2021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

第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流知识梳理•

自测巩固1．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知识点1电磁感应现象磁通量无关楞次定律右手定则磁通量的变化率欧姆定律Blv

自感、涡流知识点2电流自感电动势(3)自感系数L①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10－3

10－6

感应电流思考：(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大？(2)利用E＝Blv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。思维诊断：(1)磁通量变化越大，产生的感应电动势也越大。(

)(2)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。(

)(4)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。(

)(6)磁场相对导体棒运动时，导体棒中也能产生感应电动势。(

)×√√××√1．(多选)如图甲是一个电容器，电容器外壳上标有“4.7μF

50V”字样；图乙是一个标准自感线圈，外壳上标有“1H”字样，下列有关该电容器和自感线圈的说法正确的是(

)A．电容器的电容为4.7×10－12FB．自感线圈的自感系数为“1H”C．电容器在20V的工作电压下，其带电荷量为9.4×10－5CD．自感线圈的自感电动势大小与流过线圈的电流大小有关BC2．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正确的是(

)A．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中B．金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流C．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流D．探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同C[解析]

金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，不能防止细小的砂石颗粒混入食品中，A错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，B错误，C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，D错误。3．(2019·北京西城区期末)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；若磁感应强度增加为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之比分别为(

)A．c→a,21 B．a→c,21C．a→c,12 D．c→a,12C[解析]

由右手定则可知，电阻R上电流的方向为a→c，由E＝BLv可知，E1E2＝12，C正确。D核心考点•

重点突破考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用(2019·潍坊高三月考)如图所示，平行金属导轨宽度L＝1m，固定在水平面内，左端A、C间接有R＝4Ω的电阻，金属棒DE质量m＝0.36kg，电阻r＝1Ω，垂直导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，到AC的距离x＝1.5m。匀强磁场与水平面成37°角斜向左上方，与金属棒垂直，磁感应强度随时间t变化的规律是B＝(1＋2t)T。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计导轨电阻，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，则经多长时间金属棒开始滑动？例1〔类题演练1〕在半径为r、电阻为R的圆形导线框内，以竖直直径为界，左、右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场。以垂直纸面向外的方向为磁场的正方向，两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。则0～t0时间内，导线框中(

)C考点二1．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E＝Blv，应从以下几个方面理解和掌握。(1)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，应取垂直的分量进行计算，公式可为E＝Blvsinθ，θ为B与v方向间的夹角。导体切割磁感线产生感应电动势的计算(5)相对性E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。

如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计。导体棒与圆形导轨接触良好。求：例2规律总结：求电荷量三法(1)q＝It(式中I为回路中的恒定电流、t为时间)①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q＝It。②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I恒定，时间t内通过线圈横截面的电荷量q＝It。〔类题演练2〕

(2019·潍坊高三月考)(多选)如图所示，等边三角形导体框abc边长为l，bd⊥ac，导体框绕轴bd以角速度ω匀速转动，导体框所在空间有竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。下列说法正确的是(

)AD考点三1．通电自感和断电自感的比较自感现象2.三点注意、三个技巧(2019·江苏南京、盐城二模)(多选)如图所示，A、B为相同的灯泡，C为电容器，L为电感线圈(其直流电阻小于灯泡电阻)。下列说法中正确的是(

)A．闭合开关，B立即发光B．闭合开关，电路稳定后，A中没有电流C．电路稳定后，断开开关，B变得更亮后再熄灭D．电路稳定后，断开开关，A中电流立即为零例3AC[解析]

本题考查含容的自感电路。闭合开关S的瞬时，电容器C充电；而电感L阻碍电流的增加，相当于断路，则B先发光；电路稳定后，电容器充电完毕相当于断路，则A中有电流，选项A正确，B错误。电路稳定后，断开开关，则电感L与灯泡B组成新的回路，因电路稳定时L中的电流大于B的电流，则断开S时，B变得更亮后再熄灭，选项C正确。电路稳定后，断开开关，由于电容器放电，则A中电流不会立即为零，选项D错误。〔类题演练3〕

(2019·江苏扬州模拟)图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是(

)CA．图1中，A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等[解析]

题图1中，稳定时通过A1的电流记为IL，通过L1的电流记为I1。S1断开瞬间，A1突然变亮，可知IL>I1，因此A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同。由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确。阶段培优•

查缺补漏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STS问题中信息题的考查。命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等。电磁感应在生活中的应用▼(2020·北京昌平区质检)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“接受”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(

)例4AA．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C．只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电D．当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，将不能进行无线充电[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B错误；应将供电线圈接到交流电源上，对蓄电池进行充电，故C错误；当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，也可以进行无线充电，故D错误。

2年高考•

模拟训练B2．(2019·河北武邑中学模拟)边界MN的一侧区域内，存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场。边长为l的正三角形金属线框abc粗细均匀，三边阻值相等，a顶点刚好位于边界MN上，现使线框围绕过a点且垂直于桌面的转轴匀速转动，转动角速度为ω，如图所示，则在ab边开始转入磁场的瞬间，ab两端的电势差Uab为(

)A3．(2019·湖北武汉武昌区联考)(多选)如图所示是用电流传感器(相当于电流表，其内阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路。图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。图甲、乙、丙、丁是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象。关于这些图象，下列说法中正确的是(

)BCA．图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况B．图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况C．图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况D．图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况[解析]

本题考查自感现象中的电流图象。开关S由断开变为闭合，传感器2这一支路立即有电流，线圈这一支路，由于线圈阻碍电流的增加，通过线圈的电流要慢慢增加，所以干路电流(通过传感器1的电流)也要慢慢增加，故A错误，B正确；开关S由闭合变为断开，通过传感器1的电流立即消失，而线圈这一支路，由于线圈阻碍电流的减小