高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專(zhuān)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(diǎn) 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(dòng)勢(shì)的大小，跟_成正比(2)表達(dá)式：_，其中 n 為線(xiàn)圈的匝數(shù)tEn(3)公式的變形當(dāng)線(xiàn)圈面積 S 不變，垂直于線(xiàn)圈平面的磁場(chǎng) B 發(fā)生變化時(shí)，En SB .t當(dāng)磁場(chǎng) B 不變，垂直于磁場(chǎng)的線(xiàn)圈面積 S 發(fā)生變化時(shí)，EnBSt.2導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)表達(dá)式：EBLvsin.BLv(2)當(dāng) B、L、v 三者兩兩垂直時(shí)：E_.注意：以上兩式是由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出來(lái)的特殊情況，因此只適用于計(jì)算部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2、大小式中為 B 和 v 的方向夾角，L 為切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度3兩個(gè)公式的區(qū)別平均瞬時(shí)有當(dāng)磁通量的變化率是恒定不變時(shí)，算出的才是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)(2)EBLvsin常用于計(jì)算_電動(dòng)勢(shì)若 v 為平均速度，算出的就是平均電動(dòng)勢(shì).【跟蹤訓(xùn)練】1在我國(guó)的某港口使用天車(chē)吊運(yùn)集裝箱，若豎直吊掛集裝箱的鋼絲繩長(zhǎng)為 L，且正吊著貨物以速度 v 由西向東運(yùn)行若此地地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(dòng)勢(shì)為() BA.上端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLvsinB.上端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLvcosC.下端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLv

3、sinD.下端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLvcos2如圖 1021 甲所示，A、B 是兩個(gè)同心圓，半徑之比RARB2 1，A、B 是由相同材料、粗細(xì)一樣的導(dǎo)體做成的，小圓 B 外無(wú)磁場(chǎng)，B 內(nèi)磁場(chǎng)的變化如圖乙所示，求 A、B 中電流大小之比(不計(jì)兩圓中電流形成磁場(chǎng)的相互作用)圖 1021即 A、B 中電流大小之比為 2 1.考點(diǎn) 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(shí)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(dòng)勢(shì)的方向：由楞次定律知，自感電動(dòng)勢(shì)總是_原來(lái)導(dǎo)體中電流的變化當(dāng)回路中的電流增加時(shí)，自感電動(dòng)

4、勢(shì)和原來(lái)電流的方向_；當(dāng)回路中的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)和原來(lái)電流的方向_自感對(duì)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(xiàn)圈_的性質(zhì)決定線(xiàn)圈越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度上線(xiàn)圈的匝數(shù)越多，橫截面積越大，它的自感系數(shù)越_線(xiàn)圈中插入鐵芯，自感系數(shù)會(huì)增大很多自感系數(shù)的單位是_本身大亨(H)啟動(dòng)器4自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止產(chǎn)生瞬時(shí)高壓降壓限流(1)應(yīng)用：如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器，無(wú)線(xiàn)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(dòng)器、鎮(zhèn)流器和燈管組成的_在日光燈啟動(dòng)時(shí)起到開(kāi)關(guān)作用，正常工作時(shí)斷開(kāi)；鎮(zhèn)流器的作用是在燈開(kāi)始點(diǎn)亮?xí)r起_的作用，在日光燈正常發(fā)光時(shí)起_作用(2)防止：制作精密電阻時(shí)，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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，或者處在變化的磁場(chǎng)中，金屬塊內(nèi)部會(huì)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(xiàn)渦流A合上開(kāi)關(guān) S 接通電路時(shí)，L2 先亮 L1 后亮，最后一樣亮B合上開(kāi)關(guān) S 接通電路時(shí)，L1 和 L2 始終一樣亮C斷開(kāi)開(kāi)關(guān) S 切斷電路時(shí)，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(xiàn)圈 L 的電阻忽略不計(jì)下列說(shuō)法中正確的是()L1 過(guò)一會(huì)兒才熄滅D斷開(kāi)開(kāi)關(guān) S 切斷電路時(shí)，L1、L2 同時(shí)立即熄滅圖 1022解析：接通電路時(shí)，由于線(xiàn)圈的自感作用，L1 支路相當(dāng)于斷路

