高三物理一輪復習 第十章 電磁感應 第3講 法拉第電磁感應定律 自感現(xiàn)象課件

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1、第2講法拉第電磁感應定律自感現(xiàn)象【知識梳理【知識梳理】知識點知識點1 1法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律1.1.感應電動勢感應電動勢: :(1)(1)概念概念: :在在_現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢?，F(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。(2)(2)產(chǎn)生產(chǎn)生: :只要只要_,_,就能產(chǎn)生就能產(chǎn)生感應電動勢感應電動勢, ,與電路是否閉合無關。與電路是否閉合無關。電磁感應電磁感應穿過回路的磁通量發(fā)生變化穿過回路的磁通量發(fā)生變化(3)(3)方向方向: :產(chǎn)生感應電動勢的電路產(chǎn)生感應電動勢的電路( (導體或線圈導體或線圈) )相當于相當于電源電源, ,電源的正、負極可由電源的正、負極可由_或或_判判斷。斷。右手定則右手定則楞

2、次定律楞次定律2.2.法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律: :(1)(1)內(nèi)容內(nèi)容: :閉合電路中感應電動勢的大小閉合電路中感應電動勢的大小, ,跟穿過這一電跟穿過這一電路的磁通量的路的磁通量的_成正比。成正比。(2)(2)公式公式:E=n ,:E=n ,其中其中 為磁通量的為磁通量的_,n_,n為線為線圈匝數(shù)。圈匝數(shù)。tt變化率變化率變化率變化率知識點知識點2 2導體切割磁感線時的感應電動勢導體切割磁感線時的感應電動勢切割方式切割方式電動勢表達式電動勢表達式垂直切割垂直切割E=_E=_傾斜切割傾斜切割E=_E=_旋轉切割旋轉切割( (以一端為軸以一端為軸) )E=_ E=_ B Blv v

3、B Blvsinvsin21B2ll: :導體切割磁感線的有效長度。導體切割磁感線的有效長度。:v:v與與B B的夾角。的夾角。:繞導體棒一端轉動的角速度。繞導體棒一端轉動的角速度。如圖甲如圖甲:=_,E=_:=_,E=_。如圖乙如圖乙: :l=_,E=_=_,E=_。30301B v2lL LBLvBLv知識點知識點3 3自感、渦流自感、渦流1.1.自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象: :由于通過導體自身的由于通過導體自身的_發(fā)生變化而產(chǎn)發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象。生的電磁感應現(xiàn)象。2.2.自感電動勢自感電動勢: :(1)(1)定義定義: :在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢。(2)

4、(2)表達式表達式:E=_:E=_。電流電流ILt(3)(3)自感系數(shù)自感系數(shù)L L。相關因素相關因素: :與與_等因素有關。等因素有關。單位單位: :亨利亨利(H),(H),常用單位還有毫亨常用單位還有毫亨(mH(mH) )、微亨、微亨(H(H) )。1mH=_H,1H=_H1mH=_H,1H=_H。3.3.渦流渦流: :當線圈中的電流發(fā)生變化時當線圈中的電流發(fā)生變化時, ,在它附近的導體在它附近的導體中產(chǎn)生的像水的旋渦一樣的中產(chǎn)生的像水的旋渦一樣的_。線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯鐵芯1010-3-31010-6-6感應電流感應電流【易錯辨析【易錯辨析

5、】(1)(1)磁通量變化越大磁通量變化越大, ,產(chǎn)生的感應電動勢也越大。產(chǎn)生的感應電動勢也越大。( () )(2)(2)磁通量變化越快磁通量變化越快, ,產(chǎn)生的感應電動勢就越大。產(chǎn)生的感應電動勢就越大。( () )(3)(3)磁場相對導體棒運動時磁場相對導體棒運動時, ,導體棒中也能產(chǎn)生感應電動導體棒中也能產(chǎn)生感應電動勢。勢。( () )(4)(4)線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)n n越多越多, ,磁通量越大磁通量越大, ,產(chǎn)生的感應電動勢越產(chǎn)生的感應電動勢越大。大。( () )(5)(5)線圈中的電流越大線圈中的電流越大, ,自感系數(shù)也越大。自感系數(shù)也越大。( () )(6)(6)自感電動勢阻礙電流的變化

