大，使流過燈的增大，使流過燈A1的電流比流過燈的電流比流過燈A2的的電流增加得慢電流增加得慢S斷開時，線圈斷開時，線圈L產(chǎn)生自感電產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減小

5、，使動勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時間；燈電流繼續(xù)存在一段時間；燈A中電流反向不會立即熄滅若中電流反向不會立即熄滅若RLIA，則，則A燈燈熄滅前要閃亮一下；若熄滅前要閃亮一下；若RLRA，原來的電流，原來的電流ILIA，則燈則燈A逐漸熄滅不再閃亮一下逐漸熄滅不再閃亮一下能量轉能量轉化情況化情況電能轉化為磁場能電能轉化為磁場能磁場能轉化為電能磁場能轉化為電能1.通電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增加且與電流方向相反，此時含線圈L的支路相當于斷開2斷電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢與原電流方向相同，在與線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當于電源，它提供的電流從原來的IL逐漸變小但流過燈A的電流方向與原

6、來相反3自感電動勢只是延緩了過程的進行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向檢查電路后，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(jīng)多次重復，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不也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)較大思路啟迪解答本題時應把握以下三點：(1)首先將實物連線圖轉化為電路圖(2)理解斷電自感現(xiàn)象的實質(3)明確小燈泡出現(xiàn)閃亮的原因嘗試解答根據(jù)實物連線圖畫出正確的電路圖如圖所示，當閉合開關S，電路穩(wěn)定之后，小燈泡中有穩(wěn)定的電流IA，電感線圈中有穩(wěn)定的電流IL，當開關

7、S突然斷開時，電流IA立即消失， 但是，由于自感電動勢的作用，流過線圈的電流IL不能突變，而是要繼續(xù)流動，于是，電感線圈和小燈泡構成了回路，如果ILIA，則能觀察到小燈泡閃亮一下再熄滅，線圈的自感系數(shù)越大，小燈泡延時閃亮的時間就越長如果不滿足ILIA的條件，小燈泡只是延時熄滅，不會觀察到閃亮一下再熄滅可見燈泡未閃亮的根本原因是不滿足ILIA的條件，這是線圈電阻偏大造成的IL偏小所以本題正確選項是C.答案 C如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略下列說法中正確的是()A合上開關S接通電路時，A2先亮，A1后亮，然后一樣亮B合上開關S接通電路時，A1和A2始終一樣亮C斷

8、開開關S切斷電路時，A2立刻熄滅，A1過一會兒才熄滅D斷開開關S切斷電路時，A1和A2都要過一會兒才熄滅解析通電瞬間，L中有自感電動勢產(chǎn)生，與L在同一支路的燈A1要逐漸變亮，而A2和電源構成回路則立即亮；穩(wěn)定后，A1與A2并聯(lián)，兩燈一樣亮斷開開關瞬間，L中有自感電動勢；相當于電源，與A1、A2構成回路，所以兩燈都過一會兒熄滅綜上所述，選項A、D正確答案 AD(對應學生用書P189)物理思想方法極限法分析電磁感應問題極限思維方法，是解決物理問題的常見方法，用該方法可以使一些變化過程復雜的問題簡單化在使用極端法處理問題時，需注意以下兩點：(1)將題中某些物理量推到極限狀態(tài)或極值條件下分析研究，就會

9、使問題變得容易分析(2)如果題中某物理量發(fā)生如“先增大后減小”或“先減小后增大”的曲折變化時，則不能應用極限法分析(2013新余期末)如圖所示，磁感應強度為B的勻強磁場有理想邊界，用力將矩形線圈從有邊界的磁場中勻速拉出，在其他條件不變的情況下()A速度越大，拉力做功越多B線圈邊長L1越大，拉力做功越多C線圈邊長L2越大，拉力做功越多D線圈電阻越大，拉力做功越多解法二：以極端情況考慮，若速度極小接近于零時，則線圈中幾乎沒有感應電流，就無需克服安培力做功，從而速度越大做功越多，A正確；若L1極小接近于零，則L1切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢接近于零，線圈中同樣沒有感應電流，也無需克服安培力做功，所以L

10、1越大，拉力做功越多，故B正確；若L2極小接近于零，則將線圈拉出磁場時的位移接近于零，從而L2越大拉力做功越多，C正確；若線圈電阻趨于無窮大，則線圈中幾乎沒有感應電流，無需克服安培力做功，所以線圈電阻越小拉力做功越多，D錯誤答案 ABC(2012蘇州模擬)如圖所示，線圈A、B是由不同材料制成的導體線圈，它們的質量一樣大，形狀一樣，設磁場足夠大，下列說法正確的是()A電阻大的線圈達到穩(wěn)定速度時的速度大B電阻小的線圈達到穩(wěn)定速度時的速度大C兩線圈的穩(wěn)定速度是一樣的D電阻率大的材料制成的線圈，穩(wěn)定速度大答案 A如下圖(a)所示，一個電阻值為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

11、路，線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如下圖(b)所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導線的電阻不計，求0至t1時間內(1)通過電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域取沿adcba的感應電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應電流I隨時間t變化的圖線可能是()易錯分析 誤認為線圈在進入磁場的過程中，切割磁感線的有效長度等于dc的長度不變；線圈在出磁場的過程中，切割磁感線的有效長度等于ab的長度不變，實

12、際上線圈在進入和出磁場的過程中切割磁感線的導體的有效長度是變化的正確解答 進入磁場的過程，穿過閉合線圈的磁通量增加，產(chǎn)生逆時針方向(負方向)的感應電流，切割磁感線的有效長度減小，感應電流減小；出磁場過程，穿過閉合線圈的磁通量減小，產(chǎn)生順時針方向(正方向)的感應電流，切割磁感線的有效長度減小，產(chǎn)生的感應電流減小答案為A.如右圖所示，MN、PQ為兩條平行的水平放置的金屬導軌，左端接有定值電阻R，金屬棒ab斜放在兩導軌之間，與導軌接觸良好，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面，設金屬棒與兩導軌接觸點之間的距離為L，金屬棒與導軌間夾角為60，以速度v水平向右勻速運動，不計導軌和棒的電阻，則流過金屬棒

13、中的電流為()答案 B(對應學生用書P191)1(2011廣東高考)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(chǎn)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(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同答案 C2.如右圖所示，勻強磁場的方向垂直于電路所在平面，導體棒ab與電路接觸良好當導體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運動時，若不計摩擦和導線的電阻，整個過程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過程中 ()A感應電動勢將變大B燈泡L的亮

14、度變大C電容器C的上極板帶負電D電容器兩極板間的電場強度將減小答案 AB3(2012蘇州模擬)如圖(a)、(b)所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈A的電阻，接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則()A在電路(a)中，斷開S后，A將逐漸變暗B在電路(a)中，斷開S后，A將先變得更亮，然后逐漸變暗C在電路(b)中，斷開S后，A將逐漸變暗D在電路(b)中，斷開S后，A將先變得更亮，然后逐漸變暗答案 AD4(2012云南摸底)如下圖所示，一導線彎成閉合線圈，以速度v向左勻速進入磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直平面向外線圈總電阻為R，從線圈進入磁場開始到完全進入磁場為止，下列結論正確的是()答案 AB