【导与练】高考物理大一轮复习 第9章 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 新人教选修32

第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流编辑ppt1.感应电动势

(1)概念：在_______________中产生的电动势．

(2)产生条件：穿过回路的________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______________或__________判断．法拉第电磁感应定律(考纲要求Ⅱ)电磁感应现象磁通量无关楞次定律右手定则编辑ppt2．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_________________成正比．

(2)公式：E＝n，其中n为线圈匝数．

(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守____________定 律，即I＝_________.磁通量的变化率闭合电路欧姆编辑ppt3．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E＝____求出，式中l为导体切割磁感线的有效长度．

(2)导体棒在磁场中转动时，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产生感应电动势E＝Bl

＝

_______(平均速度等于中点位置的线速度lω)．Blv编辑ppt

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大．(

) (2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大． (

) (3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大． (

) (4)线圈匝数n越多，磁通量越大，产生的感应电动势也越大． (

)

答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)×编辑ppt自感、涡流(考纲要求Ⅰ)1.自感现象

(1)概念：由于导体本身的______变化而产生的电磁感应现象称为自感．(2)自感电动势①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做________________.②表达式：E＝__________.电流自感电动势编辑ppt (3)自感系数L ①相关因素：与线圈的_____、形状、______以及是否有铁芯有关． ②单位：亨利(H)，1mH＝______H,1μH＝_____H.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___________，这种电流像水的漩涡所以叫涡流．大小匝数10－310－6感应电流编辑ppt

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

(1)线圈中的电流越大，自感系数也越大． (

) (2)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大． (

) (3)自感电动势阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化． (

)

答案(1)×

(2)√

(3)√编辑ppt1．(单选)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基础自测编辑ppt编辑ppt2．(单选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流．关于其工作原理，以下说法正确的是 (

)．

A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流

B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流

C．线圈产生的交变磁场不会在金属物品中产生交变的感应电流

D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流编辑ppt

解析一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属物品被磁化磁性也很弱，同时，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C错误；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故D正确． 答案D编辑ppt3．(多选)在如图9－2－1所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法中正确的是 (

)．

A．合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮

B．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭

C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭

D．断开开关S时，流过A2的电流方向向右图9－2－1编辑ppt

解析合上开关S时，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流增大，并且阻碍作用逐渐变小直至为零，故A2先亮，A1后亮，最后一样亮．选项A正确．断开开关S时，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流减小，因电路稳定时通过A1和A2的电流大小相等，故断开开关S时，A1和A2都逐渐熄灭，流过A2的电流方向向左．选项B正确，C、D错误． 答案AB编辑ppt4．(单选)有一个匀强磁场边界是EF，在EF右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图9－2－2甲所示．现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域．线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的 (

)．编辑ppt编辑ppt5．(2013·黄冈中学月考)(多选)如图9－2－3所示，一个正方形金属框放在表面是绝缘且光滑的斜面顶端，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行的匀强磁场，已知金属框的边长L小于磁场的宽度d.则关于金属框进入磁场过程中可能做的运动，下列说法正确的是 (

)．

A．匀速运动

B．匀加速运动

C．匀减速运动

D．先加速后匀速运动图9－2－3编辑ppt编辑ppt图9－2－4编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt【典例1】 (2013·江苏卷，13)如图9－2－5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＝2Ω.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：图9－2－5编辑ppt(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.审题指导(1)0～1s内谁引起线圈中的磁通量发生变化？_______________________________________________.编辑ppt(2)感应电动势的计算公式E＝________.(3)公式q＝It中的I应为电路中电流________值，如何计算电流I?(4)①公式Q＝I2rt中的I是恒定的还是变化的？______________________________________________.②在0～5s内线圈的电流一样吗？如何计算0～5内线圈产生的焦耳热？____________________________________.编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt【跟踪短训】1．如图9－2－6所示，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三个电阻的阻值之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，电路中导线的电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I；当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路时感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合回路中感应电流为 (

