高三物理一轮复习 第九章 电磁感应 27 法拉第电磁感应定律 自感、涡流课件.ppt

基础自主梳理 基础自主梳理 基础自主梳理 要点研析突破 要点一 要点研析突破 要点研析突破 例1 2015 福建卷 如图所示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图 线圈匣数为n 面积为s 若在t1到t2时间内 匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过 其磁感应强度大小由b1均匀增加到b2 则该段时间线圈两端a和b之间的电势差 a b c a 恒为b 从0均匀变化到c 恒为 d 从0均匀变化到 思维导引 磁感应强度增加均匀 则所产生的为动生还是感生电动势 计算式如何 如何判定电势的高低 要点研析突破 答案 c解析 穿过线圈的向右的磁通量增加 由楞次定律可知 a b 则 a b为负值 由电磁感应定律可知产生的电动势e 磁场是均匀变化的 b t为定值 所以产生的电动势恒定 则 a b e 故c项正确 当穿过电路的磁场同时存在两个方向的磁感线时 计算磁通量时可以规定一个磁通量为负值 另一个磁通量为正值 总的磁通量为这两个磁通量的代数和 要点研析突破 要点研析突破 2 2015 江苏卷 做磁共振 mri 检查时 对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流 某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响 将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈 线圈的半径r 5 0cm 线圈导线的截面积a 0 80cm2 电阻率 1 5 m 如图所示 匀强磁场方向与线圈平面垂直 若磁感应强度b在0 3s内从1 5t均匀地减为零 求 计算结果保留一位有效数字 1 该圈肌肉组织的电阻r 2 该圈肌肉组织中的感应电动势e 3 0 3s内该圈肌肉组织中产生的热量q 解析 1 由电阻定律得r 2 r a 代入数据得r 6 103 2 感应电动势e b r2 t代入数据得e 4 10 2v 3 由焦耳定律得q e2 r t代入数据得q 8 10 8j答案 1 6 103 2 4 10 2v 3 8 10 8j 要点研析突破 要点二 要点研析突破 要点研析突破 例2 2015 安徽卷 如图所示 abcd为水平放置的平行 形光滑金属导轨 间距为l 导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场 磁感应度大小为b 导轨电阻不计 已知金属杆mn倾斜放置 与导轨成 角 单位长度的电阻为r 保持金属杆以速度v沿平行为cd的方向滑动 金属杆滑动过程中与导轨接触良好 则 a 电路中感应电动势的大小为 blv sin b 电路中感应电流的大小为 bvsin rc 金属杆所受安培力的大小为 b2lvsin rd 金属杆的热功率为 b2lv2 rsin 要点研析突破 思维导引 金属杆所产生的是动生还是感生电势 求解公式哪个最好 金属杆与磁场方向是否垂直 金属杆的运动方向是否与磁场方向垂直 有效切割长度如何确定 解析 切割磁感线的有效长度为l 电动势为e blv 选项a错误 根据题意 回路电阻r rl sin 由欧姆定律有i 选项b正确 安培力f 选项c错误 金属杆的热功率为p i2r 选项d错误 答案 b 要点研析突破 要点研析突破 4 2015 海南卷 如图所示 空间有一匀强磁场 一直金属棒与磁感应强度方向垂直 当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时 棒两端的感应电动势大小为 将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线 置于与磁感应强度相垂直的平面内 当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时 棒两端的感应电动势大小为 则 等于 解析 设折弯前导体切割磁感线的长度为l 感应电动势 blv 则折弯后的有效长度为产生的感应电动势为所以b项正确 答案 b 要点研析突破 要点三 要点研析突破 要点研析突破 要点研析突破 5 多选 2015 全国新课标 卷 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 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 当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时 圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势和感应电流 选项a正确 圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用 导致磁针转动 选项b正确 由于圆盘中心正上方悬挂小磁针 在圆盘转动过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变 选项c错误 圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场 由安培定则可判断出在中心方向竖直向下 其他位置关于中心对称 此磁场不会导致磁针转动 选项d错误可由对称性快速判断出在圆盘转动过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变 排除选项c 圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成的电流可视为环形电流 由安培定则可判断出在中心磁场方向竖直向下 其他位置关于中心对称 从而排除选项d 答案 ab 要点研析突破 6 多选 2016 宜昌市第三次质检 如图所示电路为演示自感现象的实验电器 若闭合开关s 电流达到稳定后 通过线圈l的电流i1 通过小灯泡l2的电流为i2 小灯泡l2处于正常发光状态 以下说法正确的是 a s闭合后的瞬间 l2灯缓慢变亮 l1灯立即亮b s闭合后的瞬间 通过线圈l的电流由零逐渐增大到i1c s断开后的瞬间 小灯泡l2中的电流由i1逐渐减为零 方向与i2相反d s断开后的瞬间 小灯泡l2中的电流由i2逐渐减为零 方向不变 要点研析突破 解析 由于线圈l的自感作用 在s闭合后的瞬间 l中的电流为零 之后由零逐渐增大到i1 而灯l1 l2都立即变亮 选项b项对 a项错 s断开后的瞬间 灯l1立即熄灭 由于l的自感作用 它相当于电源 与灯l2构成回路 电流由i1逐渐减为零 通过l2的电流方向与i2方向相反 选项c项对 d项错答案 bc 速效提升训练 1 2015 全国新课标 卷 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 a ua uc 金属框中无电流b ub uc 金属框中电流方向沿a b c ac ubc 1 2bl2 金属框中无电流d uac 1 2bl2 金属框中电流方向沿a c b a 解析 在三角形金属框内 有两边切割磁感线 其一为bc边 根据e blv可得 电动势大小为1 2bl2 其二为ac边 ac边有效的切割长度为l 根据e blv可得 电动势大小也为1 2bl2 由右手定则可知 金属框内无电流 且uc ub ua 选项a b错误 ubc uac 1 2bl2 选项c正确 选项d错误 三角形金属框在匀强磁场中转动过程中 穿过线框的磁通量不变 故三角形金属框中不会产生感应电流 从而排除选项b和d 在电源内部 电流是从电源的负极流向正极的 则uc ub ua 选项a错误 因本题为单选题 故选项c正确 答案 c 速效提升训练 2 多选 在竖直向上的匀强磁场中 水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈 线圈所围的面积为0 1m2 线圈电阻为1 规定线圈中感应电流i的正方向从上往下看是顺时针方向 如图甲所示 磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示 则以下说法正确的是 a 在时间0 2s内 i的最大值为0 01ab 在时间3 5s内 i的大小越来越小c 前2s内 通过线圈某截面的总电荷量为0 01cd 第3s内 线圈的发热功率最大 解析 线圈所围面积不变 因磁场的磁感应强度b随时间t的变化 引起磁通量的变化 由法拉第电磁感应定律 e 其大小由图象的斜率决定 在t 0时 斜率最大 且 b t 0 1t s 则im 0 01a a项正确 在时间3 5s内 b t一定 产生恒定电流 b项错误 第3s内 b t 0 没有感应电流 d项错误 前2s内 q it 0 01c c项正确 答案 ac 速效提升训练 速效提升训练 4 在如图所示的电路中 两个相同的小灯泡l1和l2分别串联一个带铁芯的电感线圈l和一个滑动变阻器r 闭合开关s后 调整r 使l1和l2发光的亮度一样 此时流过两个灯泡的电流均为i 然后 断开s