6、，電流增大得慢，L1 后亮；穩(wěn)定后，線(xiàn)圈的作用消失，又相當(dāng)于短路，L1、L2 并聯(lián)，亮度一樣；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，都過(guò)一會(huì)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(gè)相同的磁性小球，同時(shí)從 A、B 管上端的管口無(wú)初速度釋放，穿過(guò) A 管的小球比穿過(guò) B 管的小球先落到地面，下面對(duì)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(guò)銅管或鋁管時(shí)

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(chǎng)阻礙小球的下落；而當(dāng)小球穿過(guò)塑料管或膠木管時(shí)，管中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)故選項(xiàng) A、D 正確答案：AD熱點(diǎn) 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(xiàn)框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直,先保持線(xiàn)框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在 1 s 時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍，接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,在 1 s 時(shí)間內(nèi),再將線(xiàn)框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半.先后兩個(gè)過(guò)程中,線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為()A12B1C2D4答案：B利用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式 EBLv 計(jì)算時(shí)，L 應(yīng)是等效長(zhǎng)度，即垂直切割磁感線(xiàn)的長(zhǎng)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(dòng)勢(shì)平均值 E Bav【觸類(lèi)旁通】1(雙選)如圖 1024 所示，一導(dǎo)線(xiàn)彎成半徑為 a 的半圓形閉合回路虛線(xiàn) MN 右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面回路以速度 v 向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑 CD 始終與 MN 垂直從 D 點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到 C 點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)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(xiàn)始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 E2Bav14圖 1024解析：在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)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?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虿蛔?，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(cuò)誤當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí)，等效長(zhǎng)度最大為 a，答案：AD熱點(diǎn) 2與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相關(guān)的問(wèn)題【例 2】(2011 年廣雅中學(xué)模擬)兩根相距為 L 的足夠長(zhǎng)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(xì)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(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為 R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng) 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(yùn)動(dòng)時(shí)，cd 桿恰好豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)重力加

10、速度為 g.求：(1)通過(guò) cd 桿的電流大小和方向；(2)ab 桿向左勻速運(yùn)動(dòng)的速度 v 多大？圖 1025答題規(guī)范解：(1)cd 桿向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(guò) cd 桿的電流備考策略：本類(lèi)題的最大的特點(diǎn)是電磁學(xué)與力學(xué)知識(shí)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(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，找出每個(gè)過(guò)程的物理關(guān)系式.(3)功能關(guān)系的熟練運(yùn)用，如重力、安培力、摩擦力等做功情況，以及與之對(duì)應(yīng)的能量變化關(guān)系.【觸類(lèi)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(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，金屬AC棒 ab 以速度 v 向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則()A回路中電流為逆時(shí)針?lè)较駼電阻 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(cuò)點(diǎn)忽略公式 EBLv 應(yīng)用的條件【例題】如圖 1027 所示，長(zhǎng)為 6 m 的導(dǎo)體 MN 在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0.1 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以 MN 上的一點(diǎn) O 為軸，沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)角速度5 rad/s，O 點(diǎn)距 M 端為 2 m，求MN 的電勢(shì)差圖

12、 1027錯(cuò)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(shí)導(dǎo)體端電壓等于電動(dòng)勢(shì)得 UNOENOBNO28 VUMOEMOBMO22 V所以 UMNUMUNUMUO(UNUO)UMOUNO6 V.出錯(cuò)的原因是因?yàn)椴磺宄ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律的導(dǎo)出公式EBLv 是有條件的它適用于導(dǎo)體平動(dòng)且速度方向垂直于磁感線(xiàn)方向的特殊情況，不符合本題的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，本題用錯(cuò)了公式正確解析：因?qū)w繞 O 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，則 NO 段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為指點(diǎn)迷津：由于法拉第電磁感應(yīng)定律 EBLv 適用于導(dǎo)體平動(dòng)且速度方向垂直于磁感線(xiàn)方向的特殊情況，故可將轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平動(dòng)問(wèn)題作等效處理.因?yàn)?vL，可以用導(dǎo)體中點(diǎn)的速度平動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的【糾錯(cuò)強(qiáng)化】1如圖 1028 所示，在跟勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)放置一個(gè)折成銳角的裸導(dǎo)線(xiàn) MON，MON.在它上面擱置另一根與 ON 垂直的導(dǎo)線(xiàn) PQ，PQ 緊貼 MO、ON 并以平行于 ON 的速度 v 從頂角 O 開(kāi)始向右勻速滑動(dòng)，設(shè)裸導(dǎo)線(xiàn) MON 和導(dǎo)線(xiàn) PQ單位長(zhǎng)度的電阻為 R0，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，求回路中的感應(yīng)電流圖 1028