高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 法拉第電磁感應(yīng)定律（第2課時）課件

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1、第 九 章 電 磁 感 應(yīng)第二課時法拉第電磁感應(yīng)定律,自感渦流 考綱考情：5年19考法拉第電磁感應(yīng)定律( )自感，渦流( ) 基 礎(chǔ) 梳 理 知識點一法拉第電磁感應(yīng)定律 1感應(yīng)電動勢 (1)定 義 ： 在 _中 產(chǎn) 生 的 電 動勢 (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 勢 的 方 向 用 _或_判 斷 電 磁 感 應(yīng) 現(xiàn) 象 磁 通 量無 關(guān) 楞 次 定 律右 手 定 則 磁 通 量 的 變 化 線 圈 匝 數(shù) 知識點二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢Blv Blvsin 電 流 發(fā) 生 變 化

2、 自 感 現(xiàn) 象 圈 數(shù) 鐵 芯 10 3 2渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生_，這種電流像水的漩渦，所以叫渦流 (1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到_，安培力的方向總是_導(dǎo)體的運動 (2)電磁驅(qū)動：如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生_使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運動起來交流感應(yīng)電動機就是利用_的原理工作的 感 應(yīng) 電 流 阻 礙安 培 力感 應(yīng) 電 流 電 磁 驅(qū) 動 2 如 圖 所 示 ， 在 豎 直 向 下 的 勻 強 磁 場 中 ， 將 一 水平 放 置 的 金 屬 棒 ab以 水 平 速 度 v0拋 出 設(shè) 在 整 個 過程

3、 中 ， 棒 的 取 向 不 變 且 不 計 空 氣 阻 力 ， 則 在 金 屬 棒運 動 過 程 中 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動 勢 大 小 變 化 情 況 是 ( ) A 越 來 越 大 B 越 來 越 小 C 保 持 不 變 D 無 法 判 斷 解析金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場方向上的速度不變，由EBLv可知，感應(yīng)電動勢也不變C項正確 答案C 3 如 圖 所 示 ， 在 磁 感 應(yīng) 強 度 為 B、 方 向 垂 直 紙 面 向里 的 勻 強 磁 場 中 ， 金 屬 桿 MN在 平 行 金 屬 導(dǎo) 軌 上 以速 度 v向 右 勻 速 滑 動 ， MN中 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動 勢 為

4、 E1；若 磁 感 應(yīng) 強 度 增 為 2B， 其 他 條 件 不 變 ， MN中 產(chǎn) 生的 感 應(yīng) 電 動 勢 變 為 E2.則 通 過 電 阻 R的 電 流 方 向 及 E1與 E2之 比 E1 E2分 別 為 ( ) A ca,2 1 B ac,2 1 C ac,1 2 D ca,1 2 解析金屬桿垂直平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlv，判斷金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則由右手定則判斷可得，電阻R上的電流方向為a c，由EBlv知，E1Blv，E22Blv，則E1 E21 2，故選項C正確 答案C 4 (2016漳州高三質(zhì)檢)在 如 圖 所 示 的 電 路中 ， a、

5、 b為 兩 個 完 全 相 同 的 燈 泡 ， L為 電 阻可 忽 略 不 計 的 自 感 線 圈 ， E為 電 源 ， S為 開關(guān) 關(guān) 于 兩 燈 泡 點 亮 和 熄 滅 的 先 后 次 序 ， 下列 說 法 正 確 的 是 ( ) A 合 上 開 關(guān) ， a先 亮 ， b后 亮 ； 斷 開 開 關(guān) ， a、b同 時 熄 滅 B 合 上 開 關(guān) ， b先 亮 ， a后 亮 ； 斷 開 開 關(guān) ， a先 熄 滅 ， b后 熄 滅 C 合 上 開 關(guān) ， b先 亮 ， a后 亮 ； 斷 開 開 關(guān) ， a，b同 時 熄 滅 D 合 上 開 關(guān) ， a、 b同 時 亮 ； 斷 開 開 關(guān) ， b先

6、熄 滅 ， a后 熄 滅 解析由于L是自感線圈，當(dāng)合上S時，自感線圈L將產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增加，故有b燈先亮，而a燈后亮當(dāng)S斷開時，L、a、b組成回路，L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減弱，由此可知，a、b同時熄滅，故選項C正確 答案C 典例1(2013江蘇卷，13)如圖所示，勻強磁場中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場垂直已知線圈的匝數(shù)N100，邊長ab1.0 m、bc0.5 m，電阻r2 .磁感應(yīng)強度B在01 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T在15 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到0.2 T，取垂直紙面向里為磁場的正方向求： (1)0.5 s時 線 圈 內(nèi) 感 應(yīng) 電 動 勢 的 大 小 E

