高考物理 第二课时 法拉第电磁感应定律 自感 涡流导与练复习课件.ppt

2012高三物理复习课件 导与练福建 第9章第二课时法拉第电磁感应定律自感 涡流 涡流是整块导体发生的电磁感应现象 同样遵守法拉第电磁感应定律 对应学生用书第126页 1 下列各项描述了决定感应电动势大小的因素 其中正确的是 d a 线圈中磁通量变化量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大b 线圈中磁通量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大c 线圈放在磁场越强的位置 线圈中产生的感应电动势越大d 线圈中磁通量变化越快 线圈中产生的感应电动势越大解析 由法拉第电磁感应定律 电动势大小由磁通量变化率决定 即变化率大 变化快 感应电动势大 与磁通量 和磁通量变化量 磁感应强度 b 无必然联系 但在限定条件下 也可能正确 如a选项 若说明在相同时间内 则正确 2 穿过一个单匝线圈的磁通量 始终为每秒钟均匀地增加2wb 则 c a 线圈中的感应电动势每秒钟增大2vb 线圈中的感应电动势每秒钟减小2vc 线圈中的感应电动势始终为2vd 线圈中不产生感应电动势 3 如图所示 电路中a b是完全相同的灯泡 l是一带铁芯的线圈 开关s原来闭合 则开关s断开的瞬间 d a l中的电流方向改变 灯泡b立即熄灭b l中的电流方向不变 灯泡b要过一会儿才熄灭c l中的电流方向改变 灯泡a比b熄灭慢d l中的电流方向不变 灯泡a比b熄灭慢解析 开关s断开瞬间 线圈l发生自感现象 电流方向不变且与a构成回路 b立即熄灭 a逐渐熄灭 例1 2009年广东卷 15分 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 思路点拨 答案 1 电流方向俯视为逆时针方向 2 0 08v 3 5s 例2 如图所示 磁感应强度b 0 2t的匀强磁场中有一折成30 角的金属导轨aob 导轨平面垂直磁场方向 一条直导线mn垂直ob方向放置在导轨上并接触良好 当mn以v 4m s从导轨o点开始向右平动时 若所有导线单位长度的电阻r 0 1 m 求 1 经过时间ts后 闭合回路的感应电动势的瞬时值 2 时间ts内 闭合回路的感应电动势的平均值 3 闭合回路中的电流大小和方向 答案 1 1 85tv 2 0 92tv 3 1 70a逆时针方向 针对训练21 如图 一直导体棒质量为m 长为l 电阻为r 其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上 并与之紧密接触 棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻 图中未画出 导轨置于匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小为b 方向垂直于导轨所在平面 开始时 给导体棒一个平行于导轨的初速度v0 在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中 通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流i保持恒定 导体棒一直在磁场中运动 若不计导轨电阻 求此过程中导体棒上感应电动势的平均值 通电自感和断电自感的比较 续表 1 通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反 使电流相对缓慢增加 2 断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同 在与线圈串联的回路中 线圈相当于电源 它提供的电流从原来的il逐渐变小 3 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 4 电流稳定时 若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻 若不计线圈的电阻时就相当于一根导线 例3 如图所示 a b c是相同的白炽灯 l是自感系数很大 电阻可忽略不计的自感线圈 现将s闭合 下面说法正确的是 a b c灯同时亮 a灯后亮b a b c灯同时亮 然后a灯逐渐变暗 最后熄灭c a灯一直不亮 只有b灯和c灯亮d a b c灯同时亮 并且亮暗没有变化思路点拨 1 弄清线圈l的自感系数及电阻情况 2 闭合开关瞬间 l阻碍电流相当于断路 3 电路稳定时 l相当于短路导线 解析 由于线圈的自感系数很大 在开关闭合瞬间线圈的阻碍作用很大 线圈中电流几乎为零 所以电流通过a和b c支路 三灯同时亮 随着l中的电流增大 a中电流逐渐减小 由于线圈l的电阻可忽略不计 电路达到稳定时线圈相当于短路导线 灯泡a中电流为零 最后熄灭 故b项正确 答案 b 针对训练31 三个相同的灯和自感系数非常大的电感线圈连接成的电路如图所示 在开关闭合时 a b c三灯哪个先亮 在电路稳定时 三灯的亮度如何 在开关断开时有何现象 答案 开关闭合时 a c灯先亮 电路稳定时 b灯最亮 a c两灯一样亮 开关断开时 b灯逐渐熄灭 a c灯先亮一下再熄灭 考点一 自感现象及应用 例1 基础题 如图所示的电路中 l1和l2是两个相同的小灯泡 l是一个自感系数相当大的线圈 其阻值与r相同 在开关s接通和断开时 灯泡l1和l2亮暗的顺序是 a 接通时l1先达最亮 断开时l1后灭b 接通时l2先达最亮 断开时l1后灭c 接通时l1先达最亮 断开时l1先灭d 接通时l2先达最亮 断开时l2先灭 思路点拨 1 开关s接通时 自感线圈l产生反电动势 流过线圈l的电流几乎为0 