6、自感電動勢阻礙電流的變化, ,但不能阻止電流的變但不能阻止電流的變化?；? () )提示提示: :(1)(1)。據(jù)。據(jù)E= E= 可知可知,E,E與與 成正比成正比,越越大大,E,E不一定越大。不一定越大。(2)(2)。 描述的是磁通量變化的快慢描述的是磁通量變化的快慢, ,故磁通量變化故磁通量變化越快越快, ,感應電動勢越大。感應電動勢越大。(3)(3)。磁場運動時。磁場運動時, ,若導體棒切割磁感線若導體棒切割磁感線, ,則由則由E=BlvE=Blv可知可知, ,也能產(chǎn)生感應電動勢。也能產(chǎn)生感應電動勢。(4)(4)。磁通量與線圈匝數(shù)無關。磁通量與線圈匝數(shù)無關, ,感應電動勢的大小與感應電

7、動勢的大小與磁通量的變化率有關磁通量的變化率有關, ,與磁通量的大小無關。與磁通量的大小無關。nttt(5)(5)。自感系數(shù)由線圈自身因素決定。自感系數(shù)由線圈自身因素決定, ,與電流大小無與電流大小無關。關。(6)(6)。阻礙不是阻止。阻礙不是阻止, ,阻礙只是延緩了電流的變化。阻礙只是延緩了電流的變化?？键c考點1 1法拉第電磁感應定律的理解和應用法拉第電磁感應定律的理解和應用【核心要素精講【核心要素精講】1.1.感應電動勢的決定因素感應電動勢的決定因素: :(1)(1)由由E=n E=n 知知, ,感應電動勢的大小由穿過電路的磁通感應電動勢的大小由穿過電路的磁通量的變化率量的變化率 和線圈匝

8、數(shù)和線圈匝數(shù)n n共同決定共同決定, ,磁通量磁通量較大較大或磁通量的變化量或磁通量的變化量較大時較大時, ,感應電動勢不一定較感應電動勢不一定較大。大。tt(2) (2) 為單匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢大小。為單匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢大小。2.2.法拉第電磁感應定律的兩個特例法拉第電磁感應定律的兩個特例: :(1)(1)回路與磁場垂直的面積回路與磁場垂直的面積S S不變不變, ,磁感應強度發(fā)生變化磁感應強度發(fā)生變化, ,則則=B=BS,E=n S,E=n S S。(2)(2)磁感應強度磁感應強度B B不變不變, ,回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化, ,則則=B=BS,E=

9、nBS,E=nB 。tBtSt【高考命題探究【高考命題探究】【典例【典例1 1】(2016(2016浙江高考浙江高考) )如圖如圖所示所示,a,a、b b兩個閉合正方形線圈用兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成同樣的導線制成, ,匝數(shù)均為匝數(shù)均為1010匝匝, ,邊長邊長la a=3=3lb b, ,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場, ,且且磁感應強度隨時間均勻增大磁感應強度隨時間均勻增大, ,不考慮線圈之間的相互影不考慮線圈之間的相互影響響, ,則則( () )世紀金榜導學號世紀金榜導學號4272222342722223A.A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應電

10、流兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應電流B.aB.a、b b線圈中感應電動勢之比為線圈中感應電動勢之比為9191C.aC.a、b b線圈中感應電流之比為線圈中感應電流之比為3434D.aD.a、b b線圈中電功率之比為線圈中電功率之比為3131【解析【解析】選選B B。a a、b b兩個正方形線圈內(nèi)的磁場垂直于紙兩個正方形線圈內(nèi)的磁場垂直于紙面向里面向里, ,磁感應強度均勻增加磁感應強度均勻增加, ,由楞次定律可以判斷感由楞次定律可以判斷感應電流的磁場垂直于紙面向外應電流的磁場垂直于紙面向外, ,再根據(jù)安培定則可知再根據(jù)安培定則可知: :兩線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應電流兩線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時針方向的感應電

11、流,A,A錯誤錯誤; ;由由E=E= 可知可知 B B正確正確;a;a、b b兩個閉合正方形線兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成圈用同樣的導線制成, ,匝數(shù)相同匝數(shù)相同,R,Ra aRRb b=31,=31,由閉合由閉合電路的歐姆定律得電路的歐姆定律得I Ia a= ,I= ,Ib b= = 則則 ,C,C項項N BSt2aa2bbE9E1，llaaERbbERaabbbaIE R3IE R1錯誤錯誤;P;Pa a=I=Ia a2 2R Ra a,P,Pb b=I=Ib b2 2R Rb b則則P Pa aP Pb b=27=271,D1,D錯誤。故選錯誤。故選B B?！緩娀柧殹緩娀柧殹咳?/p>

