新高考物理通用版總復(fù)習(xí)一輪課件專(zhuān)題九第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感R＋r一、法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).電磁感應(yīng)現(xiàn)象電源內(nèi)阻

(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)于電源，導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于____________.閉合電路歐姆(2)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵循_______________定律，即I＝E.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(dòng)勢(shì)的大小，跟__________________________成正比.E＝nΔΦ

Δt(2)表達(dá)式：______________，其中n為線(xiàn)圈的匝數(shù).3.導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(1)表達(dá)式：E＝Blvsinθ.Blv有效長(zhǎng)度

(2)當(dāng)B、l、v三者兩兩垂直時(shí)：E＝__________.

注意：①以上兩式是由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出來(lái)的特殊情況，因此只適用于計(jì)算部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小. ②式中θ為B和v的方向夾角，l為切割磁感線(xiàn)的_________.4.兩個(gè)公式的區(qū)別.平均平均瞬時(shí)(1)E＝nΔΦ

Δt常用于計(jì)算在Δt時(shí)間內(nèi)的________電動(dòng)勢(shì).只有當(dāng)磁通量的變化率是恒定不變時(shí)，算出的才是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì). (2)E＝Blvsinθ，若v為平均速度，算出的就是________電動(dòng)勢(shì)，若v為瞬時(shí)速度，算出的就是________電動(dòng)勢(shì).5.導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).

當(dāng)長(zhǎng)度為l導(dǎo)體在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，繞一端以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝________.

6.感應(yīng)電量：平行閉合線(xiàn)圈的匝數(shù)為n，在Δt時(shí)間內(nèi)閉合電路的磁通量變化量為ΔΦ，回路總電阻為R，則通過(guò)電路中某一橫截面的電量q＝________.nΔΦ R2.自感電動(dòng)勢(shì)E＝L.二、自感和渦流電磁感應(yīng)

1.自感現(xiàn)象：是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化時(shí)而產(chǎn)生的____________現(xiàn)象.由于自感而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì).ΔIΔt大小渦流

3.自感系數(shù)L與線(xiàn)圈的______、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)，單位是亨利(H). 4.渦流：塊狀金屬在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，或者處在變化的磁場(chǎng)中，金屬塊內(nèi)部會(huì)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________.不一定等于0.(【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)Φ＝0，ΔΦ

Δt)(2)線(xiàn)圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.()(3)線(xiàn)圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大.()(4)對(duì)于同一線(xiàn)圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線(xiàn)圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大.()(5)渦流是由整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不遵從電磁感應(yīng)定律.()答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×2.關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是().

A.自感現(xiàn)象是線(xiàn)圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象

B.自感電動(dòng)勢(shì)總是阻止原電流的變化

C.自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與原電流方向相反

D.自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與原電流方向相同

解析：自感現(xiàn)象是線(xiàn)圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化，不是阻止，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流的方向相同，當(dāng)原電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相反，故C、D錯(cuò).

答案：A3.如圖9-2-1所示的幾種情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是()甲乙丙丁圖9-2-1B.甲、乙、丁D.只有乙A.乙和丁C.甲、乙、丙、丁答案：B

4.一矩形線(xiàn)框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直.先保持線(xiàn)框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻的增大到原來(lái)的兩倍.接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1s時(shí)間內(nèi)，再將線(xiàn)框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半.先后兩個(gè)過(guò)程中，線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為()A.12答案：B共同決定，而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小熱點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用1.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解.(1)公式E＝nΔΦ

Δt求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，在磁通量均勻變化時(shí)，瞬時(shí)值才等于平均值. (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由線(xiàn)圈的匝數(shù)和穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率ΔΦ

Δt沒(méi)有必然聯(lián)系.對(duì)應(yīng)Φ-t圖線(xiàn)上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率.(3)磁通量的變化率ΔΦ

ΔtnΔΦ R，僅與n、ΔΦ和回路電

(4)通過(guò)回路截面的電荷量q＝阻R有關(guān)，與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān).2.磁通量發(fā)生變化的三種情況.

