2022版高考物理一轮复习第十章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流课件新人教版

1、第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流1 知识梳理双基自测1感应电动势感应电动势(1)概念：在概念：在_中产生的电动势。中产生的电动势。(2)产生条件：穿过回路的产生条件：穿过回路的_发生改变，与电路是否闭合发生改变，与电路是否闭合_。(3)方向判断：感应电动势的方向用方向判断：感应电动势的方向用_或或_判断。判断。注意：注意：感应电动势的方向与电源电动势的方向一样，都规定为在电感应电动势的方向与电源电动势的方向一样，都规定为在电源内部由负极指向正极源内部由负极指向正极。知识点知识点1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律电磁感应现象电磁感应现象磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律右手定则右手定则

2、磁通量的变化率磁通量的变化率欧姆定律欧姆定律blv1自感现象自感现象(1)概念：由于导体本身的概念：由于导体本身的_变化而产生的电磁感应现象称为变化而产生的电磁感应现象称为自感。自感。(2)自感电动势自感电动势定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作定义：在自感现象中产生的感应电动势叫作_。表达式：表达式：e_。知识点知识点2 自感、涡流自感、涡流电流电流自感电动势自感电动势(3)自感系数自感系数l相关因素：与线圈的相关因素：与线圈的_、形状、形状、_以及是否有铁芯有以及是否有铁芯有关。关。单位：亨利单位：亨利(h)，1mh_ h,1h_ h。2涡流涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导

3、体中都会产生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。，这种电流像水的漩涡，所以叫涡流。大小大小匝数匝数103106感应电流感应电流思考：思考：(1)穿过线圈的磁通量变化越大，产生的感应电动势是否也越穿过线圈的磁通量变化越大，产生的感应电动势是否也越大？大？(2)利用利用eblv推导出导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感推导出导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动时产生感应电动势的表达式。线方向匀速转动时产生感应电动势的表达式。一、堵点疏通一、堵点疏通1磁通量变化越大，产生的感应电动势也越大。磁通量变化越大，产生的感应电动势也

4、越大。()2磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大。磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大。()3磁通量的变化率描述的是磁通量变化的快慢。磁通量的变化率描述的是磁通量变化的快慢。()4感应电动势的大小与线圈的匝数无关。感应电动势的大小与线圈的匝数无关。()5线圈中的自感电动势越大，自感系数就越大。线圈中的自感电动势越大，自感系数就越大。()6磁场相对导体棒运动时，导体棒中也能产生感应电动势磁场相对导体棒运动时，导体棒中也能产生感应电动势。()二、对点激活二、对点激活1(多选多选)如图所示，用相同导线绕成的两个单匝线圈如图所示，用相同导线绕成的两个单匝线圈a，b的半径分的半径分别为别为r和和2r

5、，圆形匀强磁场，圆形匀强磁场b的边缘恰好与的边缘恰好与a线圈重合，若磁场的磁感应线圈重合，若磁场的磁感应强度均匀增大，开始时的磁感应强度不为强度均匀增大，开始时的磁感应强度不为0，则，则()a任意时刻，穿过任意时刻，穿过a，b两线圈的磁通量之比均为两线圈的磁通量之比均为14b任意时刻，穿过任意时刻，穿过a，b两线圈的磁通量之比均为两线圈的磁通量之比均为11ca，b两线圈中产生的感应电动势之比为两线圈中产生的感应电动势之比为12da，b两线圈中产生的感应电动势之比为两线圈中产生的感应电动势之比为11bd2金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于

6、金属探测器的论述正确的是正确的是()a金属探测器可用于食品生产，防止金属探测器可用于食品生产，防止细小细小的的砂石颗粒混入食品中砂石颗粒混入食品中b金属探测器探测地雷时，探测器的金属探测器探测地雷时，探测器的线圈线圈中中产生涡流产生涡流c金属探测器探测金属时，被测金属中金属探测器探测金属时，被测金属中感感应应出涡流出涡流d探测过程中金属探测器与被测物体探测过程中金属探测器与被测物体相对相对静止静止与相对运动探测效果与相对运动探测效果相同相同c解析解析金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，不能防止金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，不能防止细小的砂石颗粒混入食品中，细小的砂石颗粒混入食

