新高考一輪復習人教版專題十一電磁感應課件（38張）

考點一電磁感應現(xiàn)象一、電磁感應現(xiàn)象情境圖

產生感應電流的條件穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化實質機械能和電能的轉化二、產生感應電流的三種常見情況

情境圖

適用情況導體切割磁感線產生感應電流三、右手定則四、楞次定律1.楞次定律的內容情境圖表現(xiàn)形式歸納規(guī)律

阻礙原磁通量變化感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化

阻礙相對運動

增縮減擴

阻礙或引起回路面積變化

2.應用楞次定律的思路

考點二法拉第電磁感應定律一、法拉第電磁感應定律情境圖研究對象表達式

回路(不一定閉合)E=

一段直導線(或等效成直導線)E=BLv

繞一端轉動的一段導體棒E=

BL2ω【注】通過回路橫截面的電荷量1)公式推導:q=

Δt=

Δt=

Δt=

。2)影響因素:n、ΔΦ、R,與Δt無關。二、對法拉第電磁感應定律的理解

三、自感現(xiàn)象連接方式與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖

通電時電流逐漸增大,燈泡逐漸變亮電流突然增大,燈泡立即變亮斷電時電流逐漸減小,燈泡逐漸變暗,電流方向不變設電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2:(1)若I2=I1,燈泡逐漸變暗;(2)若I1>I2,燈泡突然變暗,然后逐漸熄滅;(3)若I2>I1,燈泡閃亮后逐漸變暗。三種情況燈泡中電流方向均改變四、渦流當線圈中的電流隨時間變化時,線圈附近的導體內會產生感應電流,

電流在導體內自成回路,就像水中的旋渦,故叫作渦電流,簡稱渦流。情境圖:示意圖:

五、三個定則與一個定律的應用比較拓展一導體切割磁感線產生感應電動勢的理解與應用一、平動切割的三個特性(E=Blv)正交性公式中的B、l、v要求兩兩互相垂直。當l⊥B,l⊥v,而v與B成θ角時,導體棒切割磁感線產生的感應電動勢為E=Blvsinθ有效性公式中的l為導體棒切割磁感線的有效長度,如圖所示,導體的有效長度為a、b間的距離

相對性E=Blv中的速度v是導體棒相對磁場的速度,若磁場也在運動,應注意速度間的相對關系二、轉動切割1.導體棒繞一端轉動:E=Bl

=Bl

=

Bl2ω。2.線圈繞垂直于磁場的軸轉動:E=nBSωcosθ(θ為B、S間的夾角)。甲

乙【例1】(多選)如圖所示,光滑水平面上存在有界勻強磁場,磁感應強度大

小為B,方向垂直紙面向里。質量為m、邊長為a的正方形線框ABCD斜向

穿進磁場,當AC剛進入磁場時線框的速度大小為v,方向與磁場邊界所成

夾角為45°。若線框的總電阻為R,則

(

)A.線框穿進磁場過程中,框中電流的方向為A→B→C→D→AB.AC剛進入磁場時線框中感應電流為

C.AC剛進入磁場時線框所受安培力大小為

D.AC剛進入磁場時CD兩端電壓為

Bav解析線框進入磁場的過程中穿過線框的磁通量增大,由楞次定律可知,感

應電流產生的磁場方向垂直紙面向外,則感應電流的方向為A→B→C→D

→A,A正確;AC剛進入磁場時,CD邊切割磁感線,AD邊不切割磁感線,產生

的感應電動勢為E=Bav,則線框中感應電流為I=

=

,故CD兩端的電壓為U=I×

R=

Bav,B、D錯誤;AC剛進入磁場時,線框的CD邊受到的安培力的方向與v的方向相反,AD邊受到的安培力的方向垂直于AD邊向下,它

們的大小都是F=BIa,由幾何關系可以看出,AD邊與CD邊受到的安培力的

方向相互垂直,所以AC剛進入磁場時線框所受安培力為AD邊與CD邊受

到的安培力的矢量和,即F合=

F=

,C正確?！纠?】(2020廣東汕頭一模,19)(多選)如圖甲是法拉第圓盤發(fā)電機的照

片,乙是圓盤發(fā)電機的側視圖,丙是發(fā)電機的示意圖。設CO=r,勻強磁場

的磁感應強度為B,電路總電阻為R,圓盤順時針轉動的角速度為ω,下列說

法正確的是(

)

