人教版高考物理一轮复习专题10电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题10电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流课件，共59页。PPT课件主要包含了电磁感应现象，电源内阻，闭合电路欧姆，变化率，Blv，自感电动势，水的旋涡，安培力，感应电流，电磁驱动等内容，欢迎下载使用。

一、法拉第电磁感应定律1．感应电动势(1)感应电动势：在______________中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于________，导体的电阻相当于____________．(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循__________________定律，即I＝________.
必 备 知 识·深 悟 固 基
二、自感与涡流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，由于自感而产生的感应电动势叫作____________．(2)表达式：E＝________.(3)自感系数L的影响因素：与线圈的________、形状、________以及是否有铁芯有关．
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像____________状的感应电流．(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到___________，安培力方向总是________导体的运动．(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生__________，使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来．交流感应电动机就是利用__________的原理工作的．
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像____________状的感应电流．(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到________，安培力方向总是________导体的运动．(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生__________，使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来．交流感应电动机就是利用__________的原理工作的．
(1)感应电动势的方向与电源电动势的方向一样，都规定为在电源内部由负极指向正极．(2)穿过线圈的磁通量与匝数无关，感应电动势与匝数有关，n匝线圈相当于n个相同的电源串联．(3)ω为导体棒绕一端旋转的角速度．
1．[法拉第电磁感应定律的理解]关于电磁感应，下列说法正确的是(　　)A．穿过回路的磁通量越大，产生的感应电动势越大B．穿过回路的磁通量减小，产生的感应电动势一定变小C．穿过回路的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大D．穿过回路的磁通量变化越大，产生的感应电动势越大【答案】C
3．[两种感应电动势](多选)如图所示，水平放置的平行金属导轨AB、CD相距l＝0.50 m，AC间接一电阻R＝0.20 Ω，MN到AC的距离L＝0.40 m，整个装置放在方向垂直于导轨平面的磁场中．导体棒MN垂直放在导轨上，既能固定也能无摩擦地沿导轨滑动，导轨的电阻均可忽略不计，导体棒的电阻也为0.20 Ω，则有(　　)
A．若导体棒向右滑动，则N端电势高B．若磁场是B＝0.40 T的匀强磁场，则当MN以v＝4.0 m/s 水平向右匀速滑动时，水平外力的大小是0.4 NC．若导体棒固定，图中磁场中的磁感应强度随时间均匀减小，则M端电势高D．若导体棒固定，磁场中的磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋0.5t) T，则A、C两点间电压为0.05 V【答案】BD
4．[自感]如图所示电路，D1和D2是两个相同的小电珠，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的先后顺序是(　　)A．接通时D1灯先达最亮，断开时D1灯后暗B．接通时D2灯先达最亮，断开时D2灯后暗C．接通时D1灯先达最亮，断开时D1灯先暗D．接通时D2灯先达最亮，断开时D2灯先暗【答案】A
【解析】当开头S接通时，由于自感现象的存在，流过线圈的电流从零逐渐变大时，线圈产生自感电动势，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，因此在开始的瞬时电流几乎全部从D1灯通过，而该电流又将同时分别通过D2灯和R，所以D1灯先达到最亮，因线圈的直流电阻与R相同，经过一段时间稳定后，D1和D2达到一样亮．当开关S断开时，电源电流立即为零，因此D2灯立即熄灭，而对D1灯，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势，使线圈L和D1灯组成的闭合电路中有感应电流，所以D1灯后暗，所以A正确．
关 键 能 力·突 破 要 点
1．(2019年全国卷Ⅰ)(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，其边界如图甲中虚线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甲所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．则在0～t1内(　　)
2．(2021届江苏名校模拟)(多选)如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法正确的是(　　)
　　　　甲　　　　　　　　乙
