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文档简介
授课人:2026届高考物理冲刺复习
电磁感应O1一、电磁感应现象O2二、法拉第电磁感应定律O3三、楞次定律O4目录CONTENTS四、互感、自感、涡流五、专题强化
电磁感应中的图像问题六、专题强化
电磁感应中的电路问题和电荷量的计算七、专题强化
电磁感应中的平衡问题(一)磁通量的变化磁通量的变化大致可分为以下几种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S发生变化.如图4(a)所示.(2)面积S不变,磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度B和面积S都不变,它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.一、电磁感应现象知识回归[典例1].如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁N极的左侧A点运动到磁铁S极的右侧B点,A、B两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将A.先增大,后减小B.先减小,后增大C.先增大,后减小,再增大,再减小D.先减小,后增大,再减小,再增大A典例分析[典例2].如图所示,固定的长直导线中通有恒定电流,一矩形线框从abcd位置向右平移到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面且与导线相互绝缘)A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加,再减少到零,然后再增加,最后再减少D典例分析[典例3].(多选)如图所示,将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端连接到灵敏电流计上.下列说法正确的是A.线圈A插入线圈B中稳定后,闭合开关瞬间,
灵敏电流计指针将偏转B.线圈A插入线圈B中稳定后,断开开关瞬间,
灵敏电流计指针不会偏转C.闭合开关后,把线圈A从线圈B中拔出的过程中,灵敏电流计指针将
偏转D.线圈A插入线圈B中,闭合开关稳定后,滑动变阻器滑片P向右或向左
移动过程中,灵敏电流计指针都将偏转ACD典例分析1.感应电动势在________现象中产生的电动势称为感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.2.法拉第电磁感应定律(1)内容:电路中感应电动势的大小,与穿过这一电路的_____________成正比.(2)公式:E=_____,其中n为线圈的匝数.(3)在国际单位制中,磁通量的单位是_________,感应电动势的单位是_________.二、法拉第电磁感应定律电磁感应磁通量变化率韦伯(Wb)伏特(V)知识回归1.导线垂直于磁场方向运动,B、L、v两两垂直时,如图甲所示,E=______.BLv甲
乙2.导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ时,如图乙所示,E=________.BLvsinθ知识回归A.在t=0时刻,穿过线圈的磁通量最大,
感应电动势也最大B.在t=1×10-2s时刻,感应电动势最大C.在t=2×10-2s时刻,感应电动势为零D.在0~2×10-2s时间内,线圈中感应电动势的平均值为零[典例4].(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像如图所示,图线为正弦曲线的一部分,则BC典例分析
[典例5].如图所示,一个圆形线圈的匝数为n,半径为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中.在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B.在此过程中,线圈中产生的感应电动势为B典例分析重点突破:导线切割磁感线时的感应电动势1.导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导如图所示,闭合电路一部分导线ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab的长度为L,ab以速度v匀速垂直切割磁感线.则在Δt内穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=BΔS=BLvΔt知识回归2.对公式的理解(1)当B、L、v三个量的方向互相垂直时,E=BLv;当有任意两个量的方向互相平行时,导线将不切割磁感线,E=0.(2)当L垂直于B且L垂直于v,而v与B成θ角时,导线切割磁感线产生的感应电动势大小为E=BLvsinθ.(3)若导线是弯折的,或L与v不垂直时,E=BLv中的L应为导线在与v垂直的方向上的投影长度,即有效切割长度.知识回归知识回归[典例6].如图所示,MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻R,金属棒ab斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,ab=L.磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨间夹角为60°,以速度v水平向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒的电流为B典例分析公式E=nE=BLvsinθ研究对象某个回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体内容(1)求的是Δt时间内的平均感应电动势,E与某段时间或某个过程对应(2)当Δt→0时,E为瞬时感应电动势(1)若v为瞬时速度,求的是瞬时感应电动势(2)若v为平均速度,求的是平均感应电动势(3)当B、L、v三者均不变时,平均感应电动势与瞬时感应电动势相等适用范围对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系(1)E=BLvsinθ是由E=n在一定条件下推导出来的(2)整个回路的感应电动势为零时,回路中某段导体的感应电动势不一定为零知识回归[典例7].(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示.一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上.t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示,磁感应强度B随时间t的变化关系图像如图(b)所示,则在t=0到t=t1的时间内A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向BC典例分析[典例8].如图所示,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动(俯视)时,a、b、c三点的电势分别为φa、φb、φc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是A.φa>φc,金属框中无电流B.φb>φc,金属框中电流方向沿abcaC典例分析1.内容:闭合回路中感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要_____引起感应电流的______________.2.从能量角度理解楞次定律感应电流的方向符合楞次定律是_________定律的必然结果,当条形磁铁插入线圈或从线圈内抽出时,推力或拉力做功,将其他形式的能量转化为线圈中的____能.三、楞次定律阻碍磁通量的变化能量守恒电知识回归3.对“阻碍”的理解问题结论谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化为何阻碍原磁场的磁通量发生了变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将继续进行,最终结果不受影响知识回归[典例9].如图所示,光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内,P、Q之间连接一电阻R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现垂直于导轨放置一根导体棒MN,MN向右运动时,MN中的电流方向为________,MN向左运动时,MN中的电流方向为________.(均选填“M→N”或“N→M”)N→MM→N典例分析重点突破:“三定则一定律”的综合应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较比较项目安培定则左手定则右手定则楞次定律适用场合判断电流周围的磁感线方向判断通电导线在磁场中所受的安培力方向判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向因果关系因电而生磁(I→B)因电而受力(I、B→F安)因动而生电(v、B→I感)因磁通量变化而生电(ΔΦ→I感)[典例10].