)．

A．0 B．3I C．6I D．7I图9－2－6编辑ppt

解析设虚线框内磁感应强度变化率为k，上面回路中磁场面积为S，下面回路中磁场面积为nS，电阻R1＝R.当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中产生的感应电动势E1＝kS，感应电流为I＝kS/3R；当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中产生的感应电动势E2＝nkS，闭合回路中感应电流为5I＝nkS/5R；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合回路中产生的感应电动势E3＝(n＋1)kS，闭合回路中感应电流为I′＝(n＋1)kS/4R，联立解得I′＝7I，选项D正确． 答案D编辑ppt1．公式E＝Blv的使用条件

(1)匀强磁场．

(2)B、l、v三者相互垂直．2．E＝Blv的“四性”

(1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直．

(2)瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势．热点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算编辑ppt(3)有效性：公式中的L为导体切割磁感线的有效长度．如图9－2－7中，棒的有效长度为ab间的距离．(4)相对性：E＝Blv中的速度v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．图9－2－7编辑ppt【典例2】

(2013·海南卷，6)如图9－2－8，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点．棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好．下列说法正确的是 (

)．图9－2－8编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt反思总结感应电动势两个公式的比较编辑ppt【跟踪短训】2．如图9－2－9所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计．下列说法正确的是 (

)．图9－2－9编辑ppt编辑ppt编辑ppt3．如图9－2－10所示，在水平面内固定着U形光滑金属导轨，轨道间距为50cm，金属导体棒ab质量为0.1kg，电阻为0.2Ω，横放在导轨上，电阻R的阻值是0.8Ω(导轨其余部分电阻不计)．现加上竖直向下的磁感应强度为0.2T的匀强磁场．用水平向右的恒力F＝0.1N拉动ab，使其从静止开始运动，则 (

)．图9－2－10编辑ppt编辑ppt编辑ppt1．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．热点三通电自感和断电自感编辑ppt2．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2：①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗．两种情况灯泡中电流方向均改变.编辑ppt【典例3】如图9－2－11所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断) (

)．

图9－2－11编辑pptA．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下才灭编辑ppt

解析当S接通时，因L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，L1和L2串接后与电源相连，L1和L2同时亮．随着L中电流的增大，L的直流电阻减小，L的分流作用增大，L1的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2的电流增大，L2灯变得更亮．当S断开时，L2中无电流，立即熄灭，而电感L将阻碍本身的电流减小，L与L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再熄灭，综上所述，选项D正确． 答案D编辑ppt反思总结

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，明确原电流的方向，再判断自感电流的方向及大小变化．同时注意，L的自身电阻是不是能忽略不计．在断开开关时，还要看线圈和用电器能否形成回路．编辑ppt【跟踪短训】4．如图9－2－12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.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是 (

)．图9－2－12编辑ppt编辑ppt模型构建 “杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点．“杆＋导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等．物理建模10.电磁感应中的“杆＋导轨”模型编辑ppt模型分类及特点1．单杆水平式编辑ppt2.单杆倾斜式编辑ppt方法指导解决电磁感应中综合问题的一般思路是“先电后力再能量”．编辑ppt【典例】

(2013·安徽卷，16)如图9－2－13所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω.一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6) (

)．图9－2－13编辑pptA．2.5m/s

1W

B．5m/s

1WC．7.5m/s

9W

D．15m/s

9W编辑ppt编辑ppt即学即练如图9－2－14所示，质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.3Ω，长度l＝0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上．框架质量m2＝0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2.相距0.4m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1Ω的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T．垂直于ab施加F＝2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触．当ab运动到某处时，框架开始运动．图9－2－14编辑ppt设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2.

(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q＝0.1J，求该过程ab位移x的大小．编辑ppt编辑ppt附：对应高考题组

1．(2011·北京理综，19)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 (

)．编辑pptA．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大解析由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流．由题图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A错误；

编辑ppt

造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，故B错误，C正确；自感系数越大，则产生的自感电流越大，灯泡更亮，故D错误． 答案C编辑ppt2．(2012·课标全国，19)如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向