7、和 感 應(yīng)電 流 的 方 向 ； (2)在 1 5 s內(nèi) 通 過 線 圈 的 電 荷 量 q； (3)在 0 5 s內(nèi) 線 圈 產(chǎn) 生 的 焦 耳 熱 Q. (1)應(yīng) 用 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 解 題 的 一 般 步 驟 分 析 穿 過 閉 合 電 路 的 磁 場 方 向 及 磁 通 量 的 變 化 情 況 ； 利 用 楞 次 定 律 確 定 感 應(yīng) 電 流 的 方 向 ； 靈 活 選 擇 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 的 不 同 表 達 形 式 列 方 程 求 解 . (2)應(yīng) 注 意 的 問 題 ,通 過 回 路 的 電 荷 量 q僅 與 n、 和 回 路 電 阻R有

8、關(guān) ， 與 變 化 過 程 所 用 的 時 間 長 短 無 關(guān) ， 推 導(dǎo) 過 程 ： qxto(I)t f(nf(,t),R)t f(n,R) 針 對 訓(xùn) 練 1 如 圖 甲 所 示 ， 一 個 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 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 磁 場 ， 磁 感 應(yīng) 強 度 B隨 時 間 t變 化 的 關(guān) 系圖 線 如 圖 乙 所 示 圖 線 與 橫 、 縱 軸 的 截 距 分別

9、 為 t0和 B0， 導(dǎo) 線 的 電 阻 不 計 求 0至 t1時 間內(nèi) ： 考 向 二 導(dǎo) 體 切 割 磁 感 線 產(chǎn) 生 感 應(yīng) 電 動 勢 的計 算 1公式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 磁 場 外 ， 還 需 B、 l、 v三 者 互 相垂 直 (2)瞬 時 性 ： 若 v為 瞬 時 速 度 ， 則 E為 相 應(yīng) 的 瞬時 感 應(yīng) 電 動 勢 (3)有 效 性 ： 公 式 中 的 l為 導(dǎo) 體 切 割 磁 感 線 的有 效 長 度 如 圖 中 ， 棒 的 有 效 長 度 為 a、 b間 的 距 離

10、(4)相 對 性 ： E Blv中 的 速 度 v是 導(dǎo) 體 相 對 磁場 的 速 度 ， 若 磁 場 也 在 運 動 ， 應(yīng) 注 意 速 度間 的 相 對 關(guān) 系 典例2(2015廣東理綜，35)如圖(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L0.4 m，導(dǎo)軌右端接有阻值R1 的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L，從0時刻開始，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動，1 s后剛好進入磁場，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v1 m/s做

11、直線運動，求： 解題引路1.棒進入磁場之前，電路中的電動勢產(chǎn)生是由磁通量的變化引起.2.棒進入磁場后，回路中的電動勢產(chǎn)生是由于棒切割磁感線而引起，要注此過程有效長度的變化規(guī)律 3 (2016泰安高三質(zhì)檢)如 圖 所 示 是 圓 盤 發(fā) 電 機的 示 意 圖 ； 銅 盤 安 裝 在 水 平 的 銅 軸 上 ， 它 的 邊 緣正 好 在 兩 磁 極 之 間 ， 兩 塊 銅 片 C、 D分 別 與 轉(zhuǎn) 動 軸和 銅 盤 的 邊 緣 接 觸 若 銅 盤 半 徑 為 L， 勻 強 磁 場 的磁 感 應(yīng) 強 度 為 B， 回 路 的 總 電 阻 為 R， 從 左 往 右 看 ，銅 盤 以 角 速 度 沿

12、順 時 針 方 向 勻 速 轉(zhuǎn) 動 則 ( ) 答案BC 考 向 三 通 電 自 感 和 斷 電 自 感 1自感現(xiàn)象的四大特點 (1)自 感 電 動 勢 總 是 阻 礙 導(dǎo) 體 中 原 電 流 的 變 化 (2)通 過 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 ， 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 勢 只是 延 緩 了 過 程 的 進 行 ， 但 它 不 能 使 過 程 停 止 ， 更 不 能 使 過 程反 向 2三點注意、三個