7、品中，a错误；金属探测器探测金属时，被测金错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，属中感应出涡流，b错误，错误，c正确；探测过程中金属探测器应与被测物正确；探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动，相对静止时无法得到探测效果，体相对运动，相对静止时无法得到探测效果，d错误。错误。2 核心考点重点突破考点一考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用法拉第电磁感应定律的理解及应用(2019江苏卷江苏卷)如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积s0.3 m2、电

8、阻、电阻r0.6 ，磁场的磁感应强度，磁场的磁感应强度b0.2 t。现同时向两侧拉动线圈，线圈。现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在的两边在t0.5 s时间内合到一起。求线圈在上述过程中时间内合到一起。求线圈在上述过程中(1)感应电动势的平均值感应电动势的平均值e；(2)感应电流的平均值感应电流的平均值i，并在图，并在图中中标标出电流方向；出电流方向；(3)通过导线横截面的电荷量通过导线横截面的电荷量q。例例1答案答案(1)0.12 v(2)0.2 a(电流方向见解析中图电流方向见解析中图)(3)0.1 c(1)qit(式中式中i为回路中的恒定电流、为回路中的恒定电流、t为时间为时间)由于导体棒

9、匀速切割磁感线产生感应电动势使闭合回路中的电流由于导体棒匀速切割磁感线产生感应电动势使闭合回路中的电流恒定，根据电流定义式可知恒定，根据电流定义式可知qit。闭合线圈中磁通量均匀增大或减小且回路中电阻保持不变，则电闭合线圈中磁通量均匀增大或减小且回路中电阻保持不变，则电路中的电流路中的电流i恒定，时间恒定，时间t内通过线圈横截面的电荷量内通过线圈横截面的电荷量qit。求电荷量三法求电荷量三法名师点拨名师点拨bc1导体平动切割磁感线导体平动切割磁感线对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式eblv，应从以，应从以下几个方面理解和掌握。下几个方面理解

10、和掌握。(1)正交性正交性本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需b、l、v三者相互垂直。实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进三者相互垂直。实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为行计算，公式可为eblvsin ，为为b与与v方向间的夹角方向间的夹角。考点二考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生感应电动势的计算例例2 ba1自感现象的四大特点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。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

11、缓慢变化。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，自感线圈相当于普通导体。电流稳定时，自感线圈相当于普通导体。(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。过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。考点三考点三自感现象自感现象2自感中自感中“闪亮闪亮”与与“不闪亮不闪亮”问题问题在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，为三盏完全相同的灯泡，l是自感线圈，直流电阻为是自感线圈，直流电阻为rl，则下列说法正确的是，则

12、下列说法正确的是()a合上开关后，合上开关后，c先亮，先亮，a、b后亮后亮b断开开关时，断开开关时，n点电势高于点电势高于m点点c断开开关后，断开开关后，b、c同时熄灭，同时熄灭，a缓慢熄灭缓慢熄灭d断开开关后，断开开关后，c马上熄灭，马上熄灭，b闪一下后缓慢熄灭闪一下后缓慢熄灭例例3 b解析解析开关开关s闭合瞬间，因线圈闭合瞬间，因线圈l的电流增大，产生自感电动势，的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，通过根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，通过a灯的电流逐渐灯的电流逐渐增大，所以增大，所以b、c先亮，先亮，a后亮，选项后亮，选项a错误；断开开关错误

13、；断开开关s的瞬间，因线圈的瞬间，因线圈l的电流减小，产生自感电动势，根据楞次定律可知通过自感线圈的电的电流减小，产生自感电动势，根据楞次定律可知通过自感线圈的电流方向与原电流方向相同，流方向与原电流方向相同，n点电势高于点电势高于m点；点；l和和a、b组成的回路中有组成的回路中有电流，由于原来电流，由于原来a灯的电流小于灯的电流小于b灯的电流，开关断开的瞬间，通过灯的电流，开关断开的瞬间，通过a、b和线圈回路的电流从和线圈回路的电流从a灯原来的电流大小开始减小，所以灯原来的电流大小开始减小，所以b灯会先变暗，灯会先变暗，然后然后a、b灯一起缓慢熄灭，而灯一起缓慢熄灭，而c没有电流，马上熄灭，

