高考物理一輪復(fù)習(xí)第9單元電磁感應(yīng)第2講法拉第電磁感應(yīng)定律的知識(shí)

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.概念:在①電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)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②電源.一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.方向:與電源內(nèi)部的③電流方向相同,由負(fù)極指向正極知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的④磁通量的變

化率成正比.3.與感應(yīng)電流的關(guān)系:由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、閉合電路的總電阻決定,閉合

電路的歐姆定律,即I=

.二、法拉第電磁感應(yīng)定律2.表達(dá)式:E=⑤n

.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)E=n

中,n為線圈匝數(shù),這是確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的普遍規(guī)律,回路可以不閉合.3.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(2)E=n

中,ΔΦ總是取絕對(duì)值,E的大小是由線圈匝數(shù)及磁通量的變化率決定的,與Φ或ΔΦ的大小無(wú)必然聯(lián)系.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.適用情況:研究對(duì)象為一個(gè)回路(不一定閉合),研究在Δt時(shí)間內(nèi)的平

均電動(dòng)勢(shì).三、導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(3)E=n

一般用以求Δt時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值,依I=

及q=IΔt可進(jìn)一步求平均電流及Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)回路某橫截面積的電荷量,但

一般不能由平均電流計(jì)算電路中電流所做的功以及電路中產(chǎn)生的

電熱.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)大小:E=⑥BLvsinθ(θ指v與B的夾角)1.平動(dòng)切割磁感線知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)說(shuō)明:①若導(dǎo)線是曲折的,或L與v不垂直時(shí),則L應(yīng)為導(dǎo)線的有效切割長(zhǎng)度,

即導(dǎo)線兩端點(diǎn)v、B所決定平面的垂線上的投影長(zhǎng)度,如下圖所示,三

種情況下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.適用情況:一段直導(dǎo)線(或能等效為直導(dǎo)線),某時(shí)刻或某位置的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì),四、自感和渦流知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)由于⑦導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.在自感

現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),叫做⑧自感電動(dòng)勢(shì).1.自感現(xiàn)象(2)自感電動(dòng)勢(shì):大小E自=L

(對(duì)于同一線圈取決于本身電流變化的快慢),方向總是阻礙⑨導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)自感系數(shù),也叫自感或電感,由線圈的⑩大小、

形狀、

匝數(shù)及

是否有鐵芯決定;線圈越長(zhǎng)、單位長(zhǎng)度的匝數(shù)越多、橫截面積越大,

自感系數(shù)越大,若線圈中加有鐵芯,自感系數(shù)會(huì)更大.單位:亨利(H).(4)通電自感和斷電自感的比較知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)比較項(xiàng)通電自感斷電自感電路圖

器材要求A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較

大L很大(有鐵芯)現(xiàn)象在S閉合瞬間,A2立即亮

起來(lái),A1燈逐漸變亮,最

終一樣亮在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),A燈漸

漸熄滅知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)原因由于開(kāi)關(guān)閉合時(shí),流過(guò)

電感線圈的電流迅速增

大,使線圈產(chǎn)生自感電

動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的增

大,使流過(guò)A1燈的電流

比流過(guò)A2燈的電流增加

得慢斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),流過(guò)線圈

L的電流減小,產(chǎn)生自感

電動(dòng)勢(shì),阻礙了電流的

減小,使電流繼續(xù)存在

一段時(shí)間,在S斷開(kāi)后,

通過(guò)L的電流反向通過(guò)

燈A,A燈不會(huì)立即熄滅,

若RL<RA,原來(lái)的IL>IA,則

A燈熄滅前要閃亮一下,

若RL≥RA,原來(lái)的電流IL

≤IA,則A燈逐漸熄滅,不

再閃亮一下知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能2.渦流現(xiàn)象知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)當(dāng)線圈中的電流發(fā)生

變化時(shí),這個(gè)線圈附近的導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生

感應(yīng)電流.這種電流看起來(lái)很像水的旋渦,所以叫做

渦流,如圖所

示.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)防止:變壓器用硅鋼片涂絕緣漆疊合而成.(2)應(yīng)用:電磁爐(特點(diǎn)是節(jié)能、環(huán)保,效率高)、機(jī)車(chē)制動(dòng)的渦流閘.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.下列關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的說(shuō)法中,正確的是

(

)A.線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大B.線圈中磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大C.線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)的地方,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大D.線圈中磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大【解析】由E=n

知,電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比,與磁通量的大小、磁通量的變化量大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度無(wú)關(guān),故D選項(xiàng)正確.【答案】D知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.關(guān)于線圈的自感系數(shù),下列說(shuō)法正確的是

(

)A.線圈的自感系數(shù)越大,自感電動(dòng)勢(shì)就一定越大B.線圈中電流等于零時(shí),自感系數(shù)也等于零C.線圈中電流變化越快,自感系數(shù)越大D.線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定【解析】自感電動(dòng)勢(shì)E自=L

