《备考指南一轮 物理 》课件-第10章 第2讲

电磁感应第十章第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流栏目导航01知识梳理回顾03核心素养提升02要点各个击破04配套训练知识梳理回顾11．感应电动势(1)感应电动势：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．一法拉第电磁感应定律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3．导体切割磁感线产生感应电动势的计算(1)公式E＝Blv的使用条件__________磁场，B、l、v三者相互__________．(2)“瞬时性”的理解若v为瞬时速度，则E为__________感应电动势；若v为平均速度，则E为__________感应电动势．匀强垂直瞬时平均【答案】C二自感和涡流1．(1)自感现象：由于线圈本身的________________而产生的电磁感应现象．(2)互感现象：两个互相靠近的线圈，当一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象．2．自感电动势(1)定义：在____________中产生的感应电动势．(2)大小：和电流的________及线圈的__________有关．(3)自感系数：与线圈的________、形状、________及是否有铁芯有关．(4)单位：亨利(H)，1mH＝______H,1μH＝______H.电流发生变化自感现象

变化率自感系数大小匝数10－3

10－6

3．涡流(1)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．(2)大小：导体的外周长__________，交变磁场的频率________，涡流越大．(3)应用：____________、感应加热、____________、涡流探测等．水的旋涡越长越高电磁灶涡流制动【答案】D【解析】闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，因此L1、L2亮度不同，选项A错误．断开S的瞬间，L2会立刻熄灭．断开S的瞬间，线圈L与灯泡L1及二极管构成的回路不能形成反向的电流，线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端．选项B、C错误，D正确．要点各个击破2要点1法拉第电磁感应定律的理解和应用(1)在t＝0到t＝t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小．【答案】见解析练1

如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是(

)A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向【答案】B要点2导体切割磁感线类问题1．切割的“有效长度”公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度．图中有效长度分别为：例2

如图所示，直角坐标系xOy的2、4象限有垂直坐标系向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B；在第3象限有垂直坐标系向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B．现将半径为R，圆心角为90°的扇形闭合导线框OPQ在外力作用下以恒定角速度绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动．t＝0时线框在图示位置，设电流逆时针方向为正方向．则下列关于导线框中的电流随时间变化关系正确的是(

)【答案】B练2

(多选)(2019年广东名校联考)如图所示，在磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中有一水平放置的U形导轨．导轨左端连接一阻值为R的电阻，导轨电阻不计．导轨间距离为L.在导轨上垂直放置一根长度为L的金属棒MN，金属棒与导轨接触良好，电阻为r.用外力拉着金属棒向右以速度v做匀速运动，则在金属棒运动过程中(

)【答案】AC感应电动势的计算及电势高低的判断1．计算说明：①导体与磁场方向垂直；②磁场为匀强磁场．2．判断：把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，相当于电源．若电路是不闭合的，则先假设有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向．电源内部电流的方向由负极(低电势)流向正极(高电势)，外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低．要点3感应电荷量的计算例3

(2019届龙岩月考)如图所示，abcd为水平放置的平行U形光滑金属导轨，导轨间距为l，电阻不计．导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B．金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为M、N，并与导轨成θ角．金属杆以ω

的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直．转动过程中金属杆与导轨始终接触良好，金属杆单位长度的电阻为r.则在金属杆转动过程中(

)

由于导轨电阻不计，外电路电压为零，由此判断MN电势；根据楞次定律判断金属杆中感应电流的方向；根据导体转动切割磁感应线产生的感应电动势大小计算公式，结合闭合电路的欧姆定律求解感应电流大小；导体棒MN在回路中的电阻逐渐减小，不能计算通过电路的电荷量．【答案】B练3

