高考核动力届高考物理一轮复习法拉第电磁感应定律课件

1、第第2 2单元单元 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 填一填填一填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，发生改变，与电路是否闭合与电路是否闭合(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2法拉第电磁感应定律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内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的成正比成正比(2)公式：公式：En，其中，其中n为线圈匝数为线圈匝数(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守感应电流与感应电动势的关系：遵守姆姆定律，即定律，即I.3导体切

2、割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用E求出，式中求出，式中l为导体切割磁感线的有效为导体切割磁感线的有效长度长度3涡流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会产生，这种电流像水的，这种电流像水的旋涡所以叫做涡流旋涡所以叫做涡流(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到导体受到，安培力的方向总，安培力的方向总是是导体的运动导体的运动(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中

3、会电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生产生使导体受到安培力的作使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来用，安培力使导体运动起来交流感应电动机就是利用交流感应电动机就是利用的原理工作的原理工作的的(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了的推广应用的推广应用 练一练练一练1如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒置的金属棒ab以水平速度以水平速度v0抛出设在整个过程中，棒的取抛出设在整个过程中，棒的取向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的

4、感应电动势大小变化情况是电动势大小变化情况是()A越来越大越来越大 B越来越小越来越小C保持不变保持不变 D无法判断无法判断【解析】【解析】金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向的速金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向的速度不变，由度不变，由EBLv可知，感应电动势也不变可知，感应电动势也不变C项正确项正确【答案】【答案】C2一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直先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，将磁感应强度在保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的时间内均匀地增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，在两倍接着保持增大后

5、的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半先后两个过程中，线框中感应电动势面积均匀地减小到原来的一半先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为的比值为()【答案】【答案】B3.如图，垂直矩形金属框的匀强磁场的磁感应强度为如图，垂直矩形金属框的匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒，导体棒ab垂直线框两长边放在框上，垂直线框两长边放在框上，ab长为长为l，在，在t时间内，时间内，ab向右以速度向右以速度v匀速滑过距离匀速滑过距离d，则，则()【答案】【答案】C4如图所示，如图所示，L为一个自感系数很大的自感线圈，开为一个自感系数很大的自感线圈，开关闭合后，小

6、灯泡能正常发光，那么闭合开关和断开开关的关闭合后，小灯泡能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是瞬间，能观察到的现象分别是()A小灯泡逐渐变亮，小灯泡立即熄灭小灯泡逐渐变亮，小灯泡立即熄灭B小灯泡立即亮，小灯泡立即熄灭小灯泡立即亮，小灯泡立即熄灭C小灯泡逐渐变亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄小灯泡逐渐变亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭灭D小灯泡立即亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭小灯泡立即亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭【解析】【解析】开关闭合瞬间，通过自感线圈的电流逐渐增开关闭合瞬间，通过自感线圈的电流逐渐增大，自感线圈产生自感电动势阻碍原电流的增加，故小灯泡大，

7、自感线圈产生自感电动势阻碍原电流的增加，故小灯泡逐渐变亮；开关断开瞬间，回路处于断开状态，故小灯泡立逐渐变亮；开关断开瞬间，回路处于断开状态，故小灯泡立即熄灭，选项即熄灭，选项A正确正确【答案】【答案】A考点一对法拉第电磁感应定律的理解及应用考点一对法拉第电磁感应定律的理解及应用考点梳理考点梳理1决定感应电动势大小的因素决定感应电动势大小的因素典例应用典例应用(2013江苏卷，江苏卷，13)如图所示，匀强磁场中有一矩形如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直已知线圈的匝数，线圈平面与磁场垂直已知线圈的匝数N100，边长，边长ab1.0 m、bc0.5 m，电阻，

8、电阻r2 .磁感应强度磁感应强度B在在01 s内从零均匀变化到内从零均匀变化到0.2 T在在15 s内从内从0.2 T均匀变均匀变化到化到0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的正方向求：，取垂直纸面向里为磁场的正方向求：(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方和感应电流的方向；向；(2)在在15 s内通过线圈的电荷量内通过线圈的电荷量q；(3)在在05 s内线圈产生的焦耳热内线圈产生的焦耳热Q.【答案】【答案】(1)10 Vadcba(或逆时针或逆时针)(2)10 C (3)100 J【总结提升】【总结提升】应用法拉第电磁感应定律解题的一般步应用法拉第电磁感

9、应定律解题的一般步骤骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；况；(2)利用楞次定律确定感应电流的方向；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程求解如图甲所示，一个电阻值为如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为，匝数为n的圆的圆形金属线圈与阻值为形金属线圈与阻值为2R的电阻的电阻R1连接成闭合回路线圈的连接成闭合回路线圈的半径为半径为r1.在线圈中半径为在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平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

