2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題九 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感課件.ppt

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第2講法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 R r 考點1 法拉第電磁感應(yīng)定律 1 感應(yīng)電動勢 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電源 1 感應(yīng)電動勢 在 中產(chǎn)生的電動勢 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源 導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于 2 感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系 遵循 定 律 即I E 閉合電路歐姆 內(nèi)阻 2 法拉第電磁感應(yīng)定律 磁通量的變化率 1 內(nèi)容 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 電路中感應(yīng)電動勢的大小 跟 成正比 E n t 2 表達式 其中n為線圈的匝數(shù) 3 公式的變形 當(dāng)線圈面積S不變 垂直于線圈平面的磁場B發(fā)生變化 時 E n S B t 當(dāng)磁場B不變 垂直于磁場的線圈面積S發(fā)生變化時 E n B S t 3 導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 1 表達式 E Blvsin Blv 2 當(dāng)B l v三者兩兩垂直時 E 注意 以上兩式是由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出來的特殊情況 因此只適用于計算部分導(dǎo)體在勻強磁場中做切割磁感 線運動時的感應(yīng)電動勢大小 有效長度 式中 為B和v的方向夾角 l為切割磁感線的 4 兩個公式的區(qū)別 平均 平均 瞬時 1 E n t 常用于計算在 t時間內(nèi)的 電動勢 只有 當(dāng)磁通量的變化率是恒定不變時 算出的才是瞬時電動勢 2 E Blvsin 若v為平均速度 算出的就是 電動勢 若v為瞬時速度 算出的就是 電動勢 5 導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢當(dāng)長度為l導(dǎo)體在垂直于磁場的平面內(nèi) 繞一端以角速度 勻速轉(zhuǎn)動時 切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E 6 感應(yīng)電量 平行閉合線圈的匝數(shù)為n 在 t時間內(nèi)閉合電路的磁通量變化量為 回路總電阻為R 則通過電路中某 一橫截面的電量q n R 2 自感電動勢E L 考點2 自感和渦流 1 自感現(xiàn)象 是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化時而產(chǎn)生的 現(xiàn)象 由于自感而產(chǎn)生的電動勢叫做自感電動勢 I t 電磁感應(yīng) 3 自感系數(shù)L與線圈的 形狀 以及是否有 鐵芯有關(guān) 單位是 大小 圈數(shù) 亨利 H 4 渦流 塊狀金屬在磁場中運動 或者處在變化的磁場中 金屬塊內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流 這種電流在整塊金屬內(nèi)部自成閉 合回路 叫做 渦流 基礎(chǔ)自測 1 如圖9 2 1所示 在豎直向下的勻強磁場中 將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出 設(shè)在整個過程中棒的方向不變且不計空氣阻力 則金屬棒在運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電 動勢大小變化情況是 圖9 2 1 A 越來越大 B 越來越小 C 保持不變 D 無法判斷 答案 C 2 無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖如圖9 2 2所示 線圈匝數(shù)為n 面積為S 若在t1到t2時間內(nèi) 勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈 其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到 B2 則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差 a b A 恒為 nS B2 B1 t2 t1 B 從0均勻變化到 nS B2 B1 t2 t1 C 恒為 nS B2 B1 t2 t1 D 從0均勻變化到 nS B2 B1 t2 t1 圖9 2 2 答案 C 3 多選 2015年新課標(biāo) 卷 1824年 法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的 圓盤實驗 實驗中將一銅圓盤水平放置 在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針 如圖9 2 3所示 實驗中發(fā)現(xiàn) 當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時 磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來 但略有滯后 下列 說法正確的是 圖9 2 3 A 圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢 B 圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 C 在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中 磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通 量發(fā)生了變化 D 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流 此電流產(chǎn) 生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 答案 AB 4 2016年北京卷 如圖9 2 4所示 勻強磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a b 磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直 磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大 兩圓環(huán)半徑之比為2 1 圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb 不考慮兩圓環(huán)間的相互影響 下列說法正確的是 圖9 2 4A Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿逆時針方向B Ea Eb 4 1 感應(yīng)電流均沿順時針方向C Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿逆時針方向D Ea Eb 2 1 感應(yīng)電流均沿順時針方向答案 B 熱點1 法拉第電磁感應(yīng)定律的簡單應(yīng)用 典題1 2017年安徽合肥高三檢測 在半徑為r 電阻為R的圓形導(dǎo)線框內(nèi) 以直徑為界 左右兩側(cè)分別存在著方向如圖9 2 5甲所示的勻強磁場 以垂直于紙面向外的磁場為正 兩部分磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律分別如圖乙所 示 則0 t0時間內(nèi) 導(dǎo)線框中 乙 甲圖9 2 5A 感應(yīng)電流的方向為順時針B 感應(yīng)電流的方向為逆時針 C 感應(yīng)電流的大小為 3 r2B0t0R D 感應(yīng)電流的大小為 2 r2B0t0R 解析 根據(jù)楞次定律可知 