2 开关s断开时 线圈l产生自感电动势相当于电源 解析 当开关s接通时 l1和l2应该同时亮 但由于自感现象的存在 流过线圈的电流由零变大时 线圈上产生的自感电动势的方向是左边为正极 右边为负极 使通过线圈的电流从零开始慢慢增加 所以开始瞬间电流几乎全部从l1通过 而该电流又将同时分路通过l2和r 所以l1先达最亮 经过一段时间电路稳定后 l1和l2达到一样亮 当开关s断开时 电源电流立即为零 因此l2立刻熄灭 而对于l1 由于通过线圈的电流突然减弱 线圈中产生自感电动势 右端为正极 左端为负极 使线圈l和l1组成的闭合电路中有感应电流 所以l1后灭 应选a 答案 a 1 在自感现象中自感电动势对 原电流的变化 总是起阻碍作用 即延缓原电流的变化 2 纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线 非纯电感线圈在电流稳定时相当于一定值电阻 考点二 法拉第电磁感应定律的理解与应用 考点三 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 例3 能力题 如图所示 匀强磁场的磁感应强度为b t 在垂直于磁场方向的平面内 有一个长度为l m 的金属棒op绕垂直于纸面的转动轴o沿逆时针方向以角速度 rad s 匀速转动 试求金属棒op转动时所产生的感应电动势的大小和方向 2010年北京卷 19 在如图 甲 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 乙 中的 b 解析 s闭合前 i1 0 i2 0 s闭合后 流过l1的电流从零缓慢增大到稳定值i 流过l2的电流立即增大到稳定值i 故b正确 1 本题考查自感现象 2 解决本题的关键是理解自感线圈 阻碍 含义 测控导航 1 闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中 磁场方向垂直于圆环平面 则 c a 环中产生的感应电动势均匀变化b 环中产生的感应电流均匀变化c 环中产生的感应电动势保持不变d 环上某一小段导体所受的安培力保持不变 2 如图所示 在竖直向下的匀强磁场中 将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出 设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力 则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将 c a 越来越大b 越来越小c 保持不变d 无法确定解析 金属棒做平抛运动 水平方向的分速度为v0 保持不变 由公式e blv0知感应电动势在整个运动过程中保持不变 c正确 4 吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者 然而吉他有许多种 不同吉他的工作原理是不同的 电吉他与普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面安装了一种叫做拾音器的装置 能将琴弦的振动转化为电信号 电信号经扩音器放大 再经过扬声器就能播出优美的音乐声 如图是拾音器的结构示意图 多匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦 电吉他不能使用尼龙弦 之间 当弦沿着线圈振动时 线圈中就会产生感应电流 关于感应电流 以下说法正确的是 d a 琴弦振动时 线圈中产生的感应电流是恒定的b 琴弦振动时 线圈中产生的感应电流大小变化 方向不变c 琴弦振动时 线圈中产生的感应电流大小不变 方向变化d 琴弦振动时 线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化解析 由于琴弦在振动 使线圈中的磁通量发生不均匀的变化 时快时慢 线圈中产生感应电流的大小 方向都要发生变化 故d正确 6 用相同导线绕制的边长为l或2l的四个闭合导体线框 以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场 如图所示 在每个线框进入磁场的过程中 m n两点间的电压分别为ua ub uc和ud 下列判断正确的是 b a ua ub uc udb ua ub ud ucc ua ub uc udd ub ua ud uc 7 2010年江苏卷 如图 甲 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 图 乙 中表示a b两点间电压uab随时间t变化的图象中 正确的是 b 解析 刚闭合s时 电感l的感抗很大 外电阻可看成灯泡d的阻值rd 稳定后 感抗消失 外电阻为r与rd的并联值 因并联电阻阻值小于rd 故uab变小 因此可排除选项a c s断开 l中电流不能立即消失 l r d组成回路 因此灯泡d中电流反向且逐渐变小 故灯泡d两端电压uab方向反向且逐渐减为零 故b正确 9 2010年重庆卷 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想 并进行了实验研究 实验装置的示意图可用如图表示 两块面积均为s的矩形金属板 平行 正对 竖直地全部浸在河水中 间距为d 水流速度处处相同 大小为v 方向水平 金属板与水流方向平行 地磁场磁感应强度的竖直分量为b 水的电阻率为 水面上方有一阻值为r的电阻通过绝缘导线和开关k连接到两金属板上 忽略边缘效应 求 1 该发电装置的电动势 2 通过电阻r的电流强度 3 电阻r消耗的电功率 10 拓展探究题 如图 a 所示 水平放置的两根平行金属