(2020届北京名校模拟)如图所示，在匀强磁场中倾斜放置电阻不计的两根平行光滑金属导轨，金属导轨与水平面成θ＝37°角，平行导轨间距L＝1.0m．匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度B＝1.0T．两根金属杆ab和cd可以在导轨上无摩擦地滑动．两金属杆的质量均为m＝0.20kg，ab杆的电阻为R1＝1.0Ω，cd杆的电阻为R2＝2.0Ω.若用与导轨平行的拉力F作用在金属杆ab上使ab杆匀速上滑并使cd杆在导轨上保持静止，整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好．取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)ab杆上滑的速度v的大小；(2)ab杆两端的电势差Uab；(3)0.5s的时间内通过cd杆的电量q.【答案】(1)3.6m/s

(2)2.4V

(3)0.60C(2)ab杆两端的电势差是路端电压，根据欧姆定律可得U＝IR2＝1.2×2V＝2.4V根据右手定则可知a点电势比b点的高，故有Uab＝2.4V.(3)由于杆匀速运动，所以通过杆的电流强度为一个定值，根据电荷量的计算公式可得q＝It＝1.2×0.5C＝0.60C．要点4对自感现象的理解及应用由楞次定律可知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化．当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向相反；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向相同．自感对电路中的电流变化有延迟作用，使电流不能突变．通电自感和断电自感的比较：比较项目通电自感断电自感原因由于开关闭合时流过电感线圈的电流迅速增大，线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢S断开时，线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小使电流继续存在一段时间．灯A中电流反向不会立即熄灭．若RL<RA，原来的IL>IA，则A灯熄灭前要闪亮一下．若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不会闪亮一下能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能【答案】C【解析】由于a、b为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，b灯泡立刻发光，而a灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮；当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡同时熄灭．故选C．练4

(2019届石家庄一模)如图所示电路中，A、B、C为完全相同的三个灯泡，L是一直流电阻不可忽略的电感线圈，a、b为线圈L上的左右两端点．原来开关S是闭合的，三个灯泡亮度相同．将开关S断开，下列说法正确的是(

)A．a点电势高于b点，A灯闪亮后缓慢熄灭B．a点电势低于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭C．a点电势高于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭D．a点电势低于b点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭【答案】D【解析】开关闭合稳定时，三个灯泡亮度相同，则流过A的电流等于流过B、C的电流．开关由闭合到断开瞬间，B、C灯原来的电流瞬间消失，而线圈产生自感电动势阻碍B、C灯中电流减小，并与A、B、C组成回路．原来两支路灯电流相等，开关断开瞬间电流都从原来A的值开始减小，所以三灯均过一会儿才熄灭．由于电流的方向与A的原电流的方向相同，则流过三个灯的电流的方向为逆时针方向，b点电势高于a点．核心素养提升3电磁感应在生活中的应用

电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于现代生活中和STS信息中电磁感应知识的实用．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．例1

(多选)物理知识在生活中应用非常广泛，下列事例是利用电磁感应原理工作的有(

)A．来回摇晃手摇式电筒，使磁体在线圈中运动，小灯泡就能发光B．对着动圈式话筒说话，声音带动线圈在磁场中运动，产生变化的电流C．将带有磁条的银行卡在POS机中的线圈中刷一下，POS机便通过产生的电流读出银行卡的信息D．动圈式扬声器的线圈中通过变化的电流时，线圈在磁场力的作用下带动纸盆振动发出声音【答案】ABC【解析】来回摇晃手摇式电筒，使磁体在线圈中运动，则线圈切割磁感线，会产生感应电流，使小灯泡发光，利用了电磁感应原理；对着动圈式话筒说话，声音带动线圈在磁场中运动，线圈切割磁感线，产生变化的电流，利用了电磁感应原理；将带有磁条的银行卡在POS机中的线圈中刷一下，POS机便通过产生的电流读出银行卡的信息，利用了电磁感应原理；动圈式扬声器的线圈中通过变化的电流时，线圈在磁场力的作用下，带动纸盆振动发出声音，是利用了磁场对电流产生力的作用，不是利用电磁感应原理，选项A、B、C正确．例2

(2019年北京名校模拟)随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线．小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化．如图所示为某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图．关于无线充电，下列说法正确的是(

)A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电点评：电磁感