2020版高考物理一轮复习第十章第2讲法拉第电磁感应定律自感现象教案新人教版.docx

第2讲法拉第电磁感应定律自感现象考点1法拉第电磁感应定律的理解和应用1法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量的大小、变化量的大小没有必然联系(2)磁通量的变化率对应t图线上某点切线的斜率2应用法拉第电磁感应定律的三种情况(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，BS，则En；(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，SB，则En；(3)磁通量的变化是由面积和磁场共同变化引起时，则根据定义，|末初|，Enn.1(2018全国卷)(多选)如图甲，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图乙所示，规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势(AC)A在t时为零B在t时改变方向C在t时最大，且沿顺时针方向D在tT时最大，且沿顺时针方向解析：本题考查楞次定律的应用及法拉第电磁感应定律由it图象可知，在t时，0，此时穿过导线框R的磁通量的变化率0，由法拉第电磁感应定律可知，此时导线框R中的感应电动势为0，选项A正确；同理在t和tT时，为最大值，为最大值，导线框R中的感应电动势为最大值，不改变方向，选项B错误；根据楞次定律，t时，导线框R中的感应电动势的方向为顺时针方向，而tT时，导线框R中的感应电动势的方向为逆时针方向，选项C正确，选项D错误2如图甲所示，用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的直径在ab的右侧存在一个足够大的匀强磁场，t0时刻磁场方向垂直于竖直圆环平面向里，磁场磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则0t1时间内(D)A圆环中产生感应电流的方向为逆时针B圆环中产生感应电流的方向先顺时针后是逆时针C圆环一直具有扩张的趋势D圆环中感应电流的大小为解析：磁通量先向里减小再向外增大，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向为一直为顺时针，故A、B错误；由楞次定律的“来拒去留”可知，0t0为了阻碍磁通量的减小，线圈有扩张的趋势，t0t1为了阻碍磁通量的增大，线圈有缩小的趋势，故C错误；由法拉第电磁感应定律，得E，感应电流I，故D正确3(2019河北石家庄质检)如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，P、Q之间有阻值为R的电阻，PQNM所围的面积为S，不计导轨和导体棒的电阻导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态下列说法正确的是(D)A在0t0和t02t0内，导体棒受到导轨的摩擦力方向相同B在t02t0内，通过电阻R的电流方向为P到QC在0t0内，通过电阻R的电流大小为D在02t0内，通过电阻R的电荷量为解析：本题考查法拉第电磁感应定律的图象问题，定性分析加定量计算可快速求解由图乙所示图象可知，0t0内磁感应强度减小，穿过回路的磁通量减小，由楞次定律可知，为阻碍磁通量的减少，导体棒具有向右的运动趋势，导体棒受到向左的摩擦力，在t02t0内，穿过回路的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，导体棒有向左的运动趋势，导体棒受到向右的摩擦力，在两时间段内摩擦力方向相反，故A错误；由图乙所示图象可知，在t02t0内磁感应强度增大，穿过闭合回路的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，通过电阻R的电流方向为Q到P，故B错误；由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，在0t0内感应电动势E1，感应电流为I1，故C错误；由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，在02t0内通过电阻R的电荷量为q1，故D正确应用电磁感应定律需注意的三个问题(1)公式En求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值(2)利用公式EnS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关，与时间长短无关，与是否均匀变化无关推导如下：qtt.考点2导体切割磁感线产生的感应电动势考向1平动切割1计算公式：EBLv或EBLvsin.2EBlv的三个特性(1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直(2)有效性：公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度下图中，导体棒的有效长度为ab间的距离(3)相对性：EBlv中的速度v是导体棒相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系 (2019云南曲靖统考)(多选)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，如图所示则()A0时，杆产生的电动势为2BavB时，杆产生的电动势为BavC0时，杆受的安培力大小为D时，杆受的安培力大小为审题指导(1)导体棒长度指处在磁场中的长度，称为有效长度0和时二者不同(2)先计算感应电动势，再计算感应电流，最后计算安培力【解析】当0时，杆产生的电动势EBLv2Bav，故A正确；当时，根据几何关系得出此时导体棒的有效切割长度为a，所以杆产生的电动势为EBav，故B错误；当0时，由于单位长度电阻均为R0，所以电路中总电阻为(2)aR0，所以杆受的安培力大小为FBILB2a，故C错误；当时，电路中总电阻为aR0，所以杆受的安培力大小为FBIL，故D正确【答案】AD1(2019湖南衡阳模拟)如图所示，一对光滑的平行金属导轨(电阻不计)固定在同一水平面内，导轨足够长且间距为L，左端接有阻值为R的电阻，一质量为m、长度为L的匀质金属棒cd放置在导轨上，金属棒的电阻为r，整个装置置于方向竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B.金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，经过的位移为s时，则(C)A金属棒中感应电流方向由d到cB金属棒产生的感应电动势为BLC金属棒中感应电流为D水平拉力F的大小为解析：根据楞次定律可知电流I的方向从c到d，故A错误；设金属棒cd的位移为s时速度为v，则有v22as，金属棒产生的电动势为EBLvBL，故B错误；金属棒中感应电流的大小为I，解得I，故C正确；金属棒受到的安培力大小为fBIL，根据牛顿第二定律可得Ffma，联立解得Fma，故D错误考向2导体棒转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内绕一端以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为EBlBl2，如图所示 如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是()AUaUc，金属框中无电流BUbUc，金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUbcBl2，金属框中电流方向沿acba审题指导(1)金属框在转动过程中，磁通量不变，无感应电流产生(2)金属框bc边和ac边都在切割磁感线，所以有感应电动势【解析】穿过金属框的磁通量始终为零，没有发生变化，故金属框中无电流，B、D项错误；bc边切割磁感线的等效速度为l，根据右手定则UbUc，故UbcBl2，C项正确；ac边切割磁感线，根据右手定则得UaI1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变1.图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，然后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立刻变亮，最终A2与A3的亮度相同下列说法正确的是(C)A图1中，A1与L1的电阻值相同B图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等解析：本题考查自感现象判断在图1中断开S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明断开S1前，L1中的电流大于A1中的电流，故L1的阻值小于A1的阻值，A、B选项均错误；在图2中，闭合S2瞬间，由于L2的自感作用，通过L2的电流很小，D错误；闭合S2后，最终A2与A3亮度相同，说明两支路电流相等，故R与L2的阻值相同，C项正确2(2019钦州模拟)在如图所示的电路中，S闭合时流过线圈L的电流是2 A，流过灯泡A的电流是1 A将S突然断开，则S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的是图中的(D)解析：当电键断开时，由于线圈中自感电动势阻碍电流减小，线圈中的电流逐渐减小，线圈与灯泡A构成回路，所以灯泡中的电流与线圈中电流大小相等，灯泡中电流也逐渐减小，但与断开前方向相反故D正确，A、B、C错误分析自感现象的两点注意(1)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”的判断：关键在于对电流大小的分析，只有断电瞬间通过灯泡的电流比原来大，灯泡才先闪亮后慢慢熄灭(2)断电自感现象中电流方向是否改变的判断：与线圈在同一支路的用电器的电流方向不变，与线圈不在同一支路的用电器中的电流方向改变考向2对涡流的考查3(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后下列说法正确的是(AB)A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析：小磁针在圆盘所在处形成的磁场是非匀强磁场，圆盘可以等效为许多环形闭合线圈，圆盘转动过程中，穿过每个环形闭合线圈的磁通量不断地发生变化，在每一环形线圈上产生电动势和涡电流，A正确；环形线圈随圆盘转动，由楞次定律可知，线圈会受到小磁针施加的阻碍相对运动的力，根据牛顿第三定律可知，小磁针会受到与线圈即圆盘转动方向相同的力的作用，此力来源于电磁感应形成的涡电流，而不是自由电子随圆盘转动形成的电流，B正确，D错误从圆盘的整个盘面上看，圆盘转动过程中穿过整个圆盘的磁通量不变，C错误4扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示无扰动时，按下列四种方案对紫