高考物理總復(fù)習(xí) 第2講 法拉第地磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件 新人教版選修32

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1、(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P187)一、法拉第電磁感應(yīng)定律1感應(yīng)電動(dòng)勢(1)概念：在 中產(chǎn)生的電動(dòng)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(yīng)電動(dòng)勢的方向用 或 判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象 磁通量磁通量 無關(guān)無關(guān) 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(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)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(qiáng)磁場外，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(3)有效性：公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度(4)相對(duì)性：EBlv中的速度v

2、是導(dǎo)體相對(duì)磁場的速度，若磁場也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系電流電流 自感電動(dòng)勢自感電動(dòng)勢 大小大小 匝數(shù)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 ，這種電流像水中的旋渦所以叫渦流(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到 ，安培力的方向總是 導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(2)電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生 使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(3)電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理體現(xiàn)了 的推廣應(yīng)用感應(yīng)電流感應(yīng)電流 安培力安培力 阻礙阻礙 感應(yīng)電流感應(yīng)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(qiáng)磁

3、場中繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，初始時(shí)刻線框所在平面與磁感線垂直，經(jīng)過t時(shí)間后轉(zhuǎn)過120角，求：(1)線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢在t時(shí)間內(nèi)的平均值；(2)轉(zhuǎn)過120角時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)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(gè)電阻為R，面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)現(xiàn)將線框右半邊obco繞oo逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90到圖乙所示位置在這一過程中，導(dǎo)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(guān)在開關(guān)S斷開時(shí)，燈斷開時(shí)，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(guān)閉合時(shí)，流由于開關(guān)閉合時(shí)，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(dòng)勢，阻礙了電流電動(dòng)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(shí)，線圈斷開時(shí)，線圈L產(chǎn)生自感電產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙了電流的減小

5、，使動(dòng)勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；燈電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；燈A中電流反向不會(huì)立即熄滅若中電流反向不會(huì)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(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化情況化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能磁場能轉(zhuǎn)化為電能1.通電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢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逐漸變小但流過燈A的電流方向與原

6、來相反3自感電動(dòng)勢只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(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，他冥思苦想找不也原因你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()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)較大思路啟迪解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)首先將實(shí)物連線圖轉(zhuǎn)化為電路圖(2)理解斷電自感現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)(3)明確小燈泡出現(xiàn)閃亮的原因嘗試解答根據(jù)實(shí)物連線圖畫出正確的電路圖如圖所示，當(dāng)閉合開關(guān)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(dāng)開關(guān)

7、S突然斷開時(shí)，電流IA立即消失， 但是，由于自感電動(dòng)勢的作用，流過線圈的電流IL不能突變，而是要繼續(xù)流動(dòng)，于是，電感線圈和小燈泡構(gòu)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(shí)閃亮的時(shí)間就越長如果不滿足ILIA的條件，小燈泡只是延時(shí)熄滅，不會(huì)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(xiàng)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(guān)S接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，然后一樣亮B合上開關(guān)S接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮C斷

8、開開關(guān)S切斷電路時(shí)，A2立刻熄滅，A1過一會(huì)兒才熄滅D斷開開關(guān)S切斷電路時(shí)，A1和A2都要過一會(huì)兒才熄滅解析通電瞬間，L中有自感電動(dòng)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(gòu)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(guān)瞬間，L中有自感電動(dòng)勢；相當(dāng)于電源，與A1、A2構(gòu)成回路，所以兩燈都過一會(huì)兒熄滅綜上所述，選項(xiàng)A、D正確答案 AD(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P189)物理思想方法極限法分析電磁感應(yīng)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(fù)雜的問題簡單化在使用極端法處理問題時(shí)，需注意以下兩點(diǎn)：(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(huì)

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(shí)，則不能應(yīng)用極限法分析(2013新余期末)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(shí)，則線圈中幾乎沒有感應(yīng)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(yīng)電動(dòng)勢接近于零，線圈中同樣沒有感應(yīng)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(shí)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(yīng)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(cuò)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(dǎo)體線圈，它們的質(zhì)量一樣大，形狀一樣，設(shè)磁場足夠大，下列說法正確的是()A電阻大的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)的速度大B電阻小的線圈達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)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(gè)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(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)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(dǎo)線的電阻不計(jì)，求0至t1時(shí)間內(nèi)(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(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是()易錯(cuò)分析 誤認(rèn)為線圈在進(jìn)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(shí)

12、際上線圈在進(jìn)入和出磁場的過程中切割磁感線的導(dǎo)體的有效長度是變化的正確解答 進(jìn)入磁場的過程，穿過閉合線圈的磁通量增加，產(chǎn)生逆時(shí)針方向(負(fù)方向)的感應(yīng)電流，切割磁感線的有效長度減小，感應(yīng)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(shí)針方向(正方向)的感應(yīng)電流，切割磁感線的有效長度減小，產(chǎn)生的感應(yīng)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(dǎo)軌，左端接有定值電阻R，金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間，與導(dǎo)軌接觸良好，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌接觸點(diǎn)之間的距離為L，金屬棒與導(dǎo)軌間夾角為60，以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)軌和棒的電阻，則流過金屬棒

13、中的電流為()答案 B(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P191)1(2011廣東高考)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大D感應(yīng)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(qiáng)磁場的方向垂直于電路所在平面，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個(gè)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(yīng)電動(dòng)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(fù)電D電容器兩極板間的電場強(qiáng)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(dá)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(dǎo)線彎成閉合線圈，以速度v向左勻速進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直平面向外線圈總電阻為R，從線圈進(jìn)入磁場開始到完全進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是()答案 AB