高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 第2單元 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件.ppt

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必考部分 第九章電磁感應(yīng) 第2單元法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流 網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn)提煉命題源 一 法拉第電磁感應(yīng)定律1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 在 中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于 導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于 2 感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系 遵循 定律 即E U外 U內(nèi)或 純電阻電路 讀讀教材 2 法拉第電磁感應(yīng)定律 1 內(nèi)容 閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 跟穿過這一電路的 成正比 2 公式 E 3 方向 與 方向相同 用 或 定律判斷 三 自感與渦流1 自感現(xiàn)象 1 概念 由于導(dǎo)體本身的 變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感 由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做 2 表達(dá)式 E 3 自感系數(shù)L的影響因素 由線圈本身決定 與線圈的 形狀 以及是否有鐵芯等因素有關(guān) 2 渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí) 在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生 這種電流像水中的旋渦 所以叫渦流 1 電磁阻尼 當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) 感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到 安培力的方向總是 導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 2 電磁驅(qū)動(dòng) 如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng) 在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生 使導(dǎo)體受到安培力的作用 安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來 感應(yīng)電流安培力阻礙感應(yīng)電流 1 將多匝閉合線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中 線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直 關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流 下列表述正確的是 A 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B 穿過線圈的磁通量越大 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C 穿過線圈的磁通量變化越快 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 練練基礎(chǔ) 題組一 法拉第電磁感應(yīng)定律 解析 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化率成正比 與匝數(shù)成正比 而與磁通量及磁通量變化量無關(guān) A B錯(cuò)誤 C正確 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向可能相同 也可能相反 D錯(cuò)誤 2 如圖甲所示 電路的左側(cè)是一個(gè)電容為C的電容器 電路的右側(cè)是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體 環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S 在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示 則在0 t0時(shí)間內(nèi)電容器 3 如圖所示 在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 將一水平放置的金屬棒ab以水平速度v0拋出 設(shè)在整個(gè)過程中 棒的方向不變且不計(jì)空氣阻力 則在金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小變化情況是 A 越來越大B 越來越小C 保持不變D 無法判斷 題組二 導(dǎo)體棒切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 題組三 自感與渦流 解析 由通電自感現(xiàn)象可知 合上開關(guān) b先亮 a后亮 穩(wěn)定后b比a更亮一些 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 由斷電自感現(xiàn)象可知 斷開開關(guān) a b都逐漸熄滅 選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 6 機(jī)場(chǎng)的安檢門可以利用渦流探測(cè)人身上攜帶的金屬物品 安檢門中接有線圈 線圈中通以交變電流 關(guān)于其工作原理 以下說法正確的是 A 人身上攜帶的金屬物品會(huì)被地磁場(chǎng)磁化 在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流B 人體在線圈交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流C 線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)不會(huì)在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流D 金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流 小思考微總結(jié) 研細(xì)核心點(diǎn)練透經(jīng)典題 考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 調(diào)研1 如圖 a 所示 一個(gè)阻值為R 匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路 線圈的半徑為r1 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖 b 所示 圖線與橫 縱軸的截距分別為t0和B0 導(dǎo)線的電阻不計(jì) 在0至t1時(shí)間內(nèi) 求 1 通過電阻R1上的電流大小和方向 2 通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量 試題調(diào)研 解題探究 1 流過R1的電流是恒定的 還是變化的 提示 由于磁場(chǎng)均勻減小 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變 所以電流不變 提示 S指磁場(chǎng)的面積 在本題中磁場(chǎng)面積與線圈面積不同 名師歸納點(diǎn)題破疑 1 1 2014 四川理綜 多選 如圖所示 不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置 光滑 豎直玻璃擋板H P固定在框上 H P的間距很小 質(zhì)量為0 2kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間 與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1m的正方形 其有效電阻為0 1 此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30 角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B 0 4 0 2t T 圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?