12、圖所示如圖所示, ,一正方形線圈的匝數(shù)為一正方形線圈的匝數(shù)為n,n,邊長邊長為為a,a,線圈平面與勻強磁場垂直線圈平面與勻強磁場垂直, ,且一半處且一半處在磁場中。在在磁場中。在tt時間內(nèi)時間內(nèi), ,磁感應強度的磁感應強度的方向不變方向不變, ,大小由大小由B B均勻地增大到均勻地增大到2B2B。在此過程中。在此過程中, ,線圈線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為中產(chǎn)生的感應電動勢為( () )2222BanBanBa2nBaA.B.C.D.2 t2 ttt【解析【解析】選選B B。線圈在磁場中的面積。線圈在磁場中的面積S= aS= a2 2, ,穿過線圈穿過線圈的磁通量的變化量的磁通量的變化量=2BS-

13、BS= Ba=2BS-BS= Ba2 2。根據(jù)法拉第電。根據(jù)法拉第電磁感應定律磁感應定律E=n E=n 得得E= ,E= ,所以所以B B正確。正確。1212t2a Bn2 t【規(guī)律總結【規(guī)律總結】應用法拉第電磁感應定律應注意的問題應用法拉第電磁感應定律應注意的問題(1)(1)公式求解的是一個回路中某段時間內(nèi)的平均電動勢公式求解的是一個回路中某段時間內(nèi)的平均電動勢, ,在磁通量均勻變化時在磁通量均勻變化時, ,瞬時值才等于平均值。瞬時值才等于平均值。(2)(2)求感應電動勢時求感應電動勢時,S,S應為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面應為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積。積。(3)(3)應用應用-t-t圖線求

14、感應電動勢時圖線求感應電動勢時, ,磁通量的變化率對磁通量的變化率對應應-t-t圖線上該點切線的斜率。圖線上該點切線的斜率?！炯庸逃柧殹炯庸逃柧殹?.(1.(多選多選)(2017)(2017鄭州模擬鄭州模擬) )如圖所示如圖所示, ,閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中強磁場中, ,磁場的磁感應強度的大小磁場的磁感應強度的大小隨時間變化而變化。下列說法中正確的是隨時間變化而變化。下列說法中正確的是( () )A.A.當磁感應強度增大時當磁感應強度增大時, ,線框中的感應電流可能減小線框中的感應電流可能減小B.B.當磁感應強度增大時當磁感應強度增大時, ,線框

15、中的感應電流一定增大線框中的感應電流一定增大C.C.當磁感應強度減小時當磁感應強度減小時, ,線框中的感應電流一定增大線框中的感應電流一定增大D.D.當磁感應強度減小時當磁感應強度減小時, ,線框中的感應電流可能不變線框中的感應電流可能不變【解析【解析】選選A A、D D。線框中的感應電動勢為。線框中的感應電動勢為E= S,E= S,設線設線框的電阻為框的電阻為R,R,則線框中的電流則線框中的電流I= I= , ,因為因為B B增增大或減小時大或減小時, , 可能減小可能減小, ,可能增大可能增大, ,也可能不變。線也可能不變。線框中的感應電動勢的大小只和磁通量的變化率有關框中的感應電動勢的大

16、小只和磁通量的變化率有關, ,和和磁通量的變化量無關磁通量的變化量無關, ,故選項故選項A A、D D正確。正確。BtEB SRt RBt2. 2. 如圖所示如圖所示, ,用兩根相同的導線繞成用兩根相同的導線繞成匝數(shù)分別為匝數(shù)分別為n n1 1和和n n2 2的圓形閉合線圈的圓形閉合線圈A A和和B,B,兩線圈平面與勻強磁場垂直。當磁兩線圈平面與勻強磁場垂直。當磁感應強度隨時間均勻變化時感應強度隨時間均勻變化時, ,兩線圈中的感應電流之比兩線圈中的感應電流之比I IA AIIB B為為( () )221212222121nnnnA.B.C.D.nnnn【解析【解析】選選B B。導線相同。導線相

17、同, ,則電阻則電阻R R相同相同, ,制作成匝數(shù)分制作成匝數(shù)分別為別為n n1 1、n n2 2的圓形線圈后的圓形線圈后, ,設其半徑分別為設其半徑分別為r r1 1、r r2 2, ,則則n n1 12 2rr1 1=n=n2 22 2rr2 2, , ,面積之比為面積之比為兩線圈產(chǎn)生的感應電動勢之比為兩線圈產(chǎn)生的感應電動勢之比為1221rnrn2211222221SrnSrn，11122122BnSEntBEnnSt，由于電阻由于電阻R R相等相等, ,故感應電流之比為故感應電流之比為B B正確。正確。1A122B21EIEnREIEnR，考點考點2 2導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算

