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2022-2023年高考物理一轮复习 法拉第电磁感应定律自感课件
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 法拉第电磁感应定律自感课件，共42页。PPT课件主要包含了考点1，法拉第电磁感应定律，定律即，电磁感应现象，电源内阻，闭合电路欧姆，磁通量的变化率，Blv，有效长度，两个公式的区别等内容，欢迎下载使用。
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电源,导体的电阻相当于
_____________.
(2) 感应电流与感应电动势的关系：遵循_______________
2.法拉第电磁感应定律
(1)内容：在电磁感应现象中,电路中感应电动势的大小,
跟__________________成正比.
(2)表达式：______________,其中 n 为线圈的匝数.(3)公式的变形①当线圈面积 S 不变,垂直于线圈平面的磁场 B 发生变化
时,E＝________.
②当磁场 B 不变,垂直于磁场的线圈面积 S 发生变化时,E＝________.
3.导体切割磁感线时产生的感应电动势
(1)表达式：E＝Blvsin θ.
(2)当 B、l、v 三者两两垂直时：E＝_________.注意：①以上两式是由法拉第电磁感应定律推导出来的特殊情况,因此只适用于计算部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时的感应电动势大小.②式中θ为 B 和 v 的方向夹角,l 为切割磁感线的_________.
常用于计算在Δt 时间内的________电动势.只有
当磁通量的变化率是恒定不变时,算出的才是瞬时电动势.(2)E＝Blvsin θ,若 v 为平均速度,算出的就是________电动势,若 v 为瞬时速度,算出的就是________电动势.
5.导体转动切割磁感线产生的感应电动势当长度为 l 导体在垂直于磁场的平面内,绕一端以角速度ω匀速转动时,切割磁感线产生的感应电动势 E＝________.6.感应电量：平行闭合线圈的匝数为 n,在Δt 时间内闭合电路的磁通量变化量为ΔΦ,回路总电阻为 R,则通过电路中某一横截面的电量 q＝________.
1.自感现象：是由于导体本身的电流发生变化时而产生的____________现象.由于自感而产生的电动势叫做自感电动势.3.自感系数 L 与线圈的______、形状、______以及是否有
铁芯有关,单位是_________.
4.涡流：块状金属在磁场中运动,或者处在变化的磁场中,金属块内部会产生感应电流,这种电流在整块金属内部自成闭
合回路,叫做________.
【基础自测】1.如图 9-2-1 所示的几种情况中,金属导体中产生的感应电
动势为 Blv 的是(
A.乙和丁C.甲、乙、丙、丁
B.甲、乙、丁D.只有乙
解析：公式 E＝Blv 中的 l 应指导体的有效切割长度,甲、乙、丁中的有效长度均为 l,电动势 E＝Blv,而丙有效长度为lsin θ,电动势 E＝Blvsin θ,B 正确.
2.一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直.先保持线框的面积不变,将磁感应强度在 1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变,在 1 s 时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半.先后两个过程
中,线框中感应电动势的比值为(
3.在匀强磁场中,有一个接有电容器的单匝导线回路,如图 9-2-2 所示,已知 C＝30 μF,L1＝5 cm,L2＝8 cm,磁场以
5×10－2 T/s的速率增加,则( )
A.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10－5CB.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10－5CC.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10－9CD.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10－9C
· L1L2＝2×10－4 V,电容器的
解析：电容器两极板间的电势差 U 等于感应电动势 E,由
法拉第电磁感应定律,可得 E＝
带电荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9 C,再由楞次定律可知上极板的电势高,带正电,C 正确.答案：C
4.如图 9-2-3 所示,将直径为 d,电阻为 R 的闭合金属环从匀强磁场 B 中拉出,这一过程中通过金属环某一截面的电荷量
法拉第电磁感应定律的简单应用
【典题 1】如图9-2-4,导体轨道OPQS固定,其中 PQS 是半圆弧,Q 为半圆弧的中心,O 为圆心.轨道的电阻忽略不计.OM 是有一定电阻,可绕 O 转动的金属杆.M 端位于 PQS 上,OM 与轨道接触良好.空间存在半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为 B,现使 OM 从 OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到 OS 位置并固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从 B 增加到 B′(过程Ⅱ).在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过 OM 的电荷量相等,则
导体切割磁感线产生感应电动势的计算
[热点归纳]1.E＝Blv 的三个特性：(1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场,而且 B、l、v 三者互相垂直.(2)有效性：公式中的 l 为导体切割磁感线的有效长度.如图9-2-5 中,导体棒的有效长度为 ab 间的距离.图 9-2-5
(3)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 9-2-62.导体转动切割磁感线：
【典题 2】两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直.边长为 0.1 m、总电阻为 0.005 Ω的正方形导线框 abcd 位于纸面内,cd 边与磁场边界平行,如图 9-2-7 甲所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd 边于 t＝0 时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势
取正).下列说法正确的是(
图 9-2-7A.磁感应强度的大小为 0.5 TB.导线框运动速度的大小为 0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在 t＝0.4 s 至 t＝0.6 s 这段时间内,导线框所受的安培力大小为 0.1 N
【迁移拓展】某电磁缓冲车是利用电磁感应原理进行制动缓冲,它的缓冲过程可等效为：小车车底安装着电磁铁,可视为匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向竖直向下；水平地面固定着闭合矩形线圈 abcd,线圈的总电阻为 R,ab 边长为 L,如图 9-2-8 所示(俯视).缓冲小车水平通过线圈上方,线圈与磁场的作用使小车做减速运动,从而实现缓冲.已知小车总质量为 m,受到地面的摩擦力为 f,小车磁场刚抵达线圈时,速度大小为 v0.求：
(1)小车磁场刚抵达线圈时,线圈中感应电流 I 的大小及 ab
(2)小车缓冲过程中的最大加速度 am 的大小.
