高考物理一轮复习 92 法拉第电磁感应定律及其应用课件 新人教版.ppt

考点1法拉第电磁感应定律 学案2法拉第电磁感应定律及其应用 1 对法拉第电磁感应定律的理解 1 感应电动势的大小决定于穿过回路的磁通量的变化率 t 而与磁通量 磁通量的变化量 的大小没有必然联系 2 磁通量的变化常由b的变化或s的变化两种情况引起 当 仅由b的变化引起时 e ns b t 当 仅由s的变化引起时 e nb s t 3 由e n t计算出的是 t时间内的平均感应电动势 4 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 推导如下 1 很大 t可能很小 很小 t可能很大 感应电动势的大小与 t有关 与 无直接关系 2 用公式e ns b t求感应电动势时 s为线圈在磁场范围内有效面积 2 平均性导体平动切割磁感线时 若v为平均速度 则e为平均感应电动势 即 3 瞬时性若v为瞬时速度 则e亦为相应的瞬时感应电动势 4 有效性导体平动切割磁感线 l为导体两端点的有效长度 若l b l v 则e blv 如图所示的导线切割磁感线的运动中 虚线的长度l就是各自的有效长度 即感应电动势都为e blv 2 对e blv的理解 3 如图所示 当导体绕一端点在垂直于磁场的平面内以角速度 转动时 则其产生的感应电动势e 1 2 bl2 5 相对性e blv中的速度v是相对于磁场b的速度 若磁场也运动时 应注意速度间的相对关系 1 正交性本公式是在定一条件下得出的 除了磁场是匀强磁场外 还需b l v三者相互垂直 实际问题中当它们不相互垂直时 应取垂直的分量进行计算 如一个与水平面成 角的宽度为l的u型框架中 一金属棒mn自导轨上滑下 当速度为v时 由于b与v不垂直 可把v分解为垂直b与v不垂直 可把v分解为垂直b的v1和平行于b的v2 则e blv1 blvcos 如图 典例一 对e n t的理解 例1 如图 a 所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图 b 所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和b0 导线的电阻不计 求0至t1时间内 1 通过电阻r1上的电流大小和方向 2 通过电阻r1上的电荷量q及电阻r1上产生的热量 闭合电路中因磁通量发生变化而产生感应电流时 通过导线横截面的电荷量 其中n为线圈的匝数 解析 本题将电磁感应与电路知识相结合 既考查了电磁感应定律 又考查了电流 电量 电功率的求法 要解答本题既要牢固掌握相关知识又要具备综合分析能力 1 由图象分析可知 0至t1时间内 b t b0 t0由法拉第电磁感应定律有e n t n b t s而s r22由闭合电路欧姆定律有i1 e r1 r 联立以上各式解得通过电阻r1上的电流大小为i1 nb0 r22 3rt0 由楞次定律可判断通过电阻r1上的电流方向为从b到a 2 通过电阻r1上的电荷量q i1t1 nb0 r22t1 3rt0 通过电阻r1上产生的热量q i12r1t1 2n2b02 2r24t1 9rt02 1 一矩形线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场方向垂直 先保持线框的面积不变 将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍 接着保持增大后的磁感应强度不变 在1s时间内 再将线框的面积均匀地减小到原来的一半 先后两个过程中 线框中感应电动势的比值为 a 1 2b 1c 2d 4 b 典例二 公式e blvsin 的应用 例2 如图所示 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路 虚线mn右侧有磁感应强度为b的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右匀速进入磁场 直径cd始终与mn垂直 从d点到达边界开始到c点进入磁场为止 下列结论正确的是 a 感应电流方向不变b cd段直导线始终不受安培力c 感应电动势最大值em bavd 感应电动势平均值 1 4 bav 解析 本题涉及了法拉第电磁感应定律 楞次定律 安培力的知识 考查学生应用规律分析问题的能力 中等难度 由楞次定律可判感应电流方向始终沿逆时针 故选项a正确 由右手定则知cd段直导线始终受安培力 故选项b错误 当有一半进入磁场时 切割磁感线的有效长度最大 最大感应电动势为em bav 故选项c正确 根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势的平均值 故选项d正确 e blvsin 中的l指切割的有效长度 因此本题中 在半圆形闭合回路进入磁场的过程中 其切割的有效长度是从零先增加到a然后又减小到零的过程 2 如图所示 平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域 细金属棒pq沿导轨从mn处匀速运动到m n 的过程中 棒上感应电动势e随时间t变化的图示 以下可能正确的是 a 考点2自感 互感 涡流 通电自感和断电自感的比较 1 发生断电自感时 灯泡是否会更亮一下决定于断电前后流过灯泡的电流大小的变化情况 并不一定会更亮一下才熄灭 2 自感电动势只是延续了过程的进行 并不是阻止 典例三 自感现象 例3 如图所示的电路中 电源的电动势为e 内阻为r 电感l的电阻不计 电阻r的阻值大于灯泡d的阻值 在t 0时刻闭合开关s 经过一段时间后 在t t1时刻断开s 下列表示a b两点间电压uab随时间t变化的图象中 正确的是 解析 s闭合时 由于自感l有感抗 经过一段时间电流稳定时l电阻不计 可见电路的外阻是从大变小的过程 由u外 r外 r外 r e可知u外也是从大变小的过程 所以a c错 t1时刻断开s 由于自感在l r d构成的回路中电流从b向a中间流过d 所以t1时刻uab反向 b正确 断开s后 电感l发生断电自感 故流经r的电位方向不变 而流经灯d的电位与原来方向相反 因此经r与d是并联且r rd 故断开s前电流ir id 所以发生断电自感时 灯d中的电位是从ir减小 在如图所示的电路中 a b为两个完全相同的灯泡 l为自感线圈 e为电源 s为开关 关于两灯泡点亮和熄灭的