14、选项没有电流，马上熄灭，选项b正确，正确，c、d错误错误。变式训练变式训练3(多选多选)如图所示的电路中，如图所示的电路中，l为一个自感系数很大、为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，直流电阻不计的线圈，d1，d2是两个完全相同的灯泡，是两个完全相同的灯泡，e是一内阻不计是一内阻不计的电源。的电源。t0时刻，闭合开关时刻，闭合开关s，经过一段时间后，电路达到稳定，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时时刻断开开关刻断开开关s。i1，i2分别表示通过灯泡分别表示通过灯泡d1和和d2的电流，规定图中箭头所的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流示的方向为电流正方向，以下

15、各图中能定性描述电流i随时间随时间t变化关系变化关系的是的是()ac解析解析当当s闭合时，闭合时，l的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从d1流过；当流过；当l的阻碍作用变小时，的阻碍作用变小时，l中的电流变大，中的电流变大，d1中的电流变小至中的电流变小至零；零；d2中的电流为电路总电流，电流流过中的电流为电路总电流，电流流过d1时，电路总电阻较大，电流时，电路总电阻较大，电流较小，当较小，当d1中电流为零时，电流流过中电流为零时，电流流过l与与d2，总电阻变小，电流变大至，总电阻变小，电流变大至稳定；当稳定；当s再断开时，再断开时，d2马上熄灭，马上熄

16、灭，d1与与l组成回路，由于组成回路，由于l的自感作的自感作用，用，d1慢慢熄灭，电流反向且减小，故慢慢熄灭，电流反向且减小，故a，c项正确。项正确。考点四考点四涡流电磁阻尼和电磁驱动涡流电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼电磁阻尼电磁驱动电磁驱动不不同同点点成因成因由于导体在磁场中运动而由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导产生感应电流，从而使导体受到安培力体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导化而产生感应电流，从而使导体受到安培力体受到安培力效果效果安培力的方向与导体运动安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受

17、安培力的方向与导体运导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动动方向相同，推动导体运动电磁阻尼电磁阻尼电磁驱动电磁驱动能量能量转化转化导体克服安培力做功，导体克服安培力做功，其他形式的能转化为其他形式的能转化为电能，最终转化为内电能，最终转化为内能能由于电磁感应，磁场能转化为电由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功为导体的机械能，从而对外做功相同点相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动阻碍引起感应电流的导体与磁

18、场间的相对运动(2020贵州贵阳月考贵州贵阳月考)扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜(stm)可用来探测样品可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了有效隔离外界震动对表面原子尺度上的形貌，为了有效隔离外界震动对stm的扰动，在圆底的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最

19、有效的方案是是()例例4 a解析解析施加磁场来快速衰减施加磁场来快速衰减stm的微小振动，其原理是电磁阻的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使和感应电流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案其振动衰减。方案a中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案的磁通量都发生变化；方案b中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁中，当紫铜薄板

20、上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案c中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案d中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。综上可中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是a。3 名师讲坛素养提升电磁感应电磁感应在生活中的应用在生活中的应用电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查

21、更趋向于有关电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和现代气息和sts问题中信息题的考查。命题背景有电磁炉、电子秤、电问题中信息题的考查。命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接技术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等。磁卡、电磁焊接技术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等。(2021北京昌平区质检北京昌平区质检)随着电动汽车的大量普及，汽车无线随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多的关注。无线充电简单方便，不需手动操作，没有线充电受到越来越多的关注。无线充电简单方便，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提高了用户体验。将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供缆拖拽，大大提高了用户