18、導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算 【核心要素精講【核心要素精講】1.E=B1.E=Blv v的三個特性的三個特性: :(1)(1)正交性正交性: :本公式要求磁場為勻強磁場本公式要求磁場為勻強磁場, ,而且而且B B、l、v v三者相互垂直。三者相互垂直。(2)(2)有效性有效性: :公式中的公式中的l為導體切割磁感線的有效長度。為導體切割磁感線的有效長度。(3)(3)相對性相對性:E=B:E=Blv v中速度中速度v v是導體與磁場的相對速度。是導體與磁場的相對速度。2.2.公式公式E=n E=n 與與E=BE=Blv v的比較的比較: :t E=n E=n E=BE=Blv v區(qū)別區(qū)別研

19、究研究對象對象閉合回路閉合回路回路中做切割磁感線運動的部回路中做切割磁感線運動的部分導體分導體研究研究內(nèi)容內(nèi)容平均電動勢平均電動勢(1)(1)若若v v為瞬時速度為瞬時速度, ,則求的是瞬則求的是瞬時感應電動勢時感應電動勢(2)(2)若若v v為平均速度為平均速度, ,則求的是平則求的是平均感應電動勢均感應電動勢t E=n E=n E=BE=Blv v區(qū)別區(qū)別適用適用范圍范圍對任何電磁對任何電磁感應感應現(xiàn)象普遍適現(xiàn)象普遍適用用只適用于導體切割磁感線的運只適用于導體切割磁感線的運動動聯(lián)系聯(lián)系E=BE=Blv v由由E= E= 在一定條件下推導得到。導體在一定條件下推導得到。導體切割磁感線運動時切

20、割磁感線運動時, ,常用常用E=BE=Blv v求求E,E,磁感應強磁感應強度變化時度變化時, ,常用常用E=n E=n 求求E E。ttt【高考命題探究【高考命題探究】【典例【典例2 2】 ( (多選多選)(2016)(2016全國卷全國卷)法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上軸上, ,兩銅片兩銅片P P、Q Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場處于方向豎直向上的勻強磁場B B中。圓盤旋轉時中。圓盤旋轉時, ,關于關于流過電阻流過電阻R R的電流的電流, ,下列

21、說法正確的是下列說法正確的是( () )世紀金榜導學號世紀金榜導學號4272222442722224A.A.若圓盤轉動的角速度恒定若圓盤轉動的角速度恒定, ,則電流大小恒定則電流大小恒定B.B.若從上往下看若從上往下看, ,圓盤順時針轉動圓盤順時針轉動, ,則電流沿則電流沿a a到到b b的方的方向流動向流動C.C.若圓盤轉動方向不變?nèi)魣A盤轉動方向不變, ,角速度大小發(fā)生變化角速度大小發(fā)生變化, ,則電流則電流方向可能發(fā)生變化方向可能發(fā)生變化D.D.若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼娜魣A盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼? 2倍倍, ,則電流在則電流在R R上的上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼臒峁β室沧優(yōu)樵瓉淼? 2倍

22、倍【解析【解析】選選A A、B B。若圓盤轉動的角速度恒定。若圓盤轉動的角速度恒定, ,則相當于則相當于無數(shù)切割磁感線的導體的運動速度恒定無數(shù)切割磁感線的導體的運動速度恒定, ,切割磁感線感切割磁感線感應電動勢為應電動勢為E= BrE= Br2 2也恒定也恒定, ,則電流大小恒定則電流大小恒定,A,A正確正確; ;由右手定則可知由右手定則可知, ,從上往下看從上往下看, ,只要圓盤順時針轉動只要圓盤順時針轉動, ,電電流就沿流就沿a a到到b b的方向流動的方向流動, ,不會改變不會改變,B,B正確正確,C,C錯誤錯誤; ;由于由于電流在電流在R R上的熱功率與電流的平方成正比上的熱功率與電流

23、的平方成正比, ,圓盤轉動的圓盤轉動的12角速度變?yōu)樵瓉淼慕撬俣茸優(yōu)樵瓉淼? 2倍時倍時, ,圓盤切割磁感線產(chǎn)生的感應圓盤切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢變?yōu)樵瓉淼碾妱觿葑優(yōu)樵瓉淼? 2倍倍, ,電流也變?yōu)樵瓉淼碾娏饕沧優(yōu)樵瓉淼? 2倍倍, ,電流在電流在R R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼纳系臒峁β首優(yōu)樵瓉淼? 4倍倍, ,選項選項D D錯誤。錯誤。【感悟提高【感悟提高】(1)(1)特點特點: :本題屬于感應電流大小、方向的分析問題。本題屬于感應電流大小、方向的分析問題。(2)(2)方法方法: :應用應用_分析感應電流方向分析感應電流方向, ,根據(jù)根據(jù)_分析感應電動勢大小。分析感應電動勢大小。(3)(3)拓