10、度面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间随时间t变化的关系图线如变化的关系图线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和和B0，导线的电，导线的电阻不计求阻不计求0至至t1时间内：时间内： (1)通过电阻通过电阻R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；(2)通过电阻通过电阻R1上的电荷量上的电荷量q及电阻及电阻R1上产生的热量上产生的热量 甲甲 乙乙考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算考点梳理考点梳理1理解理解EBlv的的“五性五性”(1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场正交性：本公式是在一定条

11、件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需外，还需B、l、v三者互相垂直三者互相垂直(2)瞬时性：若瞬时性：若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势为相应的瞬时感应电动势(3)平均性：平均性： (4)有效性：公式中的有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度为导体切割磁感线的有效长度如图中，棒的有效长度为如图中，棒的有效长度为ab间的距离间的距离 (5)相对性：相对性：EBLv中的速度中的速度v是导体相对磁场的速是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系典例应用典例应用(2014全国新课标卷全国新课标卷，25)半径分别为半

12、径分别为r和和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为、质量为m且质量分布均匀的直导体棒且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，置于圆导轨上面，BA的延的延长线通过圆导轨中心长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示整个装置，装置的俯视图如图所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向，方向竖直向下在内圆导轨的下在内圆导轨的C点和外圆导轨的点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为点之间接有一阻值为R的电阻的电阻(图中未画出图中未画出)直导体棒在水平外力作用下以角速直导体棒在水平外力作用下以

13、角速度度绕绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为g.求求 (1) 通过电阻通过电阻R的感应电流的方向和大小；的感应电流的方向和大小；(2) 外力的功率外力的功率【解题指导】【解题指导】1.由右手定则可判断导体电流方向由右手定则可判断导体电流方向(电电源内部电流方向源内部电流方向)通过通过R的电流方向；的电流方向；2由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律感应电动势感应电动势欧姆定

14、律求欧姆定律求电流；电流；3能的转化和守恒能的转化和守恒确定各部分的功率确定各部分的功率互动探究互动探究(1)试求上题中的金属棒试求上题中的金属棒AB转动一周的过程中转动一周的过程中AB棒和电阻棒和电阻R产生产生的热量以及通过导体棒截面的电荷量各是多少？的热量以及通过导体棒截面的电荷量各是多少？(2)若导体棒若导体棒AB的电阻及圆形导轨单位长度的电阻均为的电阻及圆形导轨单位长度的电阻均为R，试求导，试求导体棒体棒AB在转动一周过程中在转动一周过程中UCD的取值范围的取值范围考点三通电自感和断电自感的比较考点三通电自感和断电自感的比较考点梳理考点梳理典例应用典例应用如图所示，如图所示，L1、L2

15、、L3是完全相同的灯泡，是完全相同的灯泡，L为直流电阻可忽略的自感线圈，电源内阻不计，开关为直流电阻可忽略的自感线圈，电源内阻不计，开关S原原来接通现将开关来接通现将开关S断开，则断开，则()AL1变亮，变亮，L2变暗，最终两灯一样亮变暗，最终两灯一样亮BL2闪亮一下后恢复到原来的亮度闪亮一下后恢复到原来的亮度CL3变暗一下后恢复到原来的亮度变暗一下后恢复到原来的亮度DL3闪亮一下后恢复到原来的亮度闪亮一下后恢复到原来的亮度【解题指导】【解题指导】1.S处于接通状态时通过各灯泡的电流处于接通状态时通过各灯泡的电流I1，I2和和I3各为多少？各为多少？2S处于断开状态时通过各灯泡的电流处于断开状

16、态时通过各灯泡的电流I1，I2和和I3又各为多少？又各为多少？【答案】【答案】AD【总结提升】【总结提升】自感中自感中“闪亮闪亮”与与“不闪亮不闪亮”问题问题如图所示电路为演示自感现象的实验电路若如图所示电路为演示自感现象的实验电路若闭合开关闭合开关S，电流达到稳定后，通过线圈，电流达到稳定后，通过线圈L的电流为的电流为I1，通过，通过小灯泡小灯泡L2的电流为的电流为I2，小灯泡，小灯泡L2处于正常发光状态以下说处于正常发光状态以下说法正确的是法正确的是()AS闭合后的瞬间，闭合后的瞬间，L2灯缓慢变亮，灯缓慢变亮，L1灯立即亮灯立即亮BS闭合后的瞬间，通过线圈闭合后的瞬间，通过线圈L的电流由

17、零逐渐增大到的电流由零逐渐增大到I1CS断开后的瞬间，小灯泡断开后的瞬间，小灯泡L2中的电流由中的电流由I1逐渐减为逐渐减为零，方向与零，方向与I2相反相反DS断开后的瞬间，小灯泡断开后的瞬间，小灯泡L2中的电流由中的电流由I2逐渐减为逐渐减为零，方向不变零，方向不变【解析】【解析】由于线圈由于线圈L的自感作用，在的自感作用，在S闭合后的瞬闭合后的瞬间，间，L中的电流为零，之后由零逐渐增大到中的电流为零，之后由零逐渐增大到I1，而灯，而灯L1、L2都立即变亮，选项都立即变亮，选项B对，对，A错；错；S断开后的瞬间，灯断开后的瞬间，灯L1立即熄立即熄灭，由于灭，由于L的自感作用，它相当于电源，与