【典題1】(多選，2019年新課標(biāo)Ⅰ卷)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界如圖甲中虛線(xiàn)MN所示，一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線(xiàn)的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線(xiàn)做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上.t＝0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖9-2-2甲所示.磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則在t＝0到t＝t1

的時(shí)間間隔內(nèi)()甲乙

圖9-2-2A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針?lè)较駽.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為B0rS

4t0ρD.圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為B0πr2

4t0

解析：根據(jù)B-t圖象，由楞次定律可知，線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向一直為順時(shí)針，由于在t0

時(shí)刻，磁場(chǎng)的方向發(fā)生變化，故安培力方向FA

的方向在t0時(shí)刻發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤，B正確；

答案：BC易錯(cuò)提醒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝S有效ΔB

Δt中的S有效為圓環(huán)回路在磁場(chǎng)中的有效面積，而不是圓環(huán)回路的面積.

【遷移拓展】(2020年天津卷)如圖9-2-3所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t均勻變化.正方形硬質(zhì)金屬框abcd放置在磁場(chǎng)中，金屬框平面與磁場(chǎng)方向垂直，電阻R＝0.1Ω，邊長(zhǎng)l＝0.2m.求：(1)在t＝0到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E.(2)t＝0.05s時(shí)，金屬框ab邊受到的安培力F的大小和方向.(3)在t＝0到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P.圖9-2-3

解：(1)在t＝0到t＝0.1s的時(shí)間Δt內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量ΔB＝0.2T，設(shè)穿過(guò)金屬框的磁通量變化量為ΔΦ，有

ΔΦ＝ΔBl2

①

由于磁場(chǎng)均勻變化，金屬框中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)是恒定的，有E＝ΔΦ

Δt②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)，解得E＝0.08V③.(2)設(shè)金屬框中的電流為I，由閉合電路歐姆定律，有

由圖可知，t＝0.05s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝0.1T，金屬框ab邊受到的安培力F＝IlB1

⑤聯(lián)立①②④⑤式，代入數(shù)據(jù)，解得F＝0.016N⑥由左手定則可知，F(xiàn)的方向垂直于ab向左.(3)在t＝0到t＝0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率P＝I2R⑦聯(lián)立①②④⑦式，代入數(shù)據(jù)，解得P＝0.064W.熱點(diǎn)2導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算[熱點(diǎn)歸納]1.E＝Blv的三個(gè)特性.2.三種切割方式感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算.(續(xù)表)(續(xù)表)考向1公式的理解

【典題2】(多選，2020年新課標(biāo)Ⅱ卷)如圖9-2-4，U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺(tái)上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直.ab、dc足夠長(zhǎng)，整個(gè)金屬框電阻可忽略.一根具有一定電阻的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上，用水平恒力F向右拉動(dòng)金屬框，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，裝置始終處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，MN與金屬框保持良好接觸，且與bc邊保持平行.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后()圖9-2-4A.金屬框的速度大小趨于恒定值B.金屬框的加速度大小趨于恒定值C.導(dǎo)體棒所受安培力的大小趨于恒定值D.導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離趨于恒定值

解析：由bc邊切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，形成電流，使得導(dǎo)體棒MN受到向右的安培力，做加速運(yùn)動(dòng)，bc邊受到向左的安培力，向右做加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)MN運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框的bc邊和導(dǎo)體棒MN一起切割磁感線(xiàn)，設(shè)導(dǎo)體棒MN和金屬框的速度分別為v1、v2，則電路中的電動(dòng)勢(shì)E＝BL(v2－v1)，電流中的電流I＝恒定.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程用速度—時(shí)間圖象描述如圖D92.故可得，金屬框的加速度趨于恒定值，安培力也趨于恒定值，B、C正確；金屬框的速度會(huì)一直增大，導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離也會(huì)一直增大，故A、D錯(cuò)誤.

