高考物理总复习 第9章 电磁感应（第2课时）法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件.ppt

第2课时法拉第电磁感应定律自感涡流 基础过关 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 考点一法拉第电磁感应定律 d 电磁感应现象 磁通量 无关 楞次定律 右手定则 2 法拉第电磁感应定律 1 内容 感应电动势的大小跟穿过这一电路的 成正比 2 公式 e 其中n为线圈匝数 3 感应电流与感应电动势的关系 遵守闭合电路的 定律 即i 磁通量的变化率 欧姆 blv 过关演练 1 2015 浙江1月学考 如图所示 某实验小组在操场上做摇绳发电实验 长导线两端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上 形成闭合电路 两位同学以每2秒约3圈的转速匀速摇动ab段导线 假定被摇动的导线由水平位置1按图示方向第一次运动到竖直位置2的过程中 磁通量的变化量约为10 4wb 则该过程回路中产生的感应电动势约为 a 2 10 4vb 2 7 10 4vc 3 10 4vd 6 10 4v 答案d 2 2014 浙江1月学考 如图所示 一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内 导轨间距0 4m 左端接有阻值为0 2 的电阻 一质量为0 2kg 电阻为0 1 的金属棒mn放置在导轨上 导轨之间有竖直向上的匀强磁场 磁感应强度大小为0 5t 棒在水平向右的外力作用下以0 3m s的速度匀速运动 运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 已知导轨足够长且电阻不计 则 a mn棒运动过程中两端的电压为0 02vb mn棒运动过程中两端的电压为0 06vc 棒匀速运动1s过程中电阻r发热0 008jd 棒匀速运动1s过程中电阻r发热0 012j 答案c 要点突破 要点一法拉第电磁感应定律应用1 应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤 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 例1 如图甲所示 一个圆形线圈的匝数n 1000 线圈面积s 200cm2 线圈的电阻r 1 线圈外接一个阻值r 4 的电阻 把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中 磁感应强度随时间变化规律如图乙所示 求 1 前4s内的感应电动势的大小 以及通过r的电流方向 2 前5s内的感应电动势 答案 1 1v电流方向自下而上 2 0 要点二导体切到磁感线产生感应电动势的计算1 公式e blv的使用条件 1 匀强磁场 2 b l v三者相互垂直 2 e blv的 三性 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 o 如图中 棒的有效长度为ab间的距离 答案a 答案d 精练题组 1 如图所示 在磁感应强度为b 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 金属杆mn在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动 mn中产生的感应电动势为e1 若磁感应强度增为2b 其他条件不变 mn中产生的感应电动势变为e2 则通过电阻r的电流方向及e1与e2之比e1 e2分别为 a c a 2 1b a c 2 1c a c 1 2d c a 1 2 答案c 答案b 3 如图所示 a b两闭合线圈用同样导线绕成 a有10匝 b有20匝 两圆线圈半径之比为2 1 均匀磁场只分布在b线圈内 当磁场随时间均匀减弱时 a a中无感应电流b a b中均有恒定的感应电流c a b中感应电动势之比为1 1d a b中感应电流之比为1 1 答案b 5 小明同学设计了一个 电磁天平 如图甲所示 等臂天平的左臂为挂盘 右臂挂有矩形线圈 两臂平衡 线圈的水平边长l 0 1m 竖直边长h 0 3m 匝数为n1 线圈的下边处于匀强磁场内 磁感应强度b0 1 0t 方向垂直线圈平面向里 线圈中通有可在0 2 0a范围内调节的电流i 挂盘放上待测物体后 调节线圈中电流使天平平衡 测出电流即可测得物体的质量 重力加速度取g 10m s2 答案 1 25匝 2 0 1t s 基础过关 1 互感现象 1 定义 两个相互靠近的线圈 当一个线圈中的电流变化时 它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势 这种现象叫互感 2 作用 利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈 如变压器 收音机的磁性天线 考点二互感和自感涡流 电磁阻尼和电磁驱动 b 能量 2 自感现象 1 概念 由于导体本身的 变化而产生的电磁感应现象称为自感 2 自感电动势 定义 在自感现象中产生的感应电动势叫做 表达式 e 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 1mh h 1 h h 电流 自感电动势 大小 匝数 10 3 10 6 3 涡流 1 定义 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 2 应用 涡流热效应的应用 如 涡流磁效应的应用 如 感应电流 真空冶炼炉 探雷器 4 电磁阻尼 1 定义 当导体在磁场中运动时 电流会使导体受到安培力 安培力的方向总是 2 应用 磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止 