13、技巧 典例3如圖所示，L1、L2、L3是完全相同的燈泡，L為直流電阻可忽略的自感線圈，電源內(nèi)阻不計，開關(guān)S原來接通現(xiàn)將開關(guān)S斷開，則() AL1變亮，L2變暗，最終兩燈一樣亮 BL2閃亮一下后恢復(fù)到原來的亮度 CL3變暗一下后恢復(fù)到原來的亮度 DL3閃亮一下后恢復(fù)到原來的亮度 解題引路1.S處于接通狀態(tài)時通過各燈泡的電流I1，I2和I3各為多少？ 2S處于斷開狀態(tài)時通過各燈泡的電流I1，I2和I3又各為多少？ 自感現(xiàn)象的四大特點 (1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化 (2)通過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，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

14、感現(xiàn)象越明顯，自感電動勢只是延緩了過程的進行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向 針 對 訓(xùn) 練 4 (2016江蘇常州檢測)如 圖 所 示 ， 電 路中 A、 B是 兩 個 完 全 相 同 的 燈 泡 ， L是 一 個 自感 系 數(shù) 很 大 、 電 阻 可 忽 略 的 自 感 線 圈 ， C是電 容 很 大 的 電 容 器 當(dāng) S閉 合 與 斷 開 時 ， A、B燈 泡 的 發(fā) 光 情 況 是 ( ) 解析S剛閉合后，A、B都變亮，且A比B亮，之后A逐漸熄滅，B逐漸變亮，選項A正確、B錯誤S閉合足夠長時間后，A熄滅，B一直都是亮的，選項C、D錯誤 答案A 特色專題系列之(二十九)電磁感應(yīng)解

15、題新技巧范例1如圖，兩根相距L1 m、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌足夠長，其一端接有一阻值為R2 的電阻，導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強度為B0.5 T的勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向里一根質(zhì)量m0.2 kg、電阻r0.5 的金屬棒置于導(dǎo)軌左端，并與導(dǎo)軌垂直放置有兩種情況可以讓棒在導(dǎo)軌上做勻變速直線運動： (1)給 棒 施 加 一 個 水 平 向 右 的 隨 時 間 變 化 的 力 F， 可 以 讓 棒 從靜 止 開 始 向 右 以 加 速 度 a1 1 m/s2做 勻 加 速 運 動 ； (2)將 軌道 左 端 的 定 值 電 阻 換 成 一 個 隨 時 間 變 化 的 電 阻 R0， 再

16、 給 棒一 個 水 平 向 右 的 初 速 度 v0 6 m/s， 可 以 使 棒 向 右 以 加 速度 a2 1 m/s2勻 減 速 運 動 一 段 時 間 則 上 述 兩 種 情 況 所 描述 的 變 力 F和 變 化 的 電 阻 R0滿 足 的 方 程 是 ( ) A F 0.1t 0.2(N)， R0 7 1.25t() B F 0.1t 0.2(N)， R0 7 1.25t() C F 0.125t 0.2(N)， R0 7.5 1.25t() D F 0.125t 0.2(N)， R 0 7.5 1.25t() 技巧點撥審題時首先抓住“讓棒在導(dǎo)軌上做勻變速直線運動”的力學(xué)條件，由牛

17、頓第二定律列方程，從方程中確定和區(qū)分兩種情況下的變化因素，在第一種情況下，力F隨安培力的變化而變化；第二種情況中則要保證安培力不變，電阻R0隨時間變化極據(jù)變量關(guān)系整理方程，即可求得變化規(guī)律 本 題 為 常 見 的 導(dǎo) 體 棒 切 割 磁 感 線 類 試 題 ， 但命 題 者 提 出 了 不 同 的 角 度 ， 將 勻 變 速 運 動 的受 力 特 點 與 電 磁 感 應(yīng) 相 結(jié) 合 ， 以 拓 展 解 題 思路 范例2相距為l的光滑導(dǎo)軌平面與水平面成角，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上如圖甲所示，質(zhì)量為m、阻值為r、長度為l的兩金屬棒ab、cd水平放置在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌保持良好接觸，ab、cd間用長為

18、L的絕緣輕質(zhì)細線ef連接，ab用輕繩與固定的力傳感器P相連，導(dǎo)軌電阻不計當(dāng)勻強磁場的磁感應(yīng)強度按圖乙規(guī)律變化時，下列說法正確的是() A 0 t1時 間 內(nèi) 傳 感 器 示 數(shù) 減 小 B 0 t1時 間 內(nèi) 絕 緣 線 ef彈 力 減 小 ， t1 t2時間 內(nèi) 絕 緣 線 ef彈 力 增 大 C 若 t 0時 刻 絕 緣 線 ef彈 力 為 2mgsin ， 則t2時 刻 絕 緣 線 ef彈 力 為 0 D 在 絕 緣 線 ef彈 力 為 0之 后 ， 傳 感 器 示 數(shù) 大于 2mgsin 技巧點撥回路磁通量變化率不變，則感應(yīng)電流方向不變，所以磁感應(yīng)強度反向，則安培力反向；回路磁通量變化

