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法拉第电磁感应定律 自感 涡流,法拉第电磁感应定律 (考纲要求),【思维驱动】(2011广东卷,15)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是 ( ) A感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同,答案 C,【知识存盘】 1感应电动势 (1)概念:在 中产生的电动势; (2)产生条件:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合 (3)方向判断:感应电动势的方向用 或 判断,电磁感应现象,磁通量,无关,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,闭合电路欧姆,Blv,【思维驱动】 在如图9-2-1所示的电路中,A1和A2是 两个相同的灯泡,线圈L的自感系数 足够大,电阻可以忽略不计下列说 法中正确的是 ( ) A合上开关S时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮 B断开开关S时,A1和A2都要过一会儿才熄灭 C断开开关S时,A2闪亮一下再熄灭 D断开开关S时,流过A2的电流方向向右,自感、涡流 (考纲要求),图9-2-1,解析 合上开关S时,线圈L中产生的自感电动势阻碍电流增大,并且阻碍作用逐渐变小直至为零,故A2先亮,A1后亮,最后一样亮选项A正确断开开关S时,线圈L中产生的自感电动势阻碍电流减小,因电路稳定时通过A1和A2的电流大小相等,故断开开关S时,A1和A2都逐渐熄灭,流过A2的电流方向向左选项B正确,C、D错误 答案 AB,电流,自感电动势,(3)自感系数L 相关因素:与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关 单位:亨利(H),1 mH H,1 H H. 2涡流:当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生 ,这种电流像水的漩涡所以叫涡流,感应电流,大小,匝数,103,106,图9-2-2,答案 C,答案 B,3应用法拉第电磁感应定律求解问题的一般步骤 (1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况; (2)利用楞次定律确定感应电流的方向; (3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解,考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 【典例2】 (2012四川卷,20)半径为a 右端开小口的导体圆环和长为2a的 导体直杆,单位长度电阻均为R0.圆 环水平固定放置,整个内部区域分 布着竖直向下的匀强磁场,磁感应 强度为B.杆在圆环上以速度v平行 于直径CD向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,杆的位置由确定,如图9-2-3所示则 ( ),图9-2-3,答案 AD,【变式跟踪2】 如图9-2-4所示,水平放置的U形框架上接一个阻值为R0的电阻,放在垂直纸面向里的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下,由静止开始运动距离d后速度达到v,半圆形硬导体AC的电阻为r,其余电阻不计下列说法正确的是 ( ),图9-2-4,答案 BD,借题发挥 1理解EBlv的“四性” (1)正交性:本公式是在一定条件下得出的,除磁场为匀强磁场外,还需B、l、v三者互相垂直 (2)瞬时性:若v为瞬时速度,则E为相应的瞬时感应电动势 (3)有效性:公式中的l为导体切割磁感线的有效长度 (4)相对性:EBlv中的速度v是导体相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系,备课札记,命题热点14 电磁感应中的图象问题 命题专家评述 考情分析 2012年,在全国各地高考试卷中电磁感应中的图象问题共考查了4处,其中图象的选择2处;给定图象分析相关的物理量1处;由给定的电磁感应过程画图象1处 高考题型:主要是选择题,也有计算题,做图题,常考类型 1由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象; 2由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量,阅卷教师叮咛 易失分点 1由于疏忽把物理量的正负判断错误; 2把物理量的关系分析错误; 3忽视了图象的横轴表示的物理量而错选答案,如有些题目横轴表示位移x,仍当作时间t导致出错 应对策略 1电磁感应图象问题的求解的关键 弄清初始条件,正、负方向的对应,变化范围,所研究物理量的函数表达式,进出磁场的转折点是解题的关键,2一般解题步骤 (1)明确图象的种类,即是B-t图还是-t图,或者是E-t图、I-t图等 (2)分析电磁感应的具体过程判断对应的图象是否分段,共分几段 (3)用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向 (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式 (5)根据函数关系式,进行数学分析 (6)画图象或判断图象.,高考佐证 (2012福建卷,18)如图9-2-5所示,一圆形闭合 铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂 的条形磁铁,铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴 线始终保持重合若取磁铁中心O为坐标原点, 建立竖直向下为正方向的x轴,则下图中最能正 确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关 系图象是 ( ),图9-2-5,解析 闭合铜环在下落过程中穿过铜环的磁场方向始终向上,磁通量先增加后减少,由楞次定律可判断感应电流的方向要发生变化,D项错误;因穿过闭合铜环的磁通量的变化率不是均匀变化,所以感应电流随x的变化关系不可能是线性关系,A项错误;铜环由静止开始下落,速度较小,所以穿过铜环的磁通量的变化率较小,产生的感应电流的最大值较小,过O点后,铜环的速度增大,磁通量的变化率较大,所以感应电流的反向最大值大于正向最大值,故B项正确,C项错误 答案 B,【预测1】 如图9-2-6所示,一带铁芯线圈 置于竖直悬挂的闭合铝框右侧,与线 圈相连的导线abcd内有水平向里变化 的磁场下列哪种变化磁场可使铝框 向左偏离 ( ),图9-2-6,答案 A,【预测2】 某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验,实验装置如图9-2-7甲所示在大线圈中放置一个小线圈,大线圈与多功能电源连接多功能电源输入到大线圈的电流i1的周期为T,且按图乙所示的规律变化,电流i1将在大线圈的内部产生变化的磁场,该,图9-2-7,磁场磁感应强度B与线圈中电流i1的关系为Bki1(其中k为常数)小线圈与电流传感器连接,并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈中感应电流i2随时间t变化的图象若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大,则下图所示各图象中可能正确反映i2t变化的是(下图中分别以实线和虚线表示调整前、后的i2t图象) ( ),解析 由题图乙知电流i1随时间线性变化,再由Bki1知磁场也随时间线性变化,则通过线圈的磁通量也随时间线性变化,线圈中产生恒定的电动势与感应电流,A、B皆错误当频率加大后,磁通量变化率加大,产生的感应电动势与感应电流加大,C错误,D正确 答案 D,一、自感现象 1某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图9-2-8所示的电路检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ( ),A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大 C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大,图9-2-8,解析 从实物连接图中可以看出,线圈L与小灯泡并联,断开开关S时,小灯泡A中原来的电流立即消失,线圈L与小灯泡组成闭合电路,由于自感,线圈中的电流逐渐变小,使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同,小灯泡未闪亮说明断开S前,流过线圈的电流较小,原因可能是线圈电阻偏大,故选项C正确 答案 C,图9-2-9,答案 BD,3如图9-2-10所示,一由均匀电阻 丝折成的正方形闭合线框abcd, 置于磁感应强度方向垂直纸面向 外的有界匀强磁场中,线框平面 与磁场垂直,线框bc边与磁场左 右边界平行若将该线框以不同 的速率从图示位置分别从磁场左、右边界匀速拉出直至全部离开磁场,在此过程中 ( ),图9-2-10,A流过ab边的电流方向相反 Bab边所受安培力的大小相等 C线框中产生的焦耳热相等 D通过电阻丝某横截面的电荷量相等,答案 D,4一导线弯成如图9-2-11所示的闭合线圈,图甲中线圈以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场,从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止图乙中线圈以OO为轴从图示位置(线圈平面与磁场平行)在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动下列结论正确的是 ( ),图9-2-11,A图甲中,感应电动势先增大后减小 B图甲中,感应电动势的最大值EBrv C图乙中,线圈开始转动时感应电动势最大 D图乙中,线圈开始转动时由于穿过线圈的磁通量为零,故感应电动势最小,答案 AC,三、电磁感应中的图象问题 5在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个面积不变的单匝金属圆形线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图9-2-12甲所示,取线圈中磁场方向向上为正,当磁感应强度B随时间t如图乙变化时,下列选项中能正确表示线圈中感应电流变化的是 ( ),图9-2-12,答案 A

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