圖D92

答案：BC考向2有效切割長(zhǎng)度的理解

【典題3】(2020

年新課標(biāo)Ⅲ卷)如圖9-2-5，一邊長(zhǎng)為l0的正方形金屬框abcd固定在水平面內(nèi)，空間存在方向垂直于水平體棒以速率v自左向右在金屬框上勻速滑過(guò)，滑動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與ac垂直且中點(diǎn)位于ac上，導(dǎo)體棒與金屬框接觸良好.已知導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻為r，金屬框電阻可忽略.將導(dǎo)體棒與a點(diǎn)之間的距離記為x，求導(dǎo)體棒所受安培力的大小隨由歐姆定律可知流過(guò)導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流為I＝，圖9-2-5

解：當(dāng)導(dǎo)體棒與金屬框接觸的兩點(diǎn)間棒的長(zhǎng)度為l時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E＝Blv.ER式中R為這一段導(dǎo)體棒的電阻.按題意有R＝rl，此時(shí)導(dǎo)體棒所受安培力大小為F＝BIl.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(zhǎng)度，即速度垂直方向上金屬棒的長(zhǎng)度.考向3導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題

【典題4】(2020

年遼寧一模)如圖9-2-6所示，在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置兩個(gè)同心金屬環(huán)，半徑分別是r和3r，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在兩環(huán)間連接有一個(gè)電容為C的電容器，a、b是電容器的兩個(gè)極板.長(zhǎng)為2r的金屬棒AB沿半徑方向放置在兩環(huán)間且與兩環(huán)接觸良好，并繞圓心以角速度ω做順時(shí)針?lè)较?從垂直環(huán)面向里看)的勻速圓周運(yùn)動(dòng).則下列說(shuō)法正確的是()圖9-2-6A.金屬棒AB中有從B到A的持續(xù)電流B.電容器b極板帶負(fù)電C.電容器兩端電壓為4ωBr2D.電容器所帶電荷量為CωBr2

解析：根據(jù)右手定則可知，金屬棒AB切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但由于電路沒(méi)有閉合，所以沒(méi)有感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤；根據(jù)右手定則可判斷B端為電源的正極，A端為電源的負(fù)極，所以電容器b極板帶負(fù)電，故B正確；根據(jù)法拉第電磁感4Bωr2，故C正確；電容器所帶電荷量Q＝CU＝4CBωr2，故D錯(cuò)誤.

答案：BC易錯(cuò)提醒公式E＝Blv的應(yīng)用是有條件的，它適用于導(dǎo)體平動(dòng)且速度方向垂直于磁感線(xiàn)方向的特殊情況，對(duì)于導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的情況，導(dǎo)體各部分的速度不同，本公式不再適用.熱點(diǎn)3自感現(xiàn)象

[熱點(diǎn)歸納] 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(xiàn)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(xiàn)圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體. (4)線(xiàn)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.2.兩種自感現(xiàn)象的比較：(續(xù)表)(續(xù)表)

【典題5】(2020

年吉林二模)如圖9-2-7所示，A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，D是理想二極管，L是帶鐵芯的線(xiàn)圈，其直流電阻忽略不計(jì).下列說(shuō)法正確的是()A.S閉合瞬間，B先亮A后亮B.S閉合瞬間，A先亮B后亮C.電路穩(wěn)定后，在S斷開(kāi)瞬間，A閃亮一下，圖9-2-7然后逐漸熄滅

D.電路穩(wěn)定后，在S斷開(kāi)瞬間，B立即熄滅

解析：閉合瞬間線(xiàn)圈相當(dāng)于斷路，二極管為正向電壓，故電流可通過(guò)燈泡A、B，即A、B燈泡同時(shí)亮，故A、B錯(cuò)誤；因線(xiàn)圈的電阻為零，則當(dāng)電路穩(wěn)定后，燈泡A被短路而熄滅，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間B立刻熄滅，線(xiàn)圈中的電流也不能反向通過(guò)二極管，則燈泡A仍是熄滅的，故C錯(cuò)誤，D正確.答案：D方法技巧理想線(xiàn)圈的特征：剛通電時(shí)線(xiàn)圈相當(dāng)于斷路，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)線(xiàn)圈相當(dāng)于電源；二極管的特征是只正向?qū)?信息下列說(shuō)法中錯(cuò)..的是(

【遷移拓展】(2020年北