19、率不變，則安培力大小以t1時刻對時間對稱 試 題 為 雙 棒 平 衡 、 磁 場 磁 感 應(yīng) 強 度 變 化 相 結(jié)合 的 綜 合 性 試 題 ， 力 、 電 綜 合 性 強 ， 在 力 學(xué)方 向 涉 及 整 體 法 和 隔 離 體 的 選 擇 ， 在 電 磁 感應(yīng) 方 面 涉 及 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 的 應(yīng) 用 、 安培 力 的 求 解 及 楞 次 定 律 的 應(yīng) 用 頻 考 一 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 的 理 解 1 如 圖 甲 所 示 ， 電 路 的 左 側(cè) 是 一 個 電 容 為 C的 電 容 器 ， 電 路 的 右 側(cè) 是 一 個 環(huán) 形 導(dǎo) 體 ， 環(huán)形

20、 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 磁 場 ， 磁 感 應(yīng) 強 度 的 大 小隨 時 間 變 化 的 規(guī) 律 如 圖 乙 所 示 則 在 0 t0時間 內(nèi) 電 容 器 ( ) 2 一 個 由 電 阻 均 勻 的 導(dǎo) 線 繞 的 制 成 的 閉 合 線圈 放 在 磁 場 中 ， 如 圖 所 示 ， 線 圈 平 面 與 磁 場方 向 成 60 角 ， 磁 感 應(yīng) 強 度 隨 時 間 均 勻 變 化 ，下 列 方 法 可 使 感 應(yīng) 電 流 增 加 一 倍 的 是 ( ) A 把 線 圈 匝 數(shù) 增 加 一 倍 B 把 線 圈 面

21、積 增 加 一 倍 C 把 線 圈 半 徑 增 加 一 倍 D 改 變 線 圈 與 磁 場 方 向 的 夾 角 為 另 一 定 值 答案C 頻 考 二 導(dǎo) 體 切 割 磁 感 線 產(chǎn) 生 應(yīng) 電 動 勢 的 計 算 3 (2016錦州高三模擬)如 圖 所 示 ， 平 行 導(dǎo)軌 間 距 為 d， 一 端 跨 接 一 個 電 阻 R， 勻 強 磁 場的 磁 感 應(yīng) 強 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 角 放 置 ，金 屬 棒 與 導(dǎo) 軌 的 電 阻 均 不 計 當(dāng) 金 屬 棒 垂 直于 棒 的 方 向 以 恒 定 的 速

22、度 v在 金 屬 導(dǎo) 軌 上 滑 行時 ， 通 過 電 阻 R的 電 流 是 ( ) 4 (2016武漢摸底)如 圖 所 示 ， 正 方 形 線 框的 左 半 側(cè) 處 在 磁 感 應(yīng) 強 度 為 B的 勻 強 磁 場 中 ，磁 場 方 向 與 線 框 平 面 垂 直 ， 線 框 的 對 稱 軸 MN恰 與 磁 場 邊 緣 平 齊 若 第 一 次 將 線 框 從 磁 場中 以 恒 定 速 度 v1向 右 勻 速 拉 出 ， 第 二 次 以 線速 度 v2讓 線 框 繞 軸 MN勻 速 轉(zhuǎn) 過 90 ， 為 使 兩次 操 作 過 程 中 ， 線 框 產(chǎn) 生 的 平 均 感 應(yīng) 電 動 勢相 等 ， 則 ( ) 頻 考 三 自 感 現(xiàn) 象 5 如 圖 所 示 的 電 路 中 ， 電 源 的 電 動 勢 為 E，內(nèi) 阻 為 r， 電 感 L的 電 阻 不 計 ， 電 阻 R的 阻 值大 于 燈 泡 D的 阻 值 在 t 0時 刻 閉 合 開 關(guān) S，經(jīng) 過 一 段 時 間 后 ， 在 t t1時 刻 斷 開 S.下 列 表示 A、 B兩 點 間 電 壓 UAB隨 時 間 t變 化 的 圖 象中 ， 正 確 的 是 ( )