高考物理大一轮复习 9.2法拉第电磁感应定律自感涡流课件 新人教版.ppt

考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 考点三自感现象的理解及应用 考点 高三物理一轮复习 第2节法拉第电磁感应定律自感涡流 第九章电磁感应 1 法拉第电磁感应定律的理解 2014 高考江苏卷 如图所示 一正方形线圈的匝数为n 边长为a 线圈平面与匀强磁场垂直 且一半处在磁场中 在 t时间内 磁感应强度的方向不变 大小由b均匀地增大到2b 在此过程中 线圈中产生的感应电动势为 解析 答案 图片显 隐 基础自测 b 2 自感现象的理解 如图所示 电灯的电阻为2 电源电动势为2v 内阻不计 线圈匝数足够多 其直流电阻为3 先合上电键s 稳定后突然断开s 则下列说法中正确的是 a 电灯立即熄灭b 电灯先变暗再熄灭c 电灯会比原来亮一下再熄灭 且电灯电流方向与s断开前方向相同d 电灯会比原来亮一下再熄灭 且电灯电流方向与s断开前方向相反 基础自测 解析 答案 图片显 隐 b 3 对涡流的理解 多选 新一代炊具 电磁炉 无烟 无明火 无污染 不产生有害气体 无微波辐射 高效节能等是电磁炉的优势所在 电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场 当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时 即会产生无数小涡流 使锅体本身自行高速发热 然后再加热锅内食物 下列相关说法中正确的是 a 锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的b 恒定磁场越强 电磁炉的加热效果越好c 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的d 提高磁场变化的频率 可提高电磁炉的加热效果 由电磁感应原理可知 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的 提高磁场变化的频率 产生的感应电动势变大 可提高电磁炉的加热效果 c d正确 基础自测 解析 答案 cd 4 切割类感应电动势的理解及计算 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 金属棒mn向右切割磁感线 产生感应电动势 由右手定则可判断导体棒电流由n m 故电阻中电流方向为a c e1 blv e2 2blv 所以e1 e2 1 2 综上所述 c正确 基础自测 解析 答案 图片显 隐 c 一 法拉第电磁感应定律1 法拉第电磁感应定律 1 内容 闭合电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁通量的 成正比 2 公式 e n为线圈匝数 2 导体切割磁感线的情形 1 若b l v相互垂直 则e 2 e blvsin 为运动方向与磁感线方向的夹角 教材梳理 变化率 blv 二 自感和涡流1 自感现象 当导体中电流发生变化时 导体本身就产生感应电动势 这个电动势总是 导体中原来电流的 这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象 教材梳理 阻碍 变化 3 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像 状的感应电流 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 安培力的方向总是 导体的运动 教材梳理 大小 圈数 亨利 h 10 3 10 6 水的漩涡 安培力 阻碍 2 电磁驱动 如果磁场相对于导体转动 在导体中会产生 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 的原理工作的 教材梳理 感应电流 电磁驱动 1 感应电动势大小的决定因素 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 考点阐释 考点阐释 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 题组一对法拉第电磁感应定律内容的理解1 2015 杭州高三质检 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中 线圈平面与磁场方向垂直 关于线圈中产生的感应电动势和感应电流 下列表述正确的是 a 感应电动势的大小与线圈的匝数无关b 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大c 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大d 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 题组设计 解析 答案 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 c 2 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为原来的一半 先后两个过程中 线框中感应电动势的比值为 题组设计 解析 答案 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 b 3 2013 高考江苏卷 如图所示 匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd 线圈平面与磁场垂直 已知线圈的匝数n 100 边长ab 1 0m bc 0 5m 电阻r 2 磁感应强度b在0 1s内从零均匀变化到0 2t 在1 5s内从0 2t均匀变化到 0 2t 取垂直纸面向里为磁场的正方向 求 1 0 5s时线圈内感应电动势的大小e和感应电流的方向 2 在1 5s内通过线圈的电荷量q 3 在0 5s内线圈产生的焦耳热q 题组设计 解析 图片显 隐 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 1 10vadcba 或逆时针 2 10c 3 100j 题组设计 解析 