A.感應電流由D端經電阻R流向C端B.圓盤產生的感應電動勢E=

Br2ωC.設想將此圓盤中心挖去半徑為

的同心圓,其他條件不變,則感應電動勢變?yōu)?/p>

Br2ωD.設想將此圓盤中心挖去半徑為

的同心圓,其他條件不變,則感應電動勢變?yōu)?/p>

Br2ω解析根據(jù)丙圖,由右手定則可知感應電流由C端經電阻R流向D端;圓盤產

生的感應電動勢E=BL

=Br

=Br·ω

=

Br2ω;同理可求得挖去半徑為

的同心圓后產生的電動勢E'=Bω·

·

(

+r)=

Br2ω。故選B、C。拓展二電磁感應中的電路與圖像問題一、電磁感應中的電路問題1.電磁感應中電路知識的關系圖

二、電磁感應中的圖像問題1.圖像類型

2.“三步走”分析電路為主的電磁感應問題2.問題類型

3.

【例3】(多選)如圖甲所示,矩形導線框abcd固定在勻強磁場中,磁場的方

向與導線框所在的平面垂直,磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所

示,規(guī)定垂直紙面向里為磁場正方向,順時針方向為感應電流i正方向,水

平向右為ad邊所受安培力F的正方向。下列圖像正確的是

(

)

解析線框中的感應電流決定于磁感應強度B隨t的變化率,由圖乙可知,0~

1s時間內,B增大,Φ增大,感應磁場與原磁場方向相反(感應磁場的磁感應

強度的方向垂直紙面向外),由安培定則知感應電流為逆時針方向,是負

值,由于磁場均勻變化,所以產生的感應電流恒定,同理可知其他時間段內

的電流情況,A錯誤,B正確;0~1s時間內,ad邊中感應電流方向由a到d,ad邊

所受的安培力F=BIL,根據(jù)左手定則知,安培力方向向右,為正值,由于B隨

時間均勻增大,I不變,因此安培力F隨時間t均勻增大,同理可知其他時間段

內F隨時間t的變化情況,C錯誤,D正確。拓展三電磁感應中的動力學與能量問題一、電磁學中的動力學電學對象與力學對象的轉換及關系

二、電磁學中的能量轉化1.安培力做正功:電能轉化為機械能,如電動機。2.克服安培力做功:機械能轉化為電能,如發(fā)電機。三、求解焦耳熱Q的三種方法1.焦耳定律:Q=I2Rt(I為恒定值或有效值)。2.功能關系:Q=W克服安培力(純電阻電路)。3.能量轉化:Q=ΔW其他能的減少量。【例4】(2020廣東惠州調研,12)如圖所示,MN、PQ是兩根足夠長的光滑

平行金屬導軌,導軌間距離L1=0.2m,導軌平面與水平面的夾角θ=30°,導軌

上端連接一個阻值R=0.4Ω的電阻。整個導軌平面處于垂直于導軌平面

向上的勻強磁場中,磁感應強度B=0.5T?，F(xiàn)有一根質量m=0.01kg、電阻

r=0.1Ω的金屬棒ab垂直于導軌放置,且接觸良好,金屬棒從靜止沿導軌下

滑L2=1m后開始做勻速直線運動,且始終與導軌垂直。g=10m/s2,導軌電

阻不計,求:

(1)金屬棒沿導軌下滑過程中速度最大值;(2)金屬棒沿導軌勻速下滑時ab兩端的電壓;(3)金屬棒從靜止達到勻速的過程中,通過電阻R的電荷量和電阻R產生的熱量。解析(1)棒在下滑過程中,金屬棒受到的安培力大小等于重力沿導軌方向