【典题 3】如图 9-2-9 所示,空间有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度 v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为 E,将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度 v 运动时,棒两端的
答案：B方法技巧：本题关键要准确理解公式 E＝Blv 中 l 的含义,知道 l 是有效的切割长度,即速度垂直方向上金属棒的长度.
导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的问题
【典题 4】法拉第圆盘发电机的示意图如图9-2-10 所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中.圆盘旋转时,关于流过电阻 R 的电流,下列说法
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿 a 到 b 的方
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方
D.若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍,则电流在 R 上的
热功率也变为原来的 2 倍
解析：将圆盘看成由无数辐条组成,各辐条都在切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,当圆盘顺时针转动时(从上往下看),根据右手定则可判断,圆盘上感应电流从边缘向中心,流过电阻 R 的电流方向从 a 到 b,B 正确；由法拉
故 A 正确,C 错误；当角速度ω变为原来的 2 倍时,感应电动
流在 R 上的热功率 P＝I2R 变为原来的 4 倍,D 错误.
易错提醒：公式E＝Blv 的应用是有条件的,它适用于导体
平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况,对于这种导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的情况,导体各部分的速度不同,本公式不再适用.
[热点归纳]1.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.
2.两种自感现象的比较：
【典题 5】演示自感现象的两个电路图如图 9-2-11 甲和乙所示,L1 和 L2 为电感线圈.实验时,断开开关S1 瞬间,灯 L1 突然闪亮,随后逐渐变暗；闭合开关 S2,灯 L2逐渐变亮,而另一个相同的灯 L3 立即变亮,最终 L2 与 L3 的亮
度相同.下列说法正确的是(甲
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电源,导体的电阻相当于
_____________.
(2) 感应电流与感应电动势的关系：遵循_______________
2.法拉第电磁感应定律
(1)内容：在电磁感应现象中,电路中感应电动势的大小,
跟__________________成正比.
(2)表达式：______________,其中 n 为线圈的匝数.(3)公式的变形①当线圈面积 S 不变,垂直于线圈平面的磁场 B 发生变化
时,E＝________.
②当磁场 B 不变,垂直于磁场的线圈面积 S 发生变化时,E＝________.
3.导体切割磁感线时产生的感应电动势
(1)表达式：E＝Blvsin θ.
(2)当 B、l、v 三者两两垂直时：E＝_________.注意：①以上两式是由法拉第电磁感应定律推导出来的特殊情况,因此只适用于计算部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时的感应电动势大小.②式中θ为 B 和 v 的方向夹角,l 为切割磁感线的_________.
常用于计算在Δt 时间内的________电动势.只有
当磁通量的变化率是恒定不变时,算出的才是瞬时电动势.(2)E＝Blvsin θ,若 v 为平均速度,算出的就是________电动势,若 v 为瞬时速度,算出的就是________电动势.
5.导体转动切割磁感线产生的感应电动势当长度为 l 导体在垂直于磁场的平面内,绕一端以角速度ω匀速转动时,切割磁感线产生的感应电动势 E＝________.6.感应电量：平行闭合线圈的匝数为 n,在Δt 时间内闭合电路的磁通量变化量为ΔΦ,回路总电阻为 R,则通过电路中某一横截面的电量 q＝________.
1.自感现象：是由于导体本身的电流发生变化时而产生的____________现象.由于自感而产生的电动势叫做自感电动势.3.自感系数 L 与线圈的______、形状、______以及是否有
铁芯有关,单位是_________.
4.涡流：块状金属在磁场中运动,或者处在变化的磁场中,金属块内部会产生感应电流,这种电流在整块金属内部自成闭
合回路,叫做________.