框 擋板和桿不計(jì)形變 則 A t 1s時(shí) 金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB t 3s時(shí) 金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC t 1s時(shí) 金屬桿對(duì)檔板P的壓力大小為0 1ND t 3s時(shí) 金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0 2N 類題練熟 1 2 2015 山東臨沂一模 多選 如圖所示 螺線管匝數(shù)n 1000匝 橫截面積S 10cm2 螺線管導(dǎo)線電阻r 1 電阻R 4 磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖所示 以向右為正方向 下列說法正確的是 A 通過電阻R的電流是交變電流B 感應(yīng)電流的大小保持不變C 電阻R兩端的電壓為6VD C點(diǎn)的電勢(shì)為4 8V 1 公式E Blv的使用條件 1 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 2 B l v三者相互垂直 3 如不垂直 用公式E Blvsin 求解 為B與v方向間的夾角 考點(diǎn)二導(dǎo)體棒切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 對(duì)公式E Blv的理解 1 瞬時(shí)性 的理解若v為瞬時(shí)速度 則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 若v為平均速度 則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 即E Bl 2 切割的 有效長(zhǎng)度 公式中的l為有效切割長(zhǎng)度 即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度 如圖所示a b c三種情況導(dǎo)體棒有效切割長(zhǎng)度相同 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同 3 相對(duì)性 的理解E Blv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度 若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng) 應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系 試題調(diào)研 答案 1 0 4V 2 0 8A 3 F 0 1 0 0128t即水平外力隨時(shí)間均勻增加 名師歸納點(diǎn)題破疑 類題練熟 答案 見解析 1 自感電動(dòng)勢(shì)的作用 當(dāng)導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化時(shí) 產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 阻礙電流變化 但不能阻止電流變化的趨勢(shì) 增加或減少 起到延時(shí)作用 1 如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的 自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來電流的增大 2 如果導(dǎo)體中原來的電流是減小的 自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來電流的減小 考點(diǎn)三通電自感與斷電自感 2 自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn) 1 自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化 2 通過線圈中的電流不能發(fā)生突變 只能緩慢變化 3 電流穩(wěn)定時(shí) 自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體 4 線圈的自感系數(shù)越大 自感現(xiàn)象越明顯 自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過程的進(jìn)行 但它不能使過程停止 更不能使過程反向 3 通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變 通電自感中 電流是逐漸變大 斷電自感中 電流是逐漸變小 此時(shí)線圈可等效為 電源 該 電源 與其他電路元件形成回路 調(diào)研3 如圖所示的電路中 L是一個(gè)自感系數(shù)很大 直流電阻不計(jì)的線圈 D1 D2和D3是三個(gè)完全相同的燈泡 E是內(nèi)阻不計(jì)的電源 在t 0時(shí)刻 閉合開關(guān)S 電路穩(wěn)定后在t1時(shí)刻斷開開關(guān)S 規(guī)定以電路穩(wěn)定時(shí)流過D1 D2的電流方向?yàn)檎较?分別用I1 I2表示流過D1和D2的電流 則下列選項(xiàng)中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是 試題調(diào)研 解題探究 1 開關(guān)閉合瞬間 通過D1和D2的電流如何變化 提示 由于D1和線圈串聯(lián) D1中電流逐漸增大 而D2中電流立刻達(dá)到最大值 2 電路穩(wěn)定后 D1和D2中電流有何關(guān)系 提示 由于線圈電阻不計(jì) 電路穩(wěn)定后D1中電流大小是D2中電流的2倍 方向相同 3 開關(guān)斷開瞬間 D1中電流如何變化 D2中電流如何變化 提示 開關(guān)斷開后 D1中電流逐漸減小 最后熄滅 D2中電流先增大后逐漸減小 最后熄滅 D2和D3會(huì)出現(xiàn) 閃亮 一下的現(xiàn)象 解析 在t 0時(shí)刻 閉合開關(guān)S 流過D1的電流I1由零逐漸增大 穩(wěn)定后達(dá)到某個(gè)值 而流過D2和D3的電流I2瞬間達(dá)到穩(wěn)定值 方向都為正方向 電路穩(wěn)定后在t1時(shí)刻斷開開關(guān)S 流過D1的電流I1方向保持不變 而大小逐漸減小 沒有突變且方向?yàn)檎较?而流過D2的電流I2方向?yàn)樨?fù)方向 大小等于流過D1的電流I1并逐漸減小 故綜合分析可知C項(xiàng)正確 答案 C 自感中 閃亮 與 不閃亮 問題 名師歸納點(diǎn)題破疑 3 1 某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象 自己找來帶鐵芯的線圈L 小燈泡A 開關(guān)S和電池組E 用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路 檢查電路后 閉合開關(guān)S 小燈泡發(fā)光 再斷開開關(guān)S 小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象 雖經(jīng)多次重復(fù) 仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象 他冥思苦想找不出原因 你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 A 電源的內(nèi)阻較大B 小燈泡電阻偏大C 線圈電阻偏大D 線圈的自感系數(shù)較大 類題練熟 解析 閉合開關(guān)S 電路穩(wěn)定燈泡正常發(fā)光時(shí) 如果電感線圈L中的電阻比燈泡的電阻大 則電感線圈L中的電流IL比燈泡A中的電流IA小 當(dāng)開關(guān)S斷開 則由于自感現(xiàn)象 L和A構(gòu)成回路使L和A中的電流從IL開始減小 因此不可能看到小燈泡閃亮的現(xiàn)象 C項(xiàng)正確 3 2 2015 南通調(diào)研 如圖所示 A B C是3個(gè)完全相同的燈泡 L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈 直流電阻可忽略不計(jì) 則 A S閉合時(shí) A燈立即亮 然后逐漸熄滅B S閉合時(shí) B燈立即亮 然后逐漸熄滅C 電路接通穩(wěn)定后 3個(gè)燈亮度相同D 電路接通穩(wěn)定后 S斷開時(shí) C燈立即熄滅 解析 因線圈L的自感系數(shù)較大且直流電阻可忽略不計(jì) S閉合時(shí) A燈立即亮 然后逐漸熄滅 A正確 S閉合時(shí) B燈先不太亮 然后變亮 B錯(cuò)誤 電路接通穩(wěn)定后 B C燈亮度相同 A燈不亮 C錯(cuò)誤 電路接通穩(wěn)定后 S斷開時(shí) C燈逐漸熄滅 D錯(cuò)誤 求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幾種常用方法 答案 10s 本類問題中的恒量與變量必須分清楚 導(dǎo)體不動(dòng) 磁場(chǎng)發(fā)生變化 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 由于變化率是定值 因此E I均為恒量 但ab桿受到的安培力隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增大 根據(jù)受力分析判斷出重物剛好離開地面的臨界條件 多維思考技法提煉 針對(duì)訓(xùn)練2 多選 如圖所示是圓盤發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖 銅盤安裝在水平的銅軸上 它的邊緣正好在兩磁極之間 兩塊銅片C D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸 若銅盤半徑為L(zhǎng) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 回路的總電阻為R 從左往右看 銅盤以角速度 沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 則