便于读数 5 电磁驱动 1 定义 磁场相对于导体转动时 导体中产生感应电流 感应电流使导体受到 的作用 使导体运动起来 2 应用 交流感应电动机 感应 阻碍导体的运动 安培力 过关演练 1 多选 如图所示 在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯 现接通交流电源 过了几分钟 杯内的水沸腾起来 若要缩短上述加热时间 下列措施可行的有 a 增加线圈的匝数b 提高交流电源的频率c 将金属杯换为瓷杯d 取走线圈中的铁芯 解析该装置的工作原理是 线圈内变化的电流产生变化的磁场 从而使金属杯内产生涡流把电能转化为内能 使杯内的水升温 交流电源的频率一定时 线圈产生的磁场的磁感应强度最大值bm越大 杯内磁通量变化就越快 产生的涡流就越大 增加线圈的匝数会使线圈产生的磁场bm增大 而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场bm减小 故a对 d错 交流电源的频率增大 杯内磁通量变化加快 产生的涡流增大 故b正确 瓷为绝缘材料 不能产生涡流 故c错 答案ab 2 2016 杭州五校联考 如图所示电路中 p q两灯相同 带铁芯的线圈l与q灯串联 则 a s接通瞬间 p立即发光 q逐渐亮起来b s接通瞬间 p q同时发光c s接通瞬间 q立即发光 p逐渐亮起来d s接通瞬间 p q均逐渐亮起来 解析s接通瞬间 由于l的自感作用 p立即发光 q逐渐亮起来 稳定后两灯亮度相同 a正确 b c d错误 答案a 要点突破 要点一自感现象理解1 自感现象的四大特点 1 自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化 2 通过线圈中的电流不能发生突变 只能缓慢变化 3 电流稳定时 自感线圈就相当于普通导体 4 线圈的自感系数越大 自感现象越明显 自感电动势只是延缓了过程的进行 但它不能使过程停止 更不能使过程反向 2 自感中 闪亮 与 不闪亮 问题 例1 如图所示的电路中 电源的电动势为e 内阻为r 电感线圈l的直流电阻不计 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 答案b 例2 多选 如图所示是高频焊接原理示意图 线圈中通以高频变化的电流时 待焊接的金属工件中就产生感应电流 感应电流通过焊缝产生大量热量 将金属熔化 把工件焊接在一起 而工件其他部分发热很少 以下说法正确的是 a 电流变化的频率越高 焊缝处的温度升高得越快b 电流变化的频率越低 焊缝处的温度升高得越快c 工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小d 工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 答案ad 要点三电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼与电磁驱动的比较 例3 多选 磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架 把线圈绕在铝框上 这样做的目的是 a 防止涡流而设计的b 利用涡流而设计的c 起电磁阻尼的作用d 起电磁驱动的作用解析线圈通电后 在安培力作用下 发生转动 铝框随之转动 并切割磁感线产生感应电流 就是涡流 涡流阻碍线圈的转动 使线圈偏转后尽快停下来 所以 这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用 b c选项正确 答案bc 精练题组 1 2016 浙江宁波选考模拟 如图所示是研究自感实验的实物电路 l1 l2是两个规格相同的小灯泡 l为自感线圈 闭合开关s 调节滑动变阻器r 使两个灯泡的亮度相同 然后断开开关s 则 a 闭合开关s l1 l2都逐渐变亮b 闭合开关s l2立刻变亮 l1逐渐变亮c 闭合开关s稳定后 l仍有自感电动势d 闭合开关s稳定后 断开s l没有自感电动势解析l1与线圈相连 闭合开关后线圈发生自感 l1逐渐变亮 l2与滑动变阻器相连 闭合开关后 l2立刻变亮 选项a错误 b正确 自感现象在开关闭合和断开的时候发生 电路稳定后 线圈没有自感电动势 选项c d错误 答案b 2 如图所示 在光滑绝缘水平面上 有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场 则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中 磁场宽度大于金属球的直径 小球 a 整个过程匀速b 进入磁场过程中球做减速运动 穿出过程做加速运动c 整个过程都做匀减速运动d 穿出时的速度一定小于初速度 解析小球在进入和穿出磁场时都有涡流产生 要受到阻力 即电磁阻尼作用 所以穿出时的速度一定小于初速度 答案d 3 如图所示 蹄形磁铁的两极间 放置一个线圈abcd 磁铁和线圈都可以绕oo 转动 磁铁如图示方向转动时 线圈的运动情况是 a 俯视 线圈顺时针转动 转速与磁铁相同b 俯视 线圈逆时针转动 转速与磁铁相同c 线圈与磁铁转动方向相同 但转速小于磁铁转速d 线圈静止不动 解析本题 原因 是磁铁有相对线圈的运动 效果 便是线圈要阻碍两者的相对运动 但线圈阻止不了磁铁的运动 线圈只好跟着磁铁同向转动 但转速小于磁铁转速 如果二者转速相同 就没有相对运动 线圈就不会转动 故选项c正确 答案c 4 多选 2016 杭二中期末 如图所示电路中 l是自感系数足够大的线圈 它的电阻可忽略不计 d1和d2是两个完全相同的小灯泡 则下列说法中正确的是 a k闭合瞬间 两灯同时亮 以后d1熄灭 d2变亮b k闭合瞬间 d1先亮 d2后亮 最后两灯亮度一样c k断开时 两灯都亮一下再慢慢熄