24、展拓展: :圓盤轉動時圓盤邊緣上圓盤轉動時圓盤邊緣上P P點外的其他點與銅軸點外的其他點與銅軸之間之間_(_(選填選填“存在存在”或或“不存在不存在”) )電勢差。電勢差。右手定則右手定則存在存在21EB2l【強化訓練【強化訓練】1.(20151.(2015海南高考海南高考) )如圖如圖, ,空間有空間有一勻強磁場一勻強磁場, ,一直金屬棒與磁感應一直金屬棒與磁感應強度方向垂直強度方向垂直, ,當它以速度當它以速度v v沿與棒沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時和磁感應強度都垂直的方向運動時, ,棒兩端的感應電棒兩端的感應電動勢大小為動勢大小為,將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的將此棒彎成兩段

25、長度相等且相互垂直的折線折線, ,置于與磁感應強度相垂直的平面內(nèi)置于與磁感應強度相垂直的平面內(nèi), ,當它沿兩段當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度折線夾角平分線的方向以速度v v運動時運動時, ,棒兩端的感應棒兩端的感應電動勢大小為電動勢大小為。則。則 等于等于( () )12A.B.C.1D.222【解析【解析】選選B B。若直金屬棒的長為。若直金屬棒的長為L,L,則彎成折線后則彎成折線后, ,有有效切割長度為效切割長度為 L L。根據(jù)。根據(jù)=BLv=BLv可知感應電動勢的大可知感應電動勢的大小與有效切割長度成正比小與有效切割長度成正比, ,故故 ,B,B正確。正確。22222.2.如圖所示

26、如圖所示, ,等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻等腰三角形內(nèi)分布有垂直于紙面向外的勻強磁場強磁場, ,它的底邊在它的底邊在x x軸上且長為軸上且長為2L,2L,高為高為L,L,紙面內(nèi)一邊紙面內(nèi)一邊長為長為L L的正方形導線框沿的正方形導線框沿x x軸正方向做勻速直線運動穿軸正方向做勻速直線運動穿過勻強磁場區(qū)域過勻強磁場區(qū)域, ,在在t=0t=0時刻恰好位于如圖所示的位置時刻恰好位于如圖所示的位置, ,以順時針方向為導線框中電流的正方向以順時針方向為導線框中電流的正方向, ,下面四幅圖中下面四幅圖中能夠正確表示導線框中的電流能夠正確表示導線框中的電流位移位移(i-x(i-x) )關系的是關系的

27、是( () )【解析【解析】選選B B。導線框前進。導線框前進L L之前之前, ,切割磁感線的右邊逐切割磁感線的右邊逐漸變長漸變長, ,感應電流逐漸增大。再前進感應電流逐漸增大。再前進, ,左邊進入磁場切左邊進入磁場切割磁感線割磁感線, ,感應電流減小感應電流減小, ,前進前進1.5L1.5L時時, ,電流為零。再前電流為零。再前進進, ,電流為逆時針方向電流為逆時針方向, ,感應電流為負值感應電流為負值, ,且導線框從進且導線框從進磁場到出來過程中磁場到出來過程中, ,只有前進只有前進1.5L1.5L時電流為零。故時電流為零。故B B正正確。確?！炯庸逃柧殹炯庸逃柧殹? (多選多選) )半徑

28、為半徑為a a右端開小口的導體圓環(huán)和長為右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a2a的導體的導體直桿直桿, ,單位長度電阻均為單位長度電阻均為R R0 0。圓環(huán)水平固定放置。圓環(huán)水平固定放置, ,整個整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場, ,磁感應強度為磁感應強度為B B。桿在圓環(huán)上以速度桿在圓環(huán)上以速度v v平行于直徑平行于直徑CDCD向右做勻速直線運動向右做勻速直線運動, ,桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸, ,從圓環(huán)中心從圓環(huán)中心O O開始開始, ,桿的桿的位置由位置由確定確定, ,如圖所示。則如圖所示。則( () )A.A.=0=0時時, ,桿