左邊的導(dǎo)線框的感應(yīng)電流是順時針 而右邊的導(dǎo)線框的感應(yīng)電流 也是順時針 則整個導(dǎo)線框的感應(yīng)電流方向順時針 故A正確 B錯誤 由法拉第電磁感應(yīng)定律知 因磁場的變化 導(dǎo)致導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 結(jié)合題意可知 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢正好是兩者之和 即為E 答案 A 熱點2 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算 熱點歸納 1 E Blv的三個特性 1 正交性 本公式要求磁場為勻強磁場 而且B l v三者互相垂直 2 有效性 公式中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度 如圖9 2 6中 導(dǎo)體棒的有效長度為ab間的距離 圖9 2 6 3 相對性 E Blv中的速度v是導(dǎo)體相對磁場的速度 若磁場也在運動 應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系 2 導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線 當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場的平面內(nèi) 繞一端以角速度 勻速轉(zhuǎn)動 圖9 2 7 續(xù)表 考向1 公式的理解 典題2 多選 2017年新課標(biāo) 卷 兩條平行虛線間存在一勻強磁場 磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直 邊長為0 1m 總電阻為0 005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi) cd邊與磁場邊界平行 如圖9 2 8甲所示 已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動 cd邊于t 0時刻進入磁場 線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示 感應(yīng)電流的方向為順時針時 感應(yīng)電動勢 取正 下列說法正確的是 甲 乙 圖9 2 8A 磁感應(yīng)強度的大小為0 5TB 導(dǎo)線框運動速度的大小為0 5m sC 磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外D 在t 0 4s至t 0 6s這段時間內(nèi) 導(dǎo)線框所受的安培力大小為0 1N 解析 由E t圖象可知 線框經(jīng)過0 2s全部進入磁場 則 E BLv可知 B 0 2T 選項A錯誤 根據(jù)楞次定律可知 磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外 選項C正確 在t 0 4s至t 所受的安培力大小為F BIL 0 04N 選項D錯誤 答案 BC 時 棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E 則 考向2 有效切割長度的理解 典題3 如圖9 2 9所示 空間有一勻強磁場 一直金屬棒與磁感應(yīng)強度方向垂直 當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強度都垂直的方向運動時 棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E 將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折彎 置于與磁感應(yīng)強度相垂直的平面內(nèi) 當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動 E E 等于 圖9 2 9 答案 B方法技巧 本題關(guān)鍵要準(zhǔn)確理解公式E Blv中l(wèi)的含義 知道l是有效的切割長度 即速度垂直方向上金屬棒的長度 考向3 導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題 典題4 多選 2016年新課標(biāo) 卷 法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖9 2 10所示 銅圓盤安裝在豎直的銅軸上 兩銅片P Q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B中 圓盤旋轉(zhuǎn)時 關(guān)于流過電阻R的電流 下列說法 正確的是 圖9 2 10 A 若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定 則電流大小恒定 B 若從上向下看 圓盤順時針轉(zhuǎn)動 則電流沿a到b的方 向流動 C 若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變 角速度大小發(fā)生變化 則電流方 向可能發(fā)生變化 D 若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍 則電流在R上的 熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 解析 將圓盤看成由無數(shù)輻條組成 各輻條都在切割磁感線 從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 出現(xiàn)感應(yīng)電流 當(dāng)圓盤順時針轉(zhuǎn)動時 從上往下看 根據(jù)右手定則可判斷 圓盤上感應(yīng)電流從邊緣向中心 流過電阻R的電流方向從a到b B正確 由法拉 故A正確 C錯誤 當(dāng)角速度 變?yōu)樵瓉淼?倍時 感應(yīng)電動 流在R上的熱功率P I2R變?yōu)樵瓉淼?倍 D錯誤 答案 AB 易錯提醒 公式E Blv的應(yīng)用是有條件的 它適用于導(dǎo)體 平動且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況 對于這種導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的情況 導(dǎo)體各部分的速度不同 本公式不再適用 熱點3考向1 渦流 電磁阻尼 自感現(xiàn)象的理解及應(yīng)用通電自感與斷電自感現(xiàn)象對比 熱點歸納 1 兩種自感現(xiàn)象的比較 續(xù)表 續(xù)表 2 自感電動勢的作用是阻礙電流的變化 但自感電動勢只是延緩了過程的進行 不能使過程停止 更不能使過程反向 3 自感線圈中的電流增大時 自感電動勢阻礙電流的增大 電流減小時 自感電動勢阻礙電流的減小 發(fā)生自感現(xiàn)象的瞬間 線圈中電流的大小和方向不變 即電流不發(fā)生 突變 典題5 2017年北京卷 演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖如圖9 2 11甲和乙所示 L1和L2為電感線圈 實驗時 斷開開關(guān)S1瞬間 燈L1突然閃亮 隨后逐漸變暗 閉合開關(guān)S2 燈L2逐漸變亮 而另一個相同的燈L3立即變亮 最終L2與L3的亮 度相同 下列說法正確的是 甲 乙 圖9 2 11 A 圖甲中 L1與L1的電阻值相同 B 圖甲中 閉合開關(guān)S1 電路穩(wěn)定后 L1中電流大于L1 中電流 C 圖乙中 滑動變阻器R與L2的電阻值相同 D 圖乙中 閉合開關(guān)S2瞬間 L2中電流與滑動變阻器R中 電流相等答案 C 考向2 對電磁阻尼的考查 典題6 2017年新課標(biāo) 卷 掃描隧道顯微鏡 STM 可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌 為了有效隔離外界振動對STM的擾動 在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板 并施加磁場來快速衰減其微小振動 如圖9 2 12所示 無擾動時 按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場 出現(xiàn)擾動后 對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是 圖9 2 12 A B C D 答案 A