高考物理一輪復(fù)習(xí) 9.2法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流課件（選修3-2）.ppt

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第2課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流 知識(shí)梳理 知識(shí)點(diǎn)一 法拉第電磁感應(yīng)定律1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1 概念 在中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 2 產(chǎn)生條件 穿過(guò)回路的發(fā)生改變 與電路是否閉合 3 方向判斷 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用或判斷 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 磁通量 無(wú)關(guān) 楞次定律 右手定則 磁通量的變化率 歐姆 Blv 電流 自感電動(dòng)勢(shì) 大小 匝數(shù) 10 3 10 6 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 這種電流像水的漩渦所以叫渦流 感應(yīng)電流 思維深化判斷正誤 正確的畫(huà) 錯(cuò)誤的畫(huà) 1 線圈中磁通量變化越大 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 2 線圈中磁通量變化越快 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 3 線圈中的電流越大 自感系數(shù)也越大 4 對(duì)于同一線圈 當(dāng)電流變化越快時(shí) 線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大 答案 1 2 3 4 題組自測(cè) 題組一對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解及應(yīng)用1 將閉合多匝線圈置于僅隨時(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(wú)關(guān)B 穿過(guò)線圈的磁通量越大 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C 穿過(guò)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 2 2014 江蘇卷 1 如圖1所示 一正方形線圈的匝數(shù)為n 邊長(zhǎng)為a 線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直 且一半處在磁場(chǎng)中 在 t時(shí)間內(nèi) 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變 大小由B均勻地增大到2B 在此過(guò)程中 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 圖1 題組二公式E Blv的應(yīng)用3 如圖2所示 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng) MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1 若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B 其他條件不變 MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2 則通過(guò)電阻R的電流方向及E1與E2之比E1 E2分別為 A c a 2 1B a c 2 1C a c 1 2D c a 1 2 圖2 4 有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界是EF 在EF右側(cè)無(wú)磁場(chǎng) 左側(cè)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 如圖3甲所示 現(xiàn)有一個(gè)閉合的金屬線框以恒定速度從EF右側(cè)水平進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 線框中的電流隨時(shí)間變化的i t圖象如圖乙所示 則可能的線框是下列四個(gè)選項(xiàng)中的 圖3 題組三自感 渦流5 某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象 自己找來(lái)帶鐵芯的線圈L 小燈泡A 開(kāi)關(guān)S和電池組E 用導(dǎo)線將它們連接成如圖4所示的電路 檢查電路后 閉合開(kāi)關(guān)S 小燈泡發(fā)光 再斷開(kāi)開(kāi)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(jiàn)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 圖4 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)較大解析由自感規(guī)律可知在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間造成燈泡閃亮以及延時(shí)的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流 由題圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路 與電源無(wú)關(guān) 故A錯(cuò)誤 造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流 當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象 故B錯(cuò)誤 C正確 自感系數(shù)越大 阻礙作用越強(qiáng)延遲現(xiàn)象越明顯 故D錯(cuò)誤 答案C 6 多選 2014 江蘇卷 7 如圖5所示 在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯 現(xiàn)接通交流電源 過(guò)了幾分鐘 杯內(nèi)的水沸騰起來(lái) 若要縮短上述加熱時(shí)間 下列措施可行的有 圖5 A 增加線圈的匝數(shù)B 提高交流電源的頻率C 將金屬杯換為瓷杯D 取走線圈中的鐵芯 解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí) 金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱 使水溫升高 要縮短加熱時(shí)間 需增大渦電流 即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減小電阻 增加線圈匝數(shù) 提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 瓷杯不能產(chǎn)生渦電流 取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱 所以選項(xiàng)A B正確 選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 