【红对勾】高考物理复习 92 法拉第电磁感应定律课件.ppt

课时2法拉第电磁感应定律自感涡流 梳理知识突破难点 课前自主学习 基础自测 穿过闭合回路的磁通量 随时间t变化的图象分别如下图 所示 下列关于回路中产生的感应电动势的论述 正确的是 a 图 中 回路产生的感应电动势恒定不变b 图 中 回路产生的感应电动势一直在变大c 图 中 回路在0 t1时间内产生的感应电动势小于在t1 t2时间内产生的感应电动势d 图 中 回路产生的感应电动势先变小再变大答案 d 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感应电流 这种电流像水的旋涡所以叫涡流 1 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时 感应电流会使导体受到安培力 安培力的方向总是阻碍导体的运动 2 电磁驱动 如果磁场相对于导体转动 在导体中会产生感应电流使导体受到安培力的作用 安培力使导体运动起来 交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的 3 电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了楞次定律的推广应用 要点深化 通电和断电自感比较如下表 基础自测 1 如下图 a b 所示的电路中 电阻r和自感线圈l的电阻值都很小 且小于灯a的电阻 接通s 使电路达到稳定 灯泡a发光 则 a 在电路 a 中 断开s a将渐渐变暗b 在电路 a 中 断开s a将先变得更亮 然后渐渐变暗c 在电路 b 中 断开s a将渐渐变暗d 在电路 b 中 断开s a将先变得更亮 然后渐渐变暗 解析 在 a 电路中 灯a和线圈l串联 它们的电流相同 断开s时 线圈上产生自感电动势 阻碍原电流的减小 但流过灯a的电流仍逐渐减小 从而灯a只能渐渐变暗 b 电路中电阻r和灯a串联 灯a的电阻大于线圈l的电阻 电流则小于线圈l中的电流 断开s时 电源不再给灯供电 而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小 通过r a形成回路 灯a中电流突然变大 灯a变得更亮 然后渐渐变暗 故a d正确 答案 ad 2 如右图所示 一闭合金属球用绝缘细线挂于o点 将金属球拉离平衡位置并释放 金属球摆动过程中经过一匀强磁场区域 该区域的宽度比金属球的直径大 不计空气阻力 则下述说法中正确的是 a 金属球向右穿过磁场后 还能摆至原高度b 在进入和离开磁场时 金属球中均有涡流产生c 金属球进入磁场后离平衡位置越近速度越大 感应电流也越大d 金属球最终将静止在平衡位置答案 b 师生互动规律总结 课堂讲练互动 例1 如图4所示 水平放置的平行金属导轨 相距l 0 50m 左端接一电阻r 0 20 磁感应强度b 0 40t的匀强磁场方向垂直于导轨平面 导体棒ab垂直放在导轨上 并能无摩擦地沿导轨滑动 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 当ab以v 4 0m s的速度水平向右匀速滑动时 求 1 ab棒中感应电动势的大小 并指出a b哪端电势高 2 回路中感应电流的大小 3 维持ab棒做匀速运动的水平外力f的大小 答案 1 0 80v a b 2 4 0a 3 0 8n 2 电势高低的判断方法 1 要明确磁场的方向及导体运动的方向 2 据右手定则判断出感应电流的方向即感应电动势的方向 3 把切割磁感线导体作为电源 在电源内部电流从低电势点 负极 流向高电势点 正极 变式1 1 2009 山东高考 如图5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 答案 acd 例2 如图6 在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻r的直角形金属导轨aob 在纸面内 磁场方向垂直纸面朝里 另有两根金属导轨c d分别平行于oa ob放置 保持导轨之间接触良好 金属导轨的电阻不计 现经历以下四个过程 以速率v移动d 使它与ob的距离增大一倍 再以速率v移动c 使它与oa的距离减小一半 然后 再以速率2v移动c 使它回到原处 最后以速率2v移动d 使它也回到原处 设上述四个过程中通过电阻r的电荷量的大小依次为q1 q2 q3和q4 则 a q1 