高考物理一輪總復習 專題十 第2講 法拉第電磁感應定律 自感課件

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1、第 2 講 法拉第電磁感應定律自感考點 1法拉第電磁感應定律1法拉第電磁感應定律磁通量的變化率(1)內(nèi)容：在電磁感應現(xiàn)象中，電路中感應電動勢的大小，跟_成正比(2)表達式：_，其中 n 為線圈的匝數(shù)tEn(3)公式的變形當線圈面積 S 不變，垂直于線圈平面的磁場 B 發(fā)生變化時，En SB .t當磁場 B 不變，垂直于磁場的線圈面積 S 發(fā)生變化時，EnBSt.2導體切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢(1)表達式：EBLvsin.BLv(2)當 B、L、v 三者兩兩垂直時：E_.注意：以上兩式是由法拉第電磁感應定律推導出來的特殊情況，因此只適用于計算部分導體在勻強磁場中做切割磁感線運動時的感應電動勢

2、大小式中為 B 和 v 的方向夾角，L 為切割磁感線的有效長度3兩個公式的區(qū)別平均瞬時有當磁通量的變化率是恒定不變時，算出的才是瞬時電動勢(2)EBLvsin常用于計算_電動勢若 v 為平均速度，算出的就是平均電動勢.【跟蹤訓練】1在我國的某港口使用天車吊運集裝箱，若豎直吊掛集裝箱的鋼絲繩長為 L，且正吊著貨物以速度 v 由西向東運行若此地地磁場的磁感應強度大小為 B，其方向與水平面的夾角為，則此鋼絲繩產(chǎn)生的感應電動勢為() BA.上端為感應電動勢的正極，感應電動勢的大小為BLvsinB.上端為感應電動勢的正極，感應電動勢的大小為BLvcosC.下端為感應電動勢的正極，感應電動勢的大小為BLv

3、sinD.下端為感應電動勢的正極，感應電動勢的大小為BLvcos2如圖 1021 甲所示，A、B 是兩個同心圓，半徑之比RARB2 1，A、B 是由相同材料、粗細一樣的導體做成的，小圓 B 外無磁場，B 內(nèi)磁場的變化如圖乙所示，求 A、B 中電流大小之比(不計兩圓中電流形成磁場的相互作用)圖 1021即 A、B 中電流大小之比為 2 1.考點 2自感和渦流電磁感應1自感現(xiàn)象：自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應現(xiàn)象，它是由于導體本身的電流發(fā)生變化時而產(chǎn)生的_現(xiàn)象自感現(xiàn)象遵循電磁感應的所有規(guī)律阻礙相反相同2自感電動勢的方向：由楞次定律知，自感電動勢總是_原來導體中電流的變化當回路中的電流增加時，自感電動

4、勢和原來電流的方向_；當回路中的電流減小時，自感電動勢和原來電流的方向_自感對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：它由線圈_的性質(zhì)決定線圈越長，單位長度上線圈的匝數(shù)越多，橫截面積越大，它的自感系數(shù)越_線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)會增大很多自感系數(shù)的單位是_本身大亨(H)啟動器4自感現(xiàn)象的應用和防止產(chǎn)生瞬時高壓降壓限流(1)應用：如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器，無線電設(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器、鎮(zhèn)流器和燈管組成的_在日光燈啟動時起到開關(guān)作用，正常工作時斷開；鎮(zhèn)流器的作用是在燈開始點亮時起_的作用，在日光燈正常發(fā)光時起_作用(2)防止：制作精密電阻時，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：塊狀金屬在磁場中運動，或者處在變化的磁場中，金屬塊內(nèi)部會產(chǎn)生感應電流，這種電流在整塊金屬內(nèi)部自成閉合回路，叫做_雙線渦流A合上開關(guān) S 接通電路時，L2 先亮 L1 后亮，最后一樣亮B合上開關(guān) S 接通電路時，L1 和 L2 始終一樣亮C斷開開關(guān) S 切斷電路時，L2 立即熄滅，【跟蹤訓練】3如圖 1022 所示的電路中，L1、L2 為完全相同的燈泡，線圈 L 的電阻忽略不計下列說法中正確的是()L1 過一會兒才熄滅D斷開開關(guān) S 切斷電路時，L1、L2 同時立即熄滅圖 1022解析：接通電路時，由于線圈的自感作用，L1 支路相當于斷路

6、，電流增大得慢，L1 后亮；穩(wěn)定后，線圈的作用消失，又相當于短路，L1、L2 并聯(lián)，亮度一樣；斷開開關(guān)，都過一會兒才熄滅答案：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相同的磁性小球，同時從 A、B 管上端的管口無初速度釋放，穿過 A 管的小球比穿過 B 管的小球先落到地面，下面對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：磁性小球穿過銅管或鋁管時

7、，管中產(chǎn)生感應電流，又據(jù)楞次定律可知，感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙小球的下落；而當小球穿過塑料管或膠木管時，管中不產(chǎn)生感應電流，小球做自由落體運動故選項 A、D 正確答案：AD熱點 1法拉第電磁感應定律的應用【例 1】(2010 年江蘇卷)一矩形線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場方向垂直,先保持線框的面積不變，將磁感應強度在 1 s 時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍，接著保持增大后的磁感應強度不變,在 1 s 時間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來的一半.先后兩個過程中,線框中感應電動勢的比值為()A12B1C2D4答案：B利用感應電動勢公式 EBLv 計算時，L 應是等效長度，即垂直切割磁感線的長度.