答案AB 例1 多選 2014 四川卷 6 如圖6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(wú)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 圖6 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)擋板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 應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律解題的一般步驟 1 分析穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)方向及磁通量的變化情況 2 利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向 3 靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解 變式訓(xùn)練 1 如圖7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 圖7 考點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算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 2 E Blv的 四性 1 正交性 本公式是在一定條件下得出的 除磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)外 還需B l v三者互相垂直 2 瞬時(shí)性 若v為瞬時(shí)速度 則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3 有效性 公式中的L為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度 如圖8中 棒的有效長(zhǎng)度為ab間的距離 圖8 4 相對(duì)性 E Blv中的速度v是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度 若磁場(chǎng)也在運(yùn)動(dòng) 應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系 例2 多選 如圖9所示 在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0 5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 垂直于磁場(chǎng)方向水平放著兩根相距為h 0 1m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ 導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì) 在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N Q之間連接一阻值R 0 3 的電阻 導(dǎo)軌上跨放著一根長(zhǎng)為L(zhǎng) 0 2m 每米阻值r 2 0 的金屬棒ab 金屬棒與導(dǎo)軌正交放置 交點(diǎn)為c d 當(dāng)金屬棒在水平拉力作用于以速度v 4 0m s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 則下列說(shuō)法正確的是 圖9 A 金屬棒a b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0 2VB 水平拉金屬棒的力的大小為0 02NC 金屬棒a b兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差為0 32VD 回路中的發(fā)熱功率為0 06W 該回路為純電阻電路 回路中的熱功率為P熱 I2 R hr 0 08W D錯(cuò)誤 金屬棒ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于Uac Ucd與Udb三者之和 由于Ucd E Ircd 所以Uab Eab Ircd BLv Ihr 0 32V A錯(cuò)誤 C正確 答案BC 變式訓(xùn)練 2 多選 2014 山東卷 16 如圖10 一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi) 通有恒定電流的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定 導(dǎo)體棒與軌道垂直且接觸良好 在向右勻速通過(guò)M N兩區(qū)的過(guò)程中 導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM FN表示 不計(jì)軌道電阻 以下敘述正確的是 A FM向右B FN向左C FM逐漸增大D FN逐漸減小 圖10 考點(diǎn)三通電自感和斷電自感1 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(guò)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(guò)程的進(jìn)行 但它不能使過(guò)程停止 更不能使過(guò)程反向 2 自感中 閃亮 與 不閃亮 問(wèn)題 例3 多選 如圖11甲 乙所示的電路中 電阻R和自感線圈L的電阻值都很小 且小于燈泡A的電阻 接通S 使電路達(dá)到穩(wěn)定 燈泡A發(fā)光 則 圖11 A 在電路甲中 斷開(kāi)S后 A將逐漸變暗B 在電路甲中 斷開(kāi)S后 A將先變得更亮 然后才逐漸變暗C 在電路乙中 斷開(kāi)S后 A將逐漸變暗D 在電路乙中 斷開(kāi)S后 A將先變得更亮 然后才逐漸變暗 解析題圖甲所示電路中 燈A和線圈L串聯(lián) 電流相同 斷開(kāi)S時(shí) 線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 阻礙原電流的減小 通過(guò)R A形成回路 燈A逐漸變暗 題圖乙所示電路中 電阻R和燈A串聯(lián) 燈A的電阻大于線圈L的電阻 電流則小于線圈L中的電流 斷開(kāi)S時(shí) 電源不給燈供電 而線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小 通過(guò)R A形成回路 燈A中電流比原來(lái)大 變得更亮 然后逐漸變暗 答案AD 變式訓(xùn)練 3 如圖12所示的電路 開(kāi)關(guān)原先閉合 電路處于穩(wěn)定狀態(tài) 在某一時(shí)刻突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S 則通過(guò)電阻R1中的電流I1隨時(shí)間變化的圖線可能是下圖中的 圖12 解析開(kāi)關(guān)S原來(lái)閉合時(shí) 電路處于穩(wěn)定狀態(tài) 流過(guò)R1的電流方向向左 大小為I1 與R1并聯(lián)的R2和線圈L支路 電流I2的方向也是向左 當(dāng)某一時(shí)刻開(kāi)關(guān)S突然斷開(kāi)時(shí) L中向左的電流要減小 由于自感現(xiàn)象 線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 在回路 L R1 A R2 中形成感應(yīng)電流 電流通過(guò)R1的方向與原來(lái)相反 變?yōu)橄蛴?并從I2開(kāi)始逐漸減小到零 故D圖正確 答案D