,與自感系數(shù)及電流的變化率有關(guān),A錯(cuò);自感系數(shù)由線圈的匝數(shù)、橫截面積、長(zhǎng)度及有無(wú)鐵芯等自身

因素決定,B、C錯(cuò),D對(duì).【答案】D知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為l或2l的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框,以相同的速

度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示.在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,

M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud下列判斷正確的是

(

)A.Ua<Ub<Uc<Ud

B.Ua<Ub<Ud<Uc

C.Ua=Ub<Uc=Ud

D.Ub<Ua<Ud<Uc

知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析】在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,MN兩端的電壓等于線框回路

中的路端電壓,根據(jù)線框長(zhǎng)度和電阻的關(guān)系及閉合電路歐姆定律,

可知Ua=

Blv,Ub=

Blv,Uc=

B·2lv=

Blv,Ud=

B·2lv=

Blv,所以Ua<Ub<Ud<Uc,故B對(duì).【答案】B知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.有100匝面積S=100cm2的金屬環(huán),電阻R=0.1Ω,環(huán)中磁場(chǎng)的變化規(guī)

律如圖所示,且磁場(chǎng)方向垂直環(huán)向里,在t1到t2時(shí)間內(nèi),通過(guò)金屬環(huán)的電

荷量為

(

)A.1C

B.2CC.3CD.無(wú)法計(jì)算【解析】由題圖可知ΔB=B2-B1,ΔΦ=(B2-B1)S,通過(guò)環(huán)的電荷量Q=

Δt=

·Δt=n?=n=100×

C=1C,正確答案為A.【答案】A知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一、法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)?例1在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈,線圈所圍的面積為0.1m2,線圈電阻為1Ω.規(guī)定線圈中感應(yīng)

電流I的正方向從上往下看是順時(shí)針?lè)较?如圖甲所示.磁場(chǎng)的磁感

應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.則以下說(shuō)法正確的是

(

)A.在時(shí)間0~2s內(nèi),I的最大值為0.01A知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)B.在時(shí)間3s~5s內(nèi),I的大小越來(lái)越小C.前2s內(nèi),通過(guò)線圈某截面的總電量為0.01CD.第3s內(nèi),線圈的發(fā)熱功率最大【名師點(diǎn)金】電流的大小取決于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由E=n

=nS

,B-t圖的斜率決定了E的大小,而電量q=

t=

·ΔB,其大小取決于ΔB.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】線圈所圍面積不變,因磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的

變化,引起磁通量的變化.由法拉第電磁感應(yīng)定律,E=

=

,其大小由圖象的斜率決定,在t=0,斜率最大,且

=0.1T/s,則Im=0.01A,A正確;在時(shí)間3s~5s內(nèi),

一定,產(chǎn)生恒定電流,B錯(cuò)誤;第3s內(nèi),

=0,沒(méi)有感應(yīng)電流,D錯(cuò)誤;由q=

t=

·t=?=0.01C,C正確.【答案】AC知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.對(duì)公式的理解:

方法概述對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.在應(yīng)用公式E=n

·S計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),S為線圈在磁場(chǎng)內(nèi)的有效面積.其中:①面與磁場(chǎng)不垂直,S為沿垂直磁場(chǎng)方向投影面的面積;②

若面只有一部分位于磁場(chǎng)內(nèi),S為位于磁場(chǎng)內(nèi)的那部分面積.變式訓(xùn)練1

(2012年昌平期末)穿過(guò)某閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t

變化的圖象分別如圖中的①~④所示,下列說(shuō)法正確的是

(

)A.圖①有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),且大小恒定不變B.圖②產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)C.圖③在0~t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是t1~t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的2倍D.圖④產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大再變小【規(guī)范全解】由E=n

,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E由Φ-t圖的斜率決定,①中圖象的斜率為0,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0;②圖象的斜率恒定,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定;④

圖象的斜率先變小后變大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小后變大.③圖象0~t1時(shí)

間內(nèi)的斜率為t1~t2時(shí)間內(nèi)的2倍,故答案C正確.【答案】C知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)?例2如圖甲所示為幾個(gè)有理想邊界的磁場(chǎng)區(qū)域,相鄰區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,區(qū)域的寬度均為L(zhǎng).現(xiàn)有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的

正方形導(dǎo)線框由圖示位置開(kāi)始,沿垂直于區(qū)域邊界的直線勻速穿過(guò)

磁場(chǎng)區(qū)域,設(shè)逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?圖乙中能正確反映線框中

感應(yīng)電流的是

(

)二、導(dǎo)體切割磁感線的研究知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】線框進(jìn)入磁場(chǎng)中0至L的過(guò)程中,由右手定則,感應(yīng)電流

的方向?yàn)轫槙r(shí)針,即負(fù)方向,感應(yīng)電流I=

,大小恒定,A、B錯(cuò)誤;線框進(jìn)入磁場(chǎng)中L至2L的過(guò)程中,由右手定則,感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)