8、解析：本題考查電磁感應定律的應用小相等，選B.D感應電動勢平均值 E Bav【觸類旁通】1(雙選)如圖 1024 所示，一導線彎成半徑為 a 的半圓形閉合回路虛線 MN 右側(cè)有磁感應強度為 B 的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面回路以速度 v 向右勻速進入磁場，直徑 CD 始終與 MN 垂直從 D 點到達邊界開始到 C 點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是()A感應電流方向不變BCD 段直線始終不受安培力C感應電動勢最大值 E2Bav14圖 1024解析：在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應電流的方向為逆時針方向不變，A 正確根據(jù)左手定則可以判斷，CD

9、段受安培力向下，B 錯誤當半圓閉合回路進入磁場一半時，等效長度最大為 a，答案：AD熱點 2與感應電動勢相關(guān)的問題【例 2】(2011 年廣雅中學模擬)兩根相距為 L 的足夠長的平行金屬直角導軌 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桿 ab、cd 分別與導軌垂直接觸形成閉合回路，cd 桿質(zhì)量為 m、與導軌之間的動摩擦因數(shù)為，導軌電阻不計，回路總電阻為 R.整個裝置處于磁感應強度大小為 B、方向豎直向下的勻強磁場中當 ab 桿在平行于水平導軌的拉力作用下以某一速度沿導軌勻速向左運動時，cd 桿恰好豎直向下勻速運動重力加

10、速度為 g.求：(1)通過 cd 桿的電流大小和方向；(2)ab 桿向左勻速運動的速度 v 多大？圖 1025答題規(guī)范解：(1)cd 桿向下勻速運動時，設(shè) cd 桿與導軌的摩擦力為 fcd，安培力為 Fcd，有mgfcdfcdFcdFcdBIL由式得通過 cd 桿的電流備考策略：本類題的最大的特點是電磁學與力學知識相結(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)運動過程分析，找出每個過程的物理關(guān)系式.(3)功能關(guān)系的熟練運用，如重力、安培力、摩擦力等做功情況，以及與之對應的能量變化關(guān)系.【觸類旁通】2(雙選，20

11、11 年珠海模擬)如圖 1026 所示，間距為 L的平行金屬導軌上有一電阻為 r 的金屬棒 ab 與導軌接觸良好導軌一端連接電阻 R，其他電阻不計，磁感應強度為 B，金屬AC棒 ab 以速度 v 向右做勻速運動，則()A回路中電流為逆時針方向B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易錯點忽略公式 EBLv 應用的條件【例題】如圖 1027 所示，長為 6 m 的導體 MN 在磁感應強度 B0.1 T 的勻強磁場中，以 MN 上的一點 O 為軸，沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)角速度5 rad/s，O 點距 M 端為 2 m，求MN 的電勢差圖

12、 1027錯解分析：有的同學根據(jù)法拉第電磁感應定律 EBLv 和vL 得出 EBL2斷路時導體端電壓等于電動勢得 UNOENOBNO28 VUMOEMOBMO22 V所以 UMNUMUNUMUO(UNUO)UMOUNO6 V.出錯的原因是因為不清楚法拉第電磁感應定律的導出公式EBLv 是有條件的它適用于導體平動且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況，不符合本題的轉(zhuǎn)動情況，本題用錯了公式正確解析：因?qū)w繞 O 點旋轉(zhuǎn)，則 NO 段產(chǎn)生的感應電動勢為指點迷津：由于法拉第電磁感應定律 EBLv 適用于導體平動且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況，故可將轉(zhuǎn)動問題轉(zhuǎn)化為平動問題作等效處理.因為 vL，可以用導體中點的速度平動產(chǎn)生的感應電動勢等效于導體轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的【糾錯強化】1如圖 1028 所示，在跟勻強磁場垂直的平面內(nèi)放置一個折成銳角的裸導線 MON，MON.在它上面擱置另一根與 ON 垂直的導線 PQ，PQ 緊貼 MO、ON 并以平行于 ON 的速度 v 從頂角 O 開始向右勻速滑動，設(shè)裸導線 MON 和導線 PQ單位長度的電阻為 R0，磁感應強度為 B，求回路中的感應電流圖 1028