答案 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 应用法拉第电磁感应定律的两点注意 1 一般步骤 分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况 利用楞次定律确定感应电流的方向 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 规律总结 考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用 1 导体平动切割磁感线 1 一般情况 运动速度v和磁感线方向夹角为 则e blvsin 2 常用情况 运动速度v和磁感线方向垂直 则e blv 3 若导体棒不是直的 则e blv中的l为切割磁感线的导体棒的有效长度 下图中 棒的有效长度均为ab间的距离 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 考点阐释 2 导体转动切割磁感线 考点阐释 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 题组一平动切割电动势的计算1 如图所示 平行导轨间距为d 一端跨接一个电阻r 匀强磁场的磁感应强度为b 方向垂直于平行金属导轨所在平面 一根金属棒与导轨成 角放置 金属棒与导轨的电阻均不计 当金属棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时 通过电阻r的电流是 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 d 2 2015 济南模拟 在范围足够大 方向竖直向下的匀强磁场中 磁感应强度b 0 2t 有一水平放置的光滑框架 宽度l 0 4m 如右图所示 框架上放置一质量m 0 05kg 电阻r 1 的金属杆cd 框架电阻不计 若杆cd在水平外力f的作用下以恒定加速度a 2m s2 由静止开始做匀变速运动 求 2 第5s末回路中的电流i多大 3 第5s末作用在杆cd上的水平外力f多大 题组设计 解析 图片显 隐 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 1 0 4v 2 0 8a 3 0 164n 3 杆cd匀加速运动 由牛顿第二定律得f f安 ma杆cd所受安培力f安 bil即f bil ma 0 164n 题组设计 解析 答案 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 题组二转动切割感应电动势的计算3 如右图所示 半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场b中 绕o轴以角速度 沿逆时针方向匀速转动 则通过电阻r的电流的方向和大小是 金属圆盘的电阻不计 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 d 导体棒切割磁感线类问题要注意以下几点 1 确定切割磁感线的导体棒是平动切割还是转动切割 若是平动切割 注意切割的有效长度 若是转动切割 导体各部分切割速度不同 应用e blvsin 计算电动势时 v应是导体棒切割的平均速度 2 导体棒切割磁感线相当于电源 要注意感应电动势的方向及电路的结构 易误警示 考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 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 考点三自感现象的理解及应用 考点阐释 2 自感中 闪亮 与 不闪亮 问题 考点阐释 考点三自感现象的理解及应用 1 2015 南通调研 如右图所示 a b c是3个完全相同的灯泡 l是一个自感系数较大的线圈 直流电阻可忽略不计 则 a s闭合时 a灯立即亮 然后逐渐熄灭b s闭合时 b灯立即亮 然后逐渐熄灭c 电路接通稳定后 3个灯亮度相同d 电路接通稳定后 s断开时 c灯立即熄灭 因线圈l的自感系数较大且直流电阻可忽略不计 s闭合时 a灯立即亮 然后逐渐熄灭 a正确 s闭合时 b灯先不太亮 然后变亮 b错误 电路接通稳定后 b c灯亮度相同 a灯不亮 c错误 电路接通稳定后 s断开时 c灯逐渐熄灭 d错误 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点三自感现象的理解及应用 a 2 多选 如图所示的电路中 l为一个自感系数很大 直流电阻不计的线圈 d1 d2是两个完全相同的电灯 e是内阻不计的电源 t 0时刻 闭合开关s 经过一段时间后 电路达到稳定 t1时刻断开开关s i1 i2分别表示通过电灯d1和d2中的电流 规定图中箭头所示方向为电流正方向 以下各图中能定性描述电流i随时间t变化关系的是 当s闭合时 l的自感作用会阻碍其中的电流变大 电流从d1流过 当l的阻碍作用变小时 l中的电流变大 d1中的电流变小至零 d2中的电流为电路总电流 电流流过d1时 电路总电阻较大 电流较小 当d1中电流为零时 电流流过l与d2 总电阻变小 电流变大至稳定 当s再断开时 d2马上熄灭 d1与l组成回路 由于l的自感作用 d1慢慢熄灭 电流反向且减小 综上所述知选项a c正确 题组设计 解析 答案 图片显 隐 考点三自感现象的理解及应用 ac 自感现象分析的基本方法 1 在分析自感现象问题时 应注意电路的结构 弄清楚自感线圈l与用电器的串 并联关系 2 明确原电流的方向 再判断自感电流的方向及大小变化 3 注意l的自身电阻是不是能忽略不计及断开开关时 线圈和用电器能否形成回路 规律总结 考点三自感现象的理解及应用 2 在磁通量与时间关系图线中 某时刻的变化率为该时刻图线切线的斜率 显然和该时刻的磁通量无关 名师 微点拨 2 对公式e blv的 三点提醒 1 对应的磁场应是匀强磁场 2 导体棒的长度l应是有效长度 不一定是导体棒本身的长度 3 式中的速度v是导体棒相对磁场的速度 解析法 巧解电磁感应的动态分析问题 方法概述 解析式法 是指根据题目条件写出要分析的物理量的数学表达式 进行分析和推断的方法 方法应用 2 准确写出每一个时刻 或位置 的磁通量变化率 导体棒切割磁感线的有