A．电阻R两端的电压保持不变B．初始时刻穿过线圈的磁通量为0.4 WbC．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4 WD．前4 s内通过R的电荷量为4×10－4 C【答案】AC
3．(2021年石家庄质量检测)如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，P、Q之间有阻值为R的电阻，PQNM所围的面积为S，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态．下列说法正确的是(　　)
考点2　导体切割磁感线产生感应电动势的计算　[能力考点]1．E＝Blv的特性(1)正交性：要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直．(2)有效性：l为导体切割磁感线的有效长度．如图甲中，导体棒的有效长度为a、b间的距离．(3)相对性：v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，则应注意速度间的相对关系．
　　　甲　　　 　　　　　乙
例1　(2020年浙江卷)如图甲所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在0≤x≤1.0 m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场．桌面上有一边长L＝0.5 m、电阻R＝0.25 Ω的正方形线框abcd，当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以v＝1.0 m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力．若以cd边进入磁场时作为计时起点，在0≤t≤1.0 s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图乙所示，在0≤t≤1.3 s内线框始终做匀速运动．
(1)求外力F的大小；(2)在1.0 s≤t≤1.3 s内存在连续变化的磁场，求磁感应强度B的大小与时间t的关系；(3)求在0≤t≤1.3 s内流过导线横截面的电荷量q.
3．(2021年湖北一模)(多选)如图所示，在MN右侧区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的关系为B＝kt(k为大于零的常量)．一高为a、电阻为R的正三角形金属线框向右匀速运动．在t＝0时刻，线框底边恰好到达MN处；在t＝T时刻，线框恰好完全进入磁场．在线框匀速进入磁场的过程中(　　)
考点3　通电自感和断电自感　[基础考点]
1．自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加．(2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小．
2．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．
1．(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源．t＝0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定状态，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是(　　)
【答案】AC【解析】当S闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当L的阻碍作用变小时，L中的电流变大，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，电流较小，当D1中电流为零时，电流流过L与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知A、C正确．
2．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(　　)A．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
【答案】C【解析】闭合开关S，电路稳定后小灯泡正常发光时，如果电感线圈L的电阻比小灯泡A的电阻大，则电感线圈L中的电流IL比小灯泡A中的电流IA小．当开关S断开时，则由于自感现象，电感线圈L和小灯泡A构成回路使电感线圈L和小灯泡A中的电流从IL开始减小，看不到小灯泡闪亮的现象．故C正确，A、B、D错误．
3．(2021年济南模拟)如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计．下列说法正确的是(　　)A．S闭合瞬间，A先亮B．S闭合瞬间，A、B同时亮C．S断开瞬间，B逐渐熄灭D．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭【答案】D
【解析】S闭合瞬间，线圈相当于断路，二极管为反向电流，故电流走B灯泡，则B灯慢慢亮，A灯没有电流通过，A灯不亮，故A、B错误；S断开瞬间，B马上熄灭，由于线圈产生自感电动势，电流通过二极管，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确．
“等效法”求感应电动势
实际上，物理习题，总是依据一定的物理模型来构思设计的，解题的过程，从本质上讲就是分析和还原物理模型的过程，求感应电动势问题也不例外，只要抓住三种模型，巧妙进行等效转换，则一切问题均能顺利得到解决．
深 度 研 练·素 养 提 升
(一)切割长度的等效当切割磁感线的导体不是直线而是任意弯曲的曲线或折线时，应把切割曲线两端点的连线在同时垂直于v和B的方向上的投影的长度来求感应电动势．
(二)切割速度的等效在求解“旋转切割”产生的感应电动势这类问题时，导体棒上各部分的切割速度不同，此时的v应等效为导体棒上各部分切割速度的平均值，在数值上一般等于旋转导体棒中点的切割速度．
例3　如图所示，长L的金属导线上端悬挂于C点，下悬一小球A，在竖直向下的匀强磁场中做圆锥摆运动，圆锥的半顶角为θ，摆球的角速度为ω，磁感应强度为B，试求金属导线中产生的感应电动势．