q2 q3 q4b q1 q2 2q3 2q4c 2q1 2q2 q3 q4d q1 q2 q3 q4 答案 a 变式2 1 2009 安徽高考 如图7甲所示 一个电阻为r 面积为s的矩形导线框abcd 水平放置在匀强磁场中 磁场的磁感应强度为b 方向与ad边垂直并与线框平面成45 角 o o 分别是ab边和cd边的中点 现将线框右半边obco 绕oo 逆时针旋转90 到图7乙所示位置 在这一过程中 导线中通过的电荷量是 答案 a 例3 如图8所示的电路 开关原先闭合 电路处于稳定状态 在某一时刻突然断开开关s 则通过电阻r1中的电流i1随时间变化的图线可能是下图中的 解析 开关s原先闭合时 电路处于稳定状态 流过r1的电流方向向左 大小为i1 与r1并联的r2和线圈l支路 电流i2的方向也向左 当某一时刻开关s突然断开时 l中向左的电流i2要减小 因自感现象 线圈l产生自感电动势 在回路 l r1 a r2 中形成感应电流 电流通过r1的方向与原来反向 变为向右 并从i2开始逐渐减小到零 故d选项正确 答案 d 题后反思解决自感现象问题的关键在于认真分析电路 把握电路中线圈的电流发生变化时 自感线圈会产生自感电动势阻碍原电流的变化 应用楞次定律再进行判断分析 变式3 1 2010 北京高考 在如图10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 若t 时刻再闭合s 则在t 前后的一小段时间内 正确反映流过l1的电流i1 流过l2的电流i2随时间t变化的图象是 图11 解析 闭合s通电后 由于电感线圈的自感作用 i1逐渐增大 最终达到稳定值 而i2直接增大至稳定值后保持不变 所以选项b正确 答案 b 感悟真题检验技能 随堂巩固训练 1 下列关于感应电动势大小的说法中 正确的是 a 线圈中磁通量变化越大 线圈中产生的感应电动势一定越大b 线圈中磁通量越大 产生的感应电动势一定越大c 线圈放在磁感应强度越强的地方 产生的感应电动势一定越大d 线圈中磁通量变化越快 产生的感应电动势越大 答案 d 2 如图12所示 e为电池 l是电阻可忽略不计 自感系数足够大的线圈 d1 d2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡 s是控制电路的开关 对于这个电路 下列说法正确的是 a 刚闭合开关s的瞬间 通过d1 d2的电流大小相等b 刚闭合开关s的瞬间 通过d1 d2的电流大小不相等c 闭合开关s待电路达到稳定 d1熄灭 d2比原来更亮d 闭合开关s待电路达到稳定 再将s断开瞬间 d2立即熄灭 d1闪亮一下再熄灭 解析 由于线圈的电阻可忽略不计 自感系数足够大 在开关闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大 线圈中的电流为零 所以通过d1 d2的电流大小相等 a项正确 b项错误 闭合开关s待电路达到稳定时线圈短路 d1中电流为零 回路电阻减小 d2比原来更亮 c项正确 闭合开关s待电路达到稳定 再将s断开瞬间 d2立即熄灭 线圈和d1形成回路 d1闪亮一下再熄灭 故a c d三项正确 答案 acd 3 如图13所示 垂直纸面的正方形匀强磁场区域内 有一位于纸面的 电阻均匀的正方形导体棒abcd 现将导体框分别朝着两个方向以v0 3v0速度匀速拉出磁场 则导体框从两个方向移出磁场的两次过程中 a 导体框中产生的感应电流的方向相同b 导体框中产生的焦耳热相同c 导体框ad边两端电势差相同d 通过导体框截面的电量相同 答案 ad 4 如图14所示 两根平行金属导轨固定在同一水平面内 间距为l 导轨左端连接一个电阻r 一根质量为m 电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上 在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场 磁场方向垂直于轨道平面向下 磁感应强度为b 对杆施加一个大小为f 方向平行导轨的恒力 使杆从静止开始运动 已知杆到达磁场区域时速度为v 之后进入磁场恰好做匀速运动 不计导轨的电阻 假定导轨与杆之间存在恒定的阻力 求 1 导轨对杆ab的阻力大小f 2 杆ab中通过的电流及其方向 3 导轨左端所接电阻r的阻值 5 如图15所示 平行金属导轨竖直放置 导轨间距为l 1m 上端接有电阻r1 3 下端接有电阻r2 6 虚线oo 下方