(多选)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在安培力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是(导体切割磁感线速度越大,感应电流越大)A.向右加速运动
B.向左加速运动C.向右减速运动
D.向左减速运动BC典例分析[典例11].如图,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列说法中正确的是A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B.穿过线圈a的磁通量变小C.线圈a有扩张的趋势D.线圈a对水平桌面的压力将增大D典例分析1.互感和互感电动势:两个相互靠近但导线不相连的线圈A、B,当线圈A中的电流发生变化时,它产生的___________在线圈B中激发出了感应电动势.根据对称性思想,线圈B中感应电流的变化,同时也会在线圈A中产生相应的感应电动势,这种现象称为互感,所产生的感应电动势称为___________.四、互感、自感、涡流变化的磁场互感电动势1.由于线圈_____的电流发生变化而产生的电磁感应现象称为自感.在自感现象中产生的感应电动势,称为___________.本身自感电动势自感现象知识回归2.自感电动势:E=_____,其中
是_____________;L是_________,简称自感或电感.单位:_____,符号:___.3.自感系数与线圈的____、_____、_____,以及是否有_____等因素有关.电流的变化率自感系数亨利H形状长短匝数铁芯涡流现象1.涡流:当线圈中的_____随时间变化时,线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,用图表示这样的感应电流,看起来就像水中的旋涡,所以叫作_______,简称_____.2.金属块中的涡流会产生______,利用涡流产生的______可以冶炼金属.电流涡电流涡流热量热量知识回归[典例12].如图所示,电路中电源内阻不能忽略,L的自感系数很大,其直流电阻忽略不计,A、B为两个完全相同的灯泡,当S闭合时,A灯______变亮,B灯______变亮.当S断开时,A灯______熄灭,B灯______熄灭.(均选填“立即”或“缓慢”)缓慢立即返回缓慢缓慢A.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产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接,这样传递能量没有损失
[典例13].
(多选)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AC典例分析[典例14].(2017·全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM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左右振动的衰减最有效的方案是A典例分析2.解决此类问题的一般步骤(1)明确图像的类型,是B-t图像、Φ-t图像、E-t图像还是I-t图像等;(2)分析电磁感应的具体过程,合理分段、选取典型过程;根据法拉第电磁感应定律分析电动势大小,由楞次定律分析感应电流(或感应电动势)方向;(3)由欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数方程;根据函数方程进行数学分析,例如分析斜率的变化、截距等;(4)画图像或判断图像.五、专题强化
电磁感应中的图像问题知识回归一、E-t图像[典例15].在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向以及磁感应强度的正方向如图甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙变化时,下列四幅图中可以正确表示线圈中感应电动势E变化的是A典例分析二、i-t图像[典例16].
如图所示,两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场,有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行,现使此线框向右匀速穿过磁场区域,运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直.则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在穿过磁场的过程中感应电流随时间变化的规律D典例分析三、i-x图像[典例17].如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域,其直角边长为L,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,一边长为L,总电阻为R的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的方向为感应电流的正方向,则图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像,正确的是C典例分析四、F-t图像[典例18].
(多选)如图甲所示,矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁场的方向与导线框所AD在的平面垂直,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,规定垂直纸面向里为磁场的正方向,逆时针方向为感应电流i的正方向,水平向右为ad边所受安培力F的正方向.下图正确的是典例分析一、电磁感应中的电路问题处理电磁感应中的电路问题的一般方法1.明确哪部分电路或导体产生感应电动势,该部分电路或导体相当于电源,其他部分是外电路.2.画等效电路图,分清内、外电路.3.用法拉第电磁感应定律E=
或E=BLvsinθ确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向.注意在等效电源内部,电流方向从负极流向正极.4.运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等公式求解.知识回归[典例19].如图甲所示,线圈总电阻r=0.5Ω,匝数n=10,其端点a、b与R=1.5Ω的电阻相连,穿过线圈的磁通量变化规律如图乙所示.关于a、b两点电势φa、φb及两点电势差Uab,正确的是A.φa>φb,Uab=1.5VB.φa<φb,Uab=-1.5VC.φa<φb,Uab=-0.5VD.φa>φb,Uab=0.5VA典例分析[典例20].
(多选)1831年,法拉第展示了人类历史上第一台发电机,名叫圆盘发电机.结构示意图如图甲,可等效为图乙所示圆盘中任意一个半径CD在切割磁感线,在C、D之间接上电阻R,已知圆盘匀速转动的角速度为ω,CD的长度为L,等效电阻为r,匀强磁场的磁感应强度大小为B,下列说法正确的是A.C点电势比D点高CD典例分析由上式可知,线圈匝数一定时,通过某一截面的感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化量决定,与时间无关.六、专题强化电磁感应中的电路问题和电荷量的计算知识回归[典例21].如图所示,导线全部为裸导线,半径为r的圆形导线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动,MN与圆环接触良好,电路中的定值电阻为R,其余部分电阻忽略不计.求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上通过的电荷量.典例分析[典例22].(多选)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2.螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF.在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示的规律变化,螺线管内的磁感应强度B的方向向下为正方向.则下列说法中正确的是A.螺线管中产生的感应电动势为1VB.闭合S,电路中的电流稳定后,电阻R1的
电功率为5×1
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