【基础自测】1.如图 9-2-1 所示的几种情况中,金属导体中产生的感应电
动势为 Blv 的是(
A.乙和丁C.甲、乙、丙、丁
B.甲、乙、丁D.只有乙
解析：公式 E＝Blv 中的 l 应指导体的有效切割长度,甲、乙、丁中的有效长度均为 l,电动势 E＝Blv,而丙有效长度为lsin θ,电动势 E＝Blvsin θ,B 正确.
2.一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直.先保持线框的面积不变,将磁感应强度在 1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变,在 1 s 时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半.先后两个过程
中,线框中感应电动势的比值为(
3.在匀强磁场中,有一个接有电容器的单匝导线回路,如图 9-2-2 所示,已知 C＝30 μF,L1＝5 cm,L2＝8 cm,磁场以
5×10－2 T/s的速率增加,则( )
A.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10－5CB.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10－5CC.电容器上极板带正电,带电荷量为6×10－9CD.电容器上极板带负电,带电荷量为6×10－9C
· L1L2＝2×10－4 V,电容器的
解析：电容器两极板间的电势差 U 等于感应电动势 E,由
法拉第电磁感应定律,可得 E＝
带电荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9 C,再由楞次定律可知上极板的电势高,带正电,C 正确.答案：C
4.如图 9-2-3 所示,将直径为 d,电阻为 R 的闭合金属环从匀强磁场 B 中拉出,这一过程中通过金属环某一截面的电荷量
法拉第电磁感应定律的简单应用
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导体切割磁感线产生感应电动势的计算
[热点归纳]1.E＝Blv 的三个特性：(1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场,而且 B、l、v 三者互相垂直.(2)有效性：公式中的 l 为导体切割磁感线的有效长度.如图9-2-5 中,导体棒的有效长度为 ab 间的距离.图 9-2-5
(3)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 9-2-62.导体转动切割磁感线：
【典题 2】两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直.边长为 0.1 m、总电阻为 0.005 Ω的正方形导线框 abcd 位于纸面内,cd 边与磁场边界平行,如图 9-2-7 甲所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd 边于 t＝0 时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势
取正).下列说法正确的是(
图 9-2-7A.磁感应强度的大小为 0.5 TB.导线框运动速度的大小为 0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在 t＝0.4 s 至 t＝0.6 s 这段时间内,导线框所受的安培力大小为 0.1 N
【迁移拓展】某电磁缓冲车是利用电磁感应原理进行制动缓冲,它的缓冲过程可等效为：小车车底安装着电磁铁,可视为匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向竖直向下；水平地面固定着闭合矩形线圈 abcd,线圈的总电阻为 R,ab 边长为 L,如图 9-2-8 所示(俯视).缓冲小车水平通过线圈上方,线圈与磁场的作用使小车做减速运动,从而实现缓冲.已知小车总质量为 m,受到地面的摩擦力为 f,小车磁场刚抵达线圈时,速度大小为 v0.求：
(1)小车磁场刚抵达线圈时,线圈中感应电流 I 的大小及 ab
(2)小车缓冲过程中的最大加速度 am 的大小.
【典题 3】如图 9-2-9 所示,空间有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度 v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为 E,将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度 v 运动时,棒两端的
答案：B方法技巧：本题关键要准确理解公式 E＝Blv 中 l 的含义,知道 l 是有效的切割长度,即速度垂直方向上金属棒的长度.
导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的问题
【典题 4】法拉第圆盘发电机的示意图如图9-2-10 所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中.圆盘旋转时,关于流过电阻 R 的电流,下列说法
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿 a 到 b 的方
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方
D.若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍,则电流在 R 上的
热功率也变为原来的 2 倍
解析：将圆盘看成由无数辐条组成,各辐条都在切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,当圆盘顺时针转动时(从上往下看),根据右手定则可判断,圆盘上感应电流从边缘向中心,流过电阻 R 的电流方向从 a 到 b,B 正确；由法拉
故 A 正确,C 错误；当角速度ω变为原来的 2 倍时,感应电动
流在 R 上的热功率 P＝I2R 变为原来的 4 倍,D 错误.
易错提醒：公式E＝Blv 的应用是有条件的,它适用于导体
平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况,对于这种导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的情况,导体各部分的速度不同,本公式不再适用.
[热点归纳]1.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.
2.两种自感现象的比较：
【典题 5】演示自感现象的两个电路图如图 9-2-11 甲和乙所示,L1 和 L2 为电感线圈.实验时,断开开关S1 瞬间,灯 L1 突然闪亮,随后逐渐变暗；闭合开关 S2,灯 L2逐渐变亮,而另一个相同的灯 L3 立即变亮,最终 L2 与 L3 的亮
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