29、產(chǎn)生的電動勢為桿產(chǎn)生的電動勢為2Bav2BavB.B.= = 時時, ,桿產(chǎn)生的電動勢為桿產(chǎn)生的電動勢為 BavBavC.C.=0=0時時, ,桿受的安培力大小為桿受的安培力大小為 D.D.= = 時時, ,桿受的安培力大小為桿受的安培力大小為 333202B av(2)R203B av(53)R【解析【解析】選選A A、D D。當。當=0=0時時, ,導體桿的等效長度最大為導體桿的等效長度最大為2a,2a,這時感應電動勢最大這時感應電動勢最大, ,為為E=2Bav,AE=2Bav,A正確正確; ;根據(jù)根據(jù)F=BIF=BIl,I,I= = 聯(lián)立可得聯(lián)立可得F= ,CF= ,C錯誤錯誤; ;當當

30、= = 時時, ,導體桿的等效長度為導體桿的等效長度為a,a,這時感應電動勢為這時感應電動勢為E=Bav,BE=Bav,B錯誤錯誤; ;根據(jù)根據(jù)F=BIF=BIl,I,I= = 聯(lián)立可得聯(lián)立可得F=F=D D正確正確, ,所以本題選所以本題選A A、D D。000EEER2aRaR(2)aR總，204B av(2)R3000EE3E5 2 aR53 aRaRR6 總，203B av53 R，考點考點3 3自感現(xiàn)象和渦流自感現(xiàn)象和渦流 【核心要素精講【核心要素精講】1.1.自感電動勢的特點自感電動勢的特點: :(1)(1)流過線圈的電流增加時流過線圈的電流增加時, ,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢線圈中

31、產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相反與電流方向相反, ,阻礙電流的增加阻礙電流的增加, ,使其緩慢地增加。使其緩慢地增加。(2)(2)流過線圈的電流減小時流過線圈的電流減小時, ,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢線圈中產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相同與電流方向相同, ,阻礙電流的減小阻礙電流的減小, ,使其緩慢地減小。使其緩慢地減小。2.2.通電自感與斷電自感通電自感與斷電自感: :通電自感通電自感斷電自感斷電自感電路電路圖圖 器材器材規(guī)格規(guī)格A A1 1、A A2 2同規(guī)格同規(guī)格,R=R,R=RL L,L,L較大較大L L很大很大( (有鐵芯有鐵芯),R),RL LRRA A通電自感通電自感斷電自感斷電自感現(xiàn)

32、象現(xiàn)象觀察觀察S S閉合瞬間閉合瞬間,A,A2 2燈立即亮起燈立即亮起來來,A,A1 1燈逐漸變亮燈逐漸變亮, ,最終一最終一樣亮樣亮開關開關S S斷開時斷開時, ,燈燈A A突然突然閃亮一下后再漸漸熄閃亮一下后再漸漸熄滅滅能量能量轉化轉化電能轉化為磁場能電能轉化為磁場能磁場能轉化為電能磁場能轉化為電能3.3.分析自感現(xiàn)象的方法分析自感現(xiàn)象的方法等效法等效法: :(1)(1)線圈中電流增大時線圈中電流增大時, ,線圈可以等效成一阻值由較大線圈可以等效成一阻值由較大逐漸減小的電阻逐漸減小的電阻, ,電流非線性逐漸增大。電流非線性逐漸增大。(2)(2)線圈中電流減小時線圈中電流減小時, ,線圈可等

33、效成一個電動勢由較線圈可等效成一個電動勢由較大逐漸減小的電源大逐漸減小的電源, ,線圈中的磁場能逐漸轉化成電能線圈中的磁場能逐漸轉化成電能, ,構成回路中的電流沿原方向非線性逐漸減小。構成回路中的電流沿原方向非線性逐漸減小?！靖呖济}探究【高考命題探究】【典例【典例3 3】如圖所示如圖所示,L,L為自感系數(shù)為自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈很大、直流電阻不計的線圈,D,D1 1、D D2 2、D D3 3為三個完全相同的燈泡為三個完全相同的燈泡,E,E為為內(nèi)阻不計的電源內(nèi)阻不計的電源, ,在在t=0t=0時刻閉合開關時刻閉合開關S,S,當電路穩(wěn)定后當電路穩(wěn)定后D D1 1、D D2 2兩燈的電

34、流分別為兩燈的電流分別為I I1 1、I I2 2。當時刻為。當時刻為t t1 1時斷開開時斷開開關關S,S,若規(guī)定電路穩(wěn)定時流過若規(guī)定電路穩(wěn)定時流過D D1 1、D D2 2的電流方向為電流的電流方向為電流的正方向的正方向, ,則下圖能正確定性描述電燈電流則下圖能正確定性描述電燈電流i i與時間與時間t t關關系的是世紀金榜導學號系的是世紀金榜導學號42722225(42722225() ) 【思考探究【思考探究】(1)(1)閉合開關時閉合開關時, ,線圈可等效為什么線圈可等效為什么? ?提示提示: :可等效為阻值由較大逐漸減小的電阻。可等效為阻值由較大逐漸減小的電阻。(2)(2)斷開開關時

