【優(yōu)化方案】高考物理總復(fù)習(xí) 第12章第二節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 大綱

第二節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律自感編輯ppt

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第二節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律

自感基礎(chǔ)知識(shí)梳理編輯ppt基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)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________成正比．變化率編輯ppt2．導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直，則E＝______.(2)E＝Blvsinθ，θ為運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角．(3)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)：Blv編輯ppt編輯ppt二、自感和渦流1．自感現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是______導(dǎo)體中原來電流的______，這種由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象．2．自感電動(dòng)勢(shì)阻礙變化大小圈數(shù)亨利(H)10－310－6編輯ppt3.日光燈(1)啟動(dòng)器相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)啟動(dòng)器自動(dòng)斷開時(shí)，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生___________．(如圖12－2－1)(2)鎮(zhèn)流器是一個(gè)__________很大的線圈，其作用是：(1)日光燈啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生____________．(2)日光燈正常發(fā)光時(shí)，可以____________．自感電動(dòng)勢(shì)自感系數(shù)瞬時(shí)高壓降壓限流編輯ppt圖12－2－1編輯ppt名師點(diǎn)撥：自感作用延緩了電路中電流的變化，使得在通電瞬間含電感的電路相當(dāng)于斷路；斷電時(shí)電感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源，通過放電回路將儲(chǔ)存的能量釋放出來．編輯ppt課堂互動(dòng)講練編輯ppt編輯ppt編輯ppt1.關(guān)于電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，下列說法正確的是(

)A．穿過電路的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大B．電路中磁通量的改變量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大C．電路中磁通量改變?cè)娇?，感?yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大D．若電路中某時(shí)刻磁通量為零，則該時(shí)刻感應(yīng)電流一定為零即時(shí)應(yīng)用編輯ppt解析：選C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通量的變化率，C選項(xiàng)中磁通量變化越快，則磁通量的變化率越大，故C選項(xiàng)正確，A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤．某時(shí)刻的磁通量為零，但該時(shí)刻磁通量的變化率不一定為零，所以感應(yīng)電流也就不一定為零，D選項(xiàng)錯(cuò)誤，故選C.編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt特別提醒：(1)對(duì)公式E＝Blv，要在理解的基礎(chǔ)上應(yīng)用，不能隨便代入數(shù)據(jù)．如果B、l、v中任意兩個(gè)量平行，則導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)不切割磁感線，E＝0.(2)若導(dǎo)線是曲線，則l應(yīng)是導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，即當(dāng)導(dǎo)線垂直切割磁感線時(shí)，l是兩端點(diǎn)的連線在垂直于v方向上的投影長(zhǎng)度．(3)整個(gè)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零．編輯ppt2．(2009年高考山東理綜卷)如圖12－2－2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(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)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是(

)即時(shí)應(yīng)用編輯ppt圖12－2－2編輯ppt編輯ppt編輯ppt三、對(duì)自感現(xiàn)象的進(jìn)一步理解1．自感線圈的作用(1)使線圈中的電流漸變而不突變，即電流從一個(gè)值到另一個(gè)值總需要一定的時(shí)間．(2)在阻礙電流增大的過程中本身儲(chǔ)存了磁場(chǎng)能，而在阻礙電流減小的過程中，又把儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能釋放出來．(3)當(dāng)流過自感線圈的電流不變時(shí)，線圈僅起導(dǎo)線(或電阻)的作用．編輯ppt2．自感電動(dòng)勢(shì)的方向(1)如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的，自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來電流的增大，即感應(yīng)電流的方向與原電流方向相反．(2)如果導(dǎo)體中原來的電流是減小的，自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來電流的減小，即感應(yīng)電流的方向與原電流的方向相同．編輯ppt通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)，RL?RA現(xiàn)象在S閉合瞬間，A2燈立即亮起來，A1燈逐漸變亮，最終一樣亮在開關(guān)S斷開時(shí)，燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅3．通電自感和斷電自感的對(duì)比編輯ppt通電自感斷電自感原因由于開關(guān)閉合時(shí)，流過電感線圈的電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙了電流的增大，使流過燈A1的電流比流過燈A2的電流增加得慢S斷開時(shí)，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；燈A中電流反向不會(huì)立即熄滅．若RL<RA，原來的IL>IA，則A燈熄滅前要閃亮一下．若RL≥RA，原來的電流IL≤IA，則燈A逐漸熄滅不再閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能編輯ppt特別提醒：(1)通電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加且與電流方向相反，此時(shí)含線圈L的支路相當(dāng)于斷開．