針,即正方向,感應(yīng)電流I=

,C錯(cuò)誤,D正確.【答案】D【名師點(diǎn)金】線框在磁場(chǎng)中,要弄清切割磁感線的邊框及其邊框的

有效長(zhǎng)度,多邊切割時(shí)還要分析多邊(等效電源)的串并聯(lián)關(guān)系.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)兩種切割方式電動(dòng)勢(shì)計(jì)算式說(shuō)明平動(dòng)切割磁感線E=nBLvsinθ①垂直切割時(shí),E

=nBLv②平行切割時(shí),E

=0

適合求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線E=

Bl2ωω為轉(zhuǎn)動(dòng)的角速

度

方法概述導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比較知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練2如圖是法拉第做成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理

圖.將銅盤(pán)放在磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤(pán);圖中a、b導(dǎo)線與銅盤(pán)

的中軸線處在同一豎直平面內(nèi);轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤(pán),就可以使閉合電路獲得電

流.若圖中銅盤(pán)半徑為L(zhǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路總電阻為R,

從上往下看逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤(pán)的角速度為ω.則下列說(shuō)法正確的

是

(

)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)A.回路中有大小作周期性變化的電流B.回路中電流大小恒定,且等于

C.回路中電流大小恒定,且等于

D.回路中電流大小為0,燈泡不亮【規(guī)范全解】轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤(pán),相當(dāng)于無(wú)數(shù)在圓盤(pán)半徑的銅桿轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁

感線,則E=

BL2ω,電流I=

,大小恒定.【答案】C知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)?例3如圖所示的電路中,A1、A2是完全相同的燈泡,線圈L的自感系數(shù)較大,它的電阻與定值電阻R相等.下列說(shuō)法正確的是

(

)A.閉合開(kāi)關(guān)S,A1先亮,A2后亮,最后它們一樣亮B.閉合開(kāi)關(guān)S,A1、A2始終一樣亮C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,A1、A2都要過(guò)一會(huì)才熄滅D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,A2立刻熄滅,A1過(guò)一會(huì)才熄滅三、自感現(xiàn)象的應(yīng)用知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】在開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)時(shí),含有線圈的支路的電流不能突

變,增大或減小往往存在一段時(shí)間的延緩效應(yīng).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】閉合開(kāi)關(guān)S,存在通電自感,與L串聯(lián)的A1逐漸變亮、最

后它們一樣亮,則選項(xiàng)A、B都錯(cuò)誤;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,存在通電自感,通過(guò)L

的電流逐漸減小為0,因與A1、A2串聯(lián)在一起,故A1、A2都要過(guò)一會(huì)才

熄滅,則選項(xiàng)C正確.【答案】C

方法概述自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,①它遵循電磁感應(yīng)的所有

規(guī)律;②自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了導(dǎo)體中原電流的變化,但它不能阻

止原電流的變化.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練3

(2011年廣東揭陽(yáng)學(xué)業(yè)水平)線圈通以如圖所示的隨時(shí)

間變化的電流,則

(

)A.0~t1時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大B.t1~t2時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大C.t2~t3時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大D.0~t1時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)比t2~t3時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)

勢(shì)大知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】由E自=L

,I-t圖象的斜率決定了自感電動(dòng)勢(shì),由圖象,t2~t3時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大.【答案】C知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題1

(2010年高考·廣東理綜卷)如圖所示,平行導(dǎo)軌間有一矩

形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動(dòng)到M'N'的過(guò)

程中,棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間t變化的圖示,可能正確的是

(

)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁場(chǎng)強(qiáng)弱、切割磁感線的速度和有效

長(zhǎng)度有關(guān).【命題分析】本題主要考查了導(dǎo)體切割磁感線電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,難度

較小.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動(dòng),在進(jìn)入磁場(chǎng)前,

不切割磁感線,沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后,由于細(xì)金屬棒速度

與有效切割長(zhǎng)度均不變,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不變;離開(kāi)磁場(chǎng)后,感應(yīng)

電動(dòng)勢(shì)又變?yōu)榱?故只有選項(xiàng)A正確.【答案】A知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測(cè)1

(2011年錦州模擬)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán),半

徑為a,總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

垂直穿過(guò)環(huán)平面,在環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為

的導(dǎo)體棒AB.AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當(dāng)擺到豎直位置時(shí),B點(diǎn)的線

速度為v,則這時(shí)AB兩端的電壓大小為

(

)A.

B.

C.

D.Bav【解析】當(dāng)擺到豎直位置時(shí),AB切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=

B·2a(

v)=Bav.由閉合電路歐姆定律,UAB=

·

=?Bav,故選A.【答案】A知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2

(2011年高考·北京理綜卷)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

(

)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)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)較大知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】小燈泡無(wú)閃亮現(xiàn)象,說(shuō)明斷電自感的電流比穩(wěn)定時(shí)的

電流小,電路中的電流分配由各支路的電阻大小決定.【命題分析】本題考查自感現(xiàn)象