22、体验。将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供电线圈安装在地面上，如图所示。当电动汽车行驶到供电线圈装置上电线圈安装在地面上，如图所示。当电动汽车行驶到供电线圈装置上时，受电线圈即可时，受电线圈即可“接受接受”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是电。关于无线充电，下列说法正确的是()a无线充电技术与变压器的工作原理相同无线充电技术与变压器的工作原理相同b为了保护受电线圈不受损坏，可在车底加装一个金属护板为了保护受电线圈不受损坏，可在车底加装一个金属护板c只有将供电线圈接到直流电源上，才能对只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄蓄电

23、池电池进行充电进行充电d当受电线圈没有对准供电线圈当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有二者没有完完全全重合重合)时，将不能进行无线时，将不能进行无线充电充电例例5 a解析解析本题借助无线充电为背景考查电磁感应问题。无线充电技本题借助无线充电为背景考查电磁感应问题。无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，故术与变压器都是利用电磁感应原理，故a正确；加装的金属护板会产生正确；加装的金属护板会产生涡流，涡流会产生热量，且可能会熔化金属，故加装金属护板浪费能涡流，涡流会产生热量，且可能会熔化金属，故加装金属护板浪费能量，还可能损坏电器，故量，还可能损坏电器，故b错误；应将供电线圈接到交流电源上，对蓄

24、错误；应将供电线圈接到交流电源上，对蓄电池进行充电，故电池进行充电，故c错误；当受电线圈没有对准供电线圈错误；当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全二者没有完全重合重合)时，也可以进行无线充电，故时，也可以进行无线充电，故d错误。错误。 (多选多选)如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于

25、传送带运动方向根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测向垂直于传送带运动方向根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈。通过观察图形，判断下列说法正确的是出不合格线圈。通过观察图形，判断下列说法正确的是()a若线圈闭合，进入磁场时，线圈中感应电流方向从上向下看为若线圈闭合，进入磁场时，线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针逆时针b若线圈闭合，传送带若线圈闭合，传送带以以较大较大速度匀速运动时，磁场对速度匀速运动时，磁场对线线圈圈的作用力增大的作用力增大c从图中可以看出，第从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈个线圈是不合格线圈d从图中可以看出，第从图中可以看出，第3个线圈是不合格个线圈是不

26、合格线圈线圈例例6 bd解析解析若线圈闭合，进入磁场时，穿过线圈的磁通量增大，由楞若线圈闭合，进入磁场时，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，线圈中的感应电流的磁场方向向下，所以感应电流的方向次定律可知，线圈中的感应电流的磁场方向向下，所以感应电流的方向从上向下看是顺时针，故从上向下看是顺时针，故a错误；根据法拉第电磁感应定律，传送带以错误；根据法拉第电磁感应定律，传送带以较大速度匀速运动时，线圈中产生的感应电动势较大，则感应电流较较大速度匀速运动时，线圈中产生的感应电动势较大，则感应电流较大，磁场对线圈的作用力增大，故大，磁场对线圈的作用力增大，故b正确；由题图知正确；由题图知1、2、4、

27、5、6线圈线圈都发生了相对滑动，而第都发生了相对滑动，而第3个线圈没有滑动，则第个线圈没有滑动，则第3个线圈不闭合，没有个线圈不闭合，没有产生感应电流，故产生感应电流，故c错误，错误，d正确。正确。 4 2年高考1年模拟1(2020天津天津)(多选多选)手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦

28、式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中()a送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化b受电线圈中感应电流受电线圈中感应电流产生产生的的磁场恒定不变磁场恒定不变c送电线圈和受电线圈送电线圈和受电线圈通过通过互感互感现象实现能量传递现象实现能量传递d手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失损失ac解析解析电磁感应式无线充电的原理是电磁感应。利用周期性变化电磁感应式无线充电的原理是电磁感应。利用周期性变化的正弦式交变电流可以在送电线圈附近产生周期性变化的交变磁场，故的正弦式交变电流可以在送电线圈附近产生周期性变化的交变磁场，故a正确；当受电线圈处于交变磁场中时，受电线圈中产生交变感应电正确；当受电线圈处于交变磁场中时，受电线圈中产生交变感应电流，交变感应电流的磁场是周期性变化的，故流，交变感应电流的磁场是周期性变化