高考物理人教第一輪復(fù)習(xí)課件x3292法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流

1、第2課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流,知 識(shí) 梳 理 知識(shí)點(diǎn)一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (1)概念：在 中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。 (2)產(chǎn)生條件：穿過(guò)回路的 發(fā)生改變，與電路是否閉合 。 (3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用 或 判斷。,電磁感應(yīng)現(xiàn)象,磁通量,無(wú)關(guān),楞次定律,右手定則,磁通量的變化率,歐姆,Blv,電流,自感電動(dòng)勢(shì),大小,匝數(shù),103,106,2渦流 當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生 ，這種電流像水的漩渦所以叫渦流。,感應(yīng)電流,思維深化 判斷正誤，正確的畫(huà)“”，錯(cuò)誤的畫(huà)“”。 (1)線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。 () (2)線圈中磁通量變化越

2、快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。 () (3)線圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大。 () (4)對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大。 () 答案(1)(2)(3)(4),題 組 自 測(cè) 題組一對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用 1將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是 () A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同,2(2014江蘇卷，1)如圖1所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a

3、，線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中。在t時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B。在此過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 () 圖1,題組二公式EBlv的應(yīng)用 3如圖2所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速 度v向右勻速滑動(dòng)，MN中產(chǎn)生的感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為 2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2。則通過(guò)電阻R的電流方向及E1與E2之比E1E2分別為 () Aca,21 Bac,21 Cac,12 Dca,12,圖2,4有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界是EF，在EF右側(cè)無(wú)磁場(chǎng)，左側(cè)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖3甲所示。

4、現(xiàn)有一個(gè)閉合的金屬線框以恒定速度從EF右側(cè)水平進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。線框中的電流隨時(shí)間變化的it圖象如圖乙所示，則可能的線框是下列四個(gè)選項(xiàng)中的 () 圖3,題組三自感現(xiàn)象、渦流 5某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn) 象，自己找來(lái)帶鐵芯的線圈 L、小燈泡A、開(kāi)關(guān)S和電池 組E，用導(dǎo)線將它們連接成 如圖4所示的電路。檢查電路 后，閉合開(kāi)關(guān)S，小燈泡發(fā)光； 再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見(jiàn)老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(),圖4,A電源的內(nèi)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 解析由自感規(guī)律可

5、知在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間造成燈泡閃亮以及延時(shí)的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流。由題圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路，與電源無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流，當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤，C正確；自感系數(shù)越大，阻礙作用越強(qiáng)延遲現(xiàn)象越明顯，故D錯(cuò)誤。 答案C,6(多選)(2014江蘇卷，7)如圖5所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過(guò)了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有 () 圖5,A增加線圈的匝數(shù) B提高交流電源的頻率 C將金屬杯換為瓷杯 D取走線圈中

6、的鐵芯,解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高。要縮短加熱時(shí)間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減小電阻。增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱。所以選項(xiàng)A、B正確，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案AB,【例1】(多選)(2014四川卷，6)如圖6所示，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小。質(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無(wú)擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1 m的正方形，其有效電阻為0.1 。此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30角且與金屬

7、桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B(0.40.2t)T，圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颉？颉醢搴蜅U不計(jì)形變。則 (),圖6,At1 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到D Bt3 s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到C Ct1 s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板P的壓力大小為0.1 N Dt3 s時(shí)，金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0.2 N,應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律解題的一般步驟 (1)分析穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)方向及磁通量的變化情況； (2)利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向； (3)靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解。,【變式訓(xùn)練】 1如圖7甲所示，電路的左側(cè)是一個(gè)電容為C的電容器，電路的右側(cè)是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體

8、，環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S。在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則在0t0時(shí)間內(nèi)電容器 () 圖7,考點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1公式EBlv的使用條件 (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 (2)B、l、v三者相互垂直。 2EBlv的“四性” (1)正交性：本公式是在一定條件下得出的，除磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，還需B、l、v三者互相垂直。 (2)瞬時(shí)性：若v為瞬時(shí)速度，則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,(3)有效性：公式中的L為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度。 如圖8中，棒的有效長(zhǎng)度為ab間的距離。 圖8 (4)相對(duì)性：EBlv中的速度v是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也

9、在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。,【例2】(多選)如圖9所示，在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放著兩根相距為h0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R0.3 的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長(zhǎng)為L(zhǎng)0.2 m，每米阻值r2.0 的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為c、d，當(dāng)金屬棒在水平拉力作用于以速度v4.0 m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是 (),圖9,A金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0.2 V B水平拉金屬棒的力的大小為0.02 N C金屬棒a、b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0.32 V D回路中的發(fā)熱功率為0.06

10、 W,該回路為純電阻電路，回路中的熱功率為P熱I2(Rhr)0.08 W，D錯(cuò)誤；金屬棒ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于Uac、Ucd與Udb三者之和，由于UcdEIrcd，所以UabEabIrcdBLvIhr0.32 V，A錯(cuò)誤，C正確。 答案BC,【變式訓(xùn)練】 2(多選)(2014山東卷，16)如圖 10，一端接有定值電阻的平行金 屬軌道固定在水平面內(nèi)，通有恒 定電流的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線垂直并緊 靠軌道固定，導(dǎo)體棒與軌道垂直 且接觸良好。在向右勻速通過(guò)M、N兩區(qū)的過(guò)程中，導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計(jì)軌道電阻。以下敘述正確的是 () AFM向右 BFN向左 CFM逐漸增大 DFN逐漸減小,圖1

11、0,考點(diǎn)三通電自感和斷電自感 1自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn) (1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。 (2)通過(guò)線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。 (3)電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。 (4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過(guò)程的進(jìn)行，但它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向。,2自感中“閃亮”與“不閃亮”問(wèn)題,【例3】(多選)如圖11甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則 () 圖11,A在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗 B在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗 C在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將逐漸變暗 D在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗,解析題圖甲所示電路中，燈A和線圈L串聯(lián)，電流相同，斷開(kāi)S時(shí)，線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙原電流的減小，通過(guò)R、A形成回路，燈A逐漸變暗。題圖乙所示電路中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開(kāi)S時(shí)，電源不給燈供電，而線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小，通過(guò)R、A形成回路，燈A中電流比原來(lái)大，變得更亮，然后逐漸變暗。 答案AD,【變式訓(xùn)練】 3如圖12所示的電路，開(kāi)關(guān)原先閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某一時(shí)刻突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則通過(guò)電阻R1中的電流I1隨時(shí)間變化的