(2)斷電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相同，在與線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當(dāng)于電源，它提供的電流從原來的IL逐漸變?。鬟^燈A的電流方向與原來相反．(3)自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向．編輯ppt3．如圖12－2－3所示，自感線圈的電阻比燈泡的電阻R小得多，圖中方框?yàn)橐恢绷麟娫?，S一直合上時(shí)，燈泡正常發(fā)光；S斷開的瞬間，經(jīng)過燈泡的電流方向?yàn)閍→R→b，那么(

)A．直流電源的左邊為正極B．直流電源的右邊為正極C．S一直合上時(shí)，φa>φbD．S斷開的瞬間，φa>φb即時(shí)應(yīng)用編輯ppt圖12－2－3編輯ppt解析：選BD.S斷開瞬間，由于加在線圈和燈泡兩端的電壓立即消失，通過線圈的電流減小，如果線圈為一直導(dǎo)線時(shí)，電流會(huì)急劇減小至0，燈泡也立即熄滅；但線圈在電流減小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的急劇減小，延遲電流變化的時(shí)間，線圈原有的電流方向不改變，且通過與之串聯(lián)的燈泡，使燈泡的亮度逐漸減弱．由于線圈原有電流大于燈泡的電流，所以當(dāng)S斷開時(shí)，燈泡會(huì)先閃亮一下再逐漸熄滅．這里線圈相當(dāng)于燈泡的電源．由以上分析可知，經(jīng)過燈泡的電流為a→R→b，則線圈中原有的電流方向?yàn)閎→L→a，即電源與b點(diǎn)相接處為正極，B選項(xiàng)正確．S閉合時(shí)，φb>φa；S斷開時(shí)，線圈相當(dāng)于電源，則有φa>φb，D選項(xiàng)正確．編輯ppt經(jīng)典題型探究題型一公式E＝nΔΦ/Δt的應(yīng)用有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)如圖12－2－4甲所示，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖乙所示，且磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，在t1到t2時(shí)間內(nèi)(1)環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？(2)通過金屬環(huán)的電荷量為多少？例1編輯ppt圖12－2－4編輯ppt編輯ppt編輯ppt【答案】

(1)見解析(2)0.01C編輯ppt

(滿分樣板12分)(2011年福建莆田質(zhì)檢)如圖12－2－5所示，水平面上固定一個(gè)間距L＝1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌，整個(gè)導(dǎo)軌處在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌一端接阻值R＝9Ω的電阻．導(dǎo)軌上有質(zhì)量m＝1kg、電阻r＝1Ω、長(zhǎng)度也為1m的導(dǎo)體棒，在外力的作用下從t＝0開始沿平行導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律是，不計(jì)導(dǎo)軌電阻．求：題型二公式E＝Blv的應(yīng)用例2編輯ppt(1)t＝4s時(shí)導(dǎo)體棒受到的安培力的大??；(2)請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖中畫出電流平方與時(shí)間的關(guān)系(I2－t)圖象，并通過該圖象計(jì)算出4s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量．圖12－2－5編輯ppt編輯ppt作出圖象如圖12－2－6所示(4分)圖12－2－6編輯ppt編輯ppt【答案】

(1)0.4N

(2)2.88J【規(guī)律總結(jié)】求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，首先應(yīng)弄清產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的類型，然后選取適當(dāng)規(guī)律．編輯ppt如圖12－2－7所示，平行導(dǎo)軌間距為d，左端跨接一個(gè)電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面．一根金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)．當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí)，通過電阻R的電流是(

)圖12－2－7變式訓(xùn)練編輯ppt編輯ppt如圖12－2－8所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0＝0.10Ω/m，導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可以忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l＝0.20m．有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系為B＝kt，比例系數(shù)k＝0.020T/s.一電阻不計(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)軌垂直．在t＝0時(shí)刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在t＝6.0s時(shí)金屬桿所受的安培力．題型三感生電動(dòng)勢(shì)、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)同時(shí)存在的問題例3編輯ppt圖12－2－8編輯ppt【思路點(diǎn)撥】金屬桿運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，回路中的總電動(dòng)勢(shì)大小等于動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)之和．編輯ppt編輯ppt編輯ppt【答案】

1.44×10－3N【規(guī)律總結(jié)】解答本題的關(guān)鍵是要能分析出回路中存在著兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)——由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的感生電動(dòng)勢(shì)和由金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，并且要分析清楚這兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)在回路中極性間的關(guān)系，即是同向的還是反向的．編輯ppt(2010年高考江蘇卷)如圖12－2－9所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時(shí)刻閉合