的分力時,金屬棒速度最大,設最大速度為vm。則有:mgsinθ=BIL1又E=BL1vmI=

聯(lián)立得:vm=

=2.5m/s(2)Uab=IR=

·R=0.2V(3)根據(jù)電荷量的計算公式可得:q=

Δt其中

=

=

=

聯(lián)立解得q=

=0.2C根據(jù)能量守恒定律可得:mgL2sinθ=

m

+Q總電阻R產生的熱量Q=

·Q總解得:Q=1.5×10-2J應用磁性轉速表與磁電式電流表——電磁驅動與電磁阻尼

電磁阻尼電磁驅動不同點成因由于導體在磁場中運動而產生感應電流由于磁場轉動引起磁通量的變化而產生感應電流

效果安培力的方向與導體運動方向相反,阻礙導體運動安培力的方向與導體運動方向相同,推動導體運動

能量轉化導體克服安培力做功,其他形式的能轉化為電能,最終轉化為內能由于電磁感應,磁場能轉化為電能,通過安培力做功,電能轉化為導體的機械能而對外做功相同點

都是電磁感應現(xiàn)象,都是安培力阻礙相對運動

【例1】(2021廣東河源源城模擬,10)(多選)電磁驅動是21世紀初問世的

新概念,該技術被視為將帶來交通工具大革命,多國科學家都致力于此項

研究。據(jù)2015年央廣新聞報道,美國國家航空航天局(NASA)在真空成功

試驗了電磁驅動引擎,如果得以應用,該技術將在未來的星際旅行中派上

大用場。在日常生活中,摩托車和汽車上裝有的磁性轉速表就是利用了

電磁驅動原理。如圖所示是磁性轉速表原理圖,關于磁性轉速表的電磁

驅動原理,下列說法正確的是

(

)A.鋁盤接通電源,通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉動B.永久磁體隨轉軸轉動產生運動的磁場,在鋁盤中產生感應電流,感應電

流使鋁盤受磁場力而轉動C.鋁盤轉動的方向與永久磁體轉動方向相同D.因為鋁盤和永久磁體被轉軸帶動,所以兩者轉動是完全同步的解析當永久磁體隨轉軸轉動時,會產生轉動的磁場,穿過鋁盤的磁通量變

化,鋁盤中會產生感應電流,這時永久磁體的磁場會對鋁盤上的感應電流

有力的作用,使鋁盤轉動,A錯誤、B正確;該轉速表運用了電磁感應原理,

由楞次定律知,鋁盤磁場總是阻礙永久磁體轉動,要阻礙穿過鋁盤的磁通

量的變化,永久磁體轉動方向與鋁盤轉動方向相同,C正確;永久磁體固定

在轉軸上,鋁盤固定在指針軸上,永久磁體帶動鋁盤轉動,兩者轉動不是同

步的,D錯誤。【例2】(2021黑龍江大慶中學一模,2)磁電式電流表是常用的電學實驗

器材,圖甲為其結構示意圖。電表內部由線圈、磁鐵、極靴、圓柱形軟

鐵、螺旋彈簧等構成。圖乙為線圈在磁場中的受力示意圖,下列說法正

確的是

(

)A.極靴與圓柱形軟鐵之間為勻強磁場B.當線圈中電流方向改變時,線圈受到的安培力方向不變C.在運輸磁電式電流表時,通常把正、負接線柱用導線連在一起,是利用

了電磁阻尼原理D.通電線圈通常繞在鋁框上,其主要原因是鋁的電阻率小,可以減小焦耳

熱的產生解析極靴與圓柱形軟鐵之間的磁場均勻地輻向分布,磁感應強度方向并

不是處處相同,所以該磁場并不是勻強磁場,A錯誤;當線圈中電流方向改

變時,磁場方向不變,則線圈受到的安培力方向發(fā)生改變,B錯誤;在運輸過

程中,由于振動會使指針不停擺動,可能使指針損壞,把接線柱用導線連在

一起,電流表形成閉合回路,在指針擺動過程中線圈切割磁感線產生感應

電流,利用電磁阻尼原理,阻礙了指針擺動,防止指針因撞擊而損壞,C正確;

用金屬鋁做線圈框架,主要是因為鋁的密度及電阻率較小,能更好地利用

電磁阻尼現(xiàn)象,使指針迅速停下來,D錯誤。創(chuàng)新點

安培力沖量在電磁感應問題中的應用1.直導線(或線框)在磁場中做非勻變速直線運動時,不能用牛頓運動定律

結合運動學公式解題,而動量定理適用于非勻變速直線運動。在極短時

間Δt內安培力的沖量FΔt=BLIΔt=BLq(純電阻電路),式中q是通過導體截

面的電荷量。2.直導線(或線框)在磁場中做非勻變速直線運動,在極短時間Δt內安培力

的沖量FΔt=

Δt=

x(純電阻電路),式中x是時間Δt內直導線(或線

框)通過的位移?！纠咳鐖D所示,兩根足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置,間

距為d,電阻不計。金屬棒ab