35、斷開開關時, ,線圈可等效為什么線圈可等效為什么? ?提示提示: :可等效為一個電動勢逐漸減小的電源。可等效為一個電動勢逐漸減小的電源。(3)(3)若想讓若想讓D D2 2在斷開開關時出現(xiàn)閃亮后逐漸熄滅的現(xiàn)象在斷開開關時出現(xiàn)閃亮后逐漸熄滅的現(xiàn)象, ,對對D D1 1、D D2 2的電阻有什么要求的電阻有什么要求? ?提示提示: :應使應使D D1 1的電阻小于的電阻小于D D2 2的電阻。的電阻?！窘馕觥窘馕觥窟x選D D。開關閉合時。開關閉合時, ,電感阻礙電流電感阻礙電流I I1 1增大增大, ,所以所以I I1 1慢慢增大最后穩(wěn)定慢慢增大最后穩(wěn)定; ;斷開開關斷開開關, ,電感阻礙電流電感

36、阻礙電流I I1 1減小減小, ,所以所以I I1 1慢慢減小到慢慢減小到0,0,電流的方向未發(fā)生改變電流的方向未發(fā)生改變, ,故故A A、B B均均錯誤錯誤; ;開關閉合時開關閉合時, ,電感阻礙電流電感阻礙電流I I1 1增大增大,I,I1 1慢慢增大慢慢增大, ,則則I I2 2慢慢減小慢慢減小, ,最后穩(wěn)定最后穩(wěn)定; ;斷開開關斷開開關, ,原來通過原來通過D D2 2的電流的電流立即消失立即消失, ,但但D D1 1、D D2 2、L L構成一回路構成一回路, ,通過通過D D1 1的電流也通的電流也通過過D D2 2, ,所以所以I I2 2慢慢減小慢慢減小, ,但電流的方向與斷開

37、前相反但電流的方向與斷開前相反, ,故故C C錯誤錯誤,D,D正確。正確。【強化訓練【強化訓練】某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象, ,自己找來帶鐵芯的線圈自己找來帶鐵芯的線圈L L、小燈泡、小燈泡A A、開關、開關S S和電池組和電池組E,E,用導線將它們連接成如用導線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后圖所示的電路。檢查電路后, ,閉合開關閉合開關S,S,小燈泡發(fā)光小燈泡發(fā)光; ;再斷開開關再斷開開關S,S,小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復經(jīng)多次重復, ,仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)

38、象, ,他冥思苦想找不出原因他冥思苦想找不出原因, ,你認為最有可能造成小燈泡未你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是閃亮的原因是( () )A.A.電源的內(nèi)阻較大電源的內(nèi)阻較大 B.B.小燈泡電阻偏大小燈泡電阻偏大C.C.線圈電阻偏大線圈電阻偏大 D.D.線圈的自感系數(shù)較大線圈的自感系數(shù)較大【解析【解析】選選C C。從實物連接圖中可以看出。從實物連接圖中可以看出, ,線圈線圈L L與小燈與小燈泡并聯(lián)泡并聯(lián), ,斷開開關斷開開關S S時時, ,小燈泡小燈泡A A中原來的電流立即消失中原來的電流立即消失, ,線圈線圈L L與小燈泡組成閉合回路與小燈泡組成閉合回路, ,由于自感由于自感, ,線圈中

39、的電流線圈中的電流逐漸變小逐漸變小, ,使小燈泡中的電流變?yōu)榉聪蚯遗c線圈中電流使小燈泡中的電流變?yōu)榉聪蚯遗c線圈中電流相同。小燈泡未閃亮說明斷開相同。小燈泡未閃亮說明斷開S S前前, ,流過線圈的電流較流過線圈的電流較小小, ,原因可能是線圈電阻偏大原因可能是線圈電阻偏大, ,故選項故選項C C正確。正確?！疽?guī)律總結【規(guī)律總結】斷電自感現(xiàn)象中斷電自感現(xiàn)象中, ,燈泡是否燈泡是否“閃亮閃亮”問題問題的判斷的判斷(1)(1)與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈串聯(lián)的燈泡, ,電流逐漸減小電流逐漸減小, ,燈泡逐漸變暗燈泡逐漸變暗, ,電流方向不變。電流方向不變。(2)(2)與線圈并聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡, ,若

40、斷電前線圈中電流大于燈泡中電流若斷電前線圈中電流大于燈泡中電流, ,斷電時斷電時, ,燈泡燈泡閃亮后逐漸變暗。閃亮后逐漸變暗。若斷電前線圈中電流小于等于燈泡中電流若斷電前線圈中電流小于等于燈泡中電流, ,斷電時斷電時, ,燈泡逐漸變暗。燈泡逐漸變暗?！炯庸逃柧殹炯庸逃柧殹?.(1.(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,電路中電路中A A和和B B是兩個完全相同的小燈是兩個完全相同的小燈泡泡,L,L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻為零的電感線是一個自感系數(shù)很大、直流電阻為零的電感線圈圈,C,C是電容很大的電容器。當是電容很大的電容器。當S S閉合與斷開時閉合與斷開時, ,對對A A、B B的發(fā)光情況

41、判斷正確的是的發(fā)光情況判斷正確的是( () )A.SA.S閉合時閉合時,A,A立即亮立即亮, ,然后逐漸熄滅然后逐漸熄滅B.SB.S閉合時閉合時,B,B立即亮立即亮, ,然后逐漸熄滅然后逐漸熄滅C.SC.S閉合足夠長時間后閉合足夠長時間后,B,B發(fā)光而發(fā)光而A A不發(fā)光不發(fā)光D.SD.S閉合足夠長時間后再斷開閉合足夠長時間后再斷開,B,B立即熄滅而立即熄滅而A A逐漸熄滅逐漸熄滅【解析【解析】選選A A、C C。電容器的特性是。電容器的特性是“充電和放電充電和放電”, ,在在開始充電階段開始充電階段, ,相當于阻值很小的電阻相當于阻值很小的電阻, ,放電階段相當放電階段相當于電源。電感線圈的特

42、性是于電源。電感線圈的特性是“阻交流、通直流阻交流、通直流”, ,即電即電流不會突然變化流不會突然變化, ,當電流突然增大時當電流突然增大時, ,相當于阻值很大相當于阻值很大的電阻的電阻, ,當電流突然減小時當電流突然減小時, ,相當于電源。因此相當于電源。因此, ,當開關當開關剛閉合時剛閉合時, ,電容器對電流的阻礙作用小電容器對電流的阻礙作用小, ,線圈對電流的線圈對電流的阻礙作用大阻礙作用大,C,C和和B B組成的電路分壓作用小組成的電路分壓作用小,A,A、L L組成的組成的電路分壓作用大電路分壓作用大,B,B燈較暗燈較暗,A,A燈較亮。當開關閉合足夠燈較亮。當開關閉合足夠長的時間后長的

43、時間后, ,電容器充電完成電容器充電完成, ,線圈中電流為直流電線圈中電流為直流電, ,而而其直流電阻很小其直流電阻很小,B,B燈較亮燈較亮,A,A燈被短路燈被短路, ,不發(fā)光不發(fā)光; ;開關斷開關斷開瞬間開瞬間, ,電容器和電容器和B B組成的回路中組成的回路中, ,電容器放電電容器放電,B,B燈逐漸燈逐漸變暗變暗,A,A燈和線圈組成的回路中燈和線圈組成的回路中, ,線圈充當電源線圈充當電源,A,A燈先變燈先變亮再熄滅亮再熄滅, ,故選項故選項A A、C C正確。正確。2.(20172.(2017南陽模擬南陽模擬) )在如圖所示的電路中在如圖所示的電路中,L,L是一帶鐵是一帶鐵芯的線圈芯的線

44、圈,R,R為電阻為電阻, ,兩條支路的直流電阻相等。那么在兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開開關的瞬間接通和斷開開關的瞬間, ,兩電流表的讀數(shù)兩電流表的讀數(shù)I I1 1、I I2 2的大小的大小關系正確的是關系正確的是( () ) A.A.接通時接通時I I1 1III2 2B.B.接通時接通時I I1 1III2 2, ,斷開時斷開時I I1 1II2 2D.D.接通時接通時I I1 1=I=I2 2, ,斷開時斷開時I I1 1II2 2【解析【解析】選選B B。接通開關的瞬間。接通開關的瞬間,L,L中電流從零增大中電流從零增大, ,產(chǎn)產(chǎn)生自感電動勢生自感電動勢, ,阻礙電流增大阻礙電流增大, ,故故I I1 1II2 2, ,斷開開關的瞬斷開開關的瞬間間,L,L中產(chǎn)生自感電動勢中產(chǎn)生自感電動勢,L,L與與R R組成閉合電路組成閉合電路, ,阻礙電流阻礙電流的減小的減小, ,故有故有I I1 1=I=I2 2, ,選項選項B B正確。正確。