18、灯的自感作用，它相当于电源，与灯L2构成回路，构成回路，电流由电流由I1逐渐减为零，通过逐渐减为零，通过L2的电流方向与的电流方向与I2方向相反，选方向相反，选项项C对，对，D错本题若错本题若L的直流电阻小于的直流电阻小于L2的电阻，即的电阻，即I1I2，S断开的瞬间断开的瞬间L2应是先亮一下，再逐渐熄灭，灯泡应是先亮一下，再逐渐熄灭，灯泡L2中的电流与时间中的电流与时间t的关系如图所示的关系如图所示 【答案】【答案】BC回路中同时产生两种电动势的计算回路中同时产生两种电动势的计算如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为上，每根导

19、轨每米的电阻为r00.10 ，导轨的端点，导轨的端点P、Q用用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l0.20 m，有随，有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间与时间t的关系为的关系为Bkt，比例系数，比例系数k0.02 T/s.一电阻不计的金属杆一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在直在t0时刻，金属杆紧靠在时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨另一端滑动求在杆以恒

20、定的加速度从静止开始向导轨另一端滑动求在t0.6 s时金属杆所受的安培力时金属杆所受的安培力 【答案】【答案】1.44103 N如图所示，在水平面上有一固定的两根光滑金如图所示，在水平面上有一固定的两根光滑金属杆制成的属杆制成的37角的导轨角的导轨AO和和BO，在导轨上放置一根金属，在导轨上放置一根金属杆杆CD，导轨和金属杆是用同种材料制成的，单位长度的电，导轨和金属杆是用同种材料制成的，单位长度的电阻值均为阻值均为0.1 /m，整个装置位于垂直纸面向里的匀强磁场，整个装置位于垂直纸面向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的关系为中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的关系为B0.2t

21、T，现给棒，现给棒CD一个水平向右的外力，使一个水平向右的外力，使CD棒从棒从t0时刻从时刻从O点处开始向右做匀加速直线运动，运动中点处开始向右做匀加速直线运动，运动中CD棒始终垂直于棒始终垂直于OB，加速度大小为，加速度大小为0.1 m/s2，求：，求：(1)t4 s时，回路中的电流大小；时，回路中的电流大小；(2)从从t4 s时刻计时，时刻计时，CD棒开始匀速运动，且回路中电棒开始匀速运动，且回路中电流为零，则磁感应强度均匀减小，试确定其关系式流为零，则磁感应强度均匀减小，试确定其关系式 模拟题组模拟题组1(2015锦州高三模拟锦州高三模拟)如图所示，平行导轨间距为如图所示，平行导轨间距为

22、d，一，一端跨接一个电阻端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂，方向垂直于平行金属导轨所在平面一根金属棒与导轨成直于平行金属导轨所在平面一根金属棒与导轨成角放角放置，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向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻在金属导轨上滑行时，通过电阻R的电流的电流是是()【答案】【答案】D2(2015福州一模福州一模)如图，正方形线框的边长为如图，正方形线框的边长为L，电，电容器的电容量为容器的电容量为C.正方形线框的一半放在垂直纸面向里的匀正方形线框的一半放在垂直

23、纸面向里的匀强磁场中，当磁感应强度以强磁场中，当磁感应强度以k的变化率均匀减小时，则的变化率均匀减小时，则()A线框产生的感应电动势大小为线框产生的感应电动势大小为kL2B电压表没有读数电压表没有读数Ca点的电势高于点的电势高于b点的电势点的电势D电容器所带的电荷量为零电容器所带的电荷量为零【答案】【答案】BC高考题组高考题组3(2014江苏单科，江苏单科，1)如图所示，一正方形线圈的匝数如图所示，一正方形线圈的匝数为为n，边长为，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中在场中在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由时间内，磁感应强度的方向不变，

24、大小由B均匀均匀地增大到地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()【答案】【答案】B4(2014四川理综，四川理综，6)如图所示，不计电阻的光滑如图所示，不计电阻的光滑U形形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，固定在框上，H、P的间距很小质量为的间距很小质量为0.2 kg的细金属杆的细金属杆CD恰好无挤压恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的的正方形，其有效电阻为正方形，其有效电阻为0.1 .此时在整个空间加方向与水平此时在整个空间加方向与水平面成面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是变化规律是B(0.40.2t)T，图示磁场方向为正方向框、，图示磁场方向为正方向框、挡板和杆不计形变则挡板和杆不计形变则()At1 s时，金属杆中感应电流方向从时，金属杆中感应电流方向从C到到DBt3 s时，金属杆中感应电流方向从时，金属杆中感应电流方向从D到到CCt1 s时，金属杆对挡板时，金属杆对挡板P的压力大小为的压力