高考物理一輪復(fù)習(xí)選擇性必修第二冊第十章電磁感應(yīng)第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流課件

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律

自感和渦流一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動勢(1)定義：在______________中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生：穿過回路的________發(fā)生改變，與電路是否閉合______。(3)方向：感應(yīng)電動勢的方向判斷可用：①楞次定律；②__________。2．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的______成正比。電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量無關(guān)右手定則變化率(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系：

①有感應(yīng)電動勢，不一定有___________

(電路不閉合)；

②有感應(yīng)電流，一定有____________

(電路閉合)。3．導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直，則E＝_____。(2)v∥B時，E＝____。二、自感、渦流1．自感現(xiàn)象(1)定義：由于導(dǎo)體本身的______變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢Blv0電流自感電動勢大小匝數(shù)10－310－6磁通量情境創(chuàng)設(shè)

1．如圖甲所示，線圈兩端a、b與一電阻R相連，線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向里的磁場，t＝0時刻起，穿過線圈的磁通量按圖乙所示的規(guī)律變化。2．如圖丙、丁是研究通電自感和斷電自感現(xiàn)象的電路。微點判斷

(1)圖乙中t0時刻線圈磁通量最大，產(chǎn)生的電動勢最大。

()(2)圖乙中t0～2t0時間內(nèi)線圈磁通量變化快，產(chǎn)生的電動勢大。

()(3)圖乙中t0～2t0時間內(nèi)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小是0～t0時間內(nèi)的2倍。

()(4)圖丙中K閉合瞬間，LA、LB一起亮起來。

()(5)圖丙中K斷開時，LA、LB一起逐漸熄滅。

()(6)圖丁中K閉合時，LC立即亮起來。

()(7)圖丁中K斷開時，LC一定閃亮一下再熄滅。

()×√√×√√×答案：BC

A．0.30V B．0.44VC．0.59V D．4.3V答案：B答案：(1)0.12V

(2)0.2A，電流方向見解析圖(3)0.1C答案：AC

(二)導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(精研點)1．平動切割(1)公式E＝Blv的理解[考法全析]考法(一)垂直切割情形[例1]

如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置

在豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點為坐標(biāo)原點。狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為θ，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連。導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點開始以速度v向右勻速運動，忽略所有電阻。下列說法正確的是

(

)A．通過金屬棒的電流為2BCv2tanθB．金屬棒到達x0時，電容器極板上的電荷量為BCvx0tanθC．金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶負(fù)電D．金屬棒運動過程中，外力F做功的功率恒定[答案]

A[答案]

B考法(三)轉(zhuǎn)動切割情形[例3]

(多選)如圖是金屬圓盤發(fā)電機的原理圖。勻強磁場垂直于金屬圓盤，電阻R通過導(dǎo)線與兩塊銅片電刷D、C連接，D、C分別與轉(zhuǎn)動軸和圓盤的邊緣良好接觸。圓盤繞通過圓心O的固定轉(zhuǎn)動軸按圖示順時針方向轉(zhuǎn)動，電阻R中就有電流通過。則

(

)A．電流方向由D經(jīng)過電阻R流向CB．通過電阻R的電流大小與銅盤的半徑成正比C．通過電阻R的電流大小與磁感應(yīng)強度成正比D．通過電阻R的電流大小與圓盤轉(zhuǎn)動的角速度成正比[答案]

CD(三)自感和渦流

電磁阻尼與電磁驅(qū)動(釋疑點)考法(一)

自感現(xiàn)象分析[例1]

(2023·北京高考)如圖所示，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個相同的小燈泡，開始時，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，斷開開關(guān)(

)A．P與Q同時熄滅

B．P比Q先熄滅C．Q閃亮后再熄滅

D．P閃亮后再熄滅[解析]

由題知，開關(guān)S閉合后，由于L的電阻很小，Q燈正常發(fā)光，P燈微亮，斷開開關(guān)前通過Q燈的電流遠大于通過P燈的電流，通過線圈L的電流大于通過P燈的電流，斷開開關(guān)時，Q所在電路未閉合，立即熄滅，由于自感現(xiàn)象，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與P組成閉合回路，故P燈閃亮后再熄滅。[答案]

D[例2]

(多選)如圖所示的電路中，L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D1、D2和D3是三個完全相同的燈泡，E是內(nèi)阻不計的電源。在t＝0時刻，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關(guān)S。規(guī)定電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向為正方向，分別用I1、I2表示流過D1和D2的電流，則四個選項中能定性描述電流I隨時間t變化關(guān)系的圖像是

(

)[解析]閉合開關(guān)S，D1緩慢變亮，D2和D3立即變亮，穩(wěn)定后流過D1的電流比D2和D3大。在t1時刻斷開開關(guān)S后，由于自感現(xiàn)象，通過D1的電流逐漸減小，方向不變，而通過D2和D3的電流方向立即改變，且電流大小先變大后逐漸減小，B、C正確。[答案]

BC[規(guī)律方法]自感現(xiàn)象中燈泡亮度變化分析[答案]

D[規(guī)律方法]1．產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中。(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動。2．產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能，最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(1)金屬塊放在變化的磁場中，則磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)如果是金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，則由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

考法(三)電磁阻尼與電磁驅(qū)動問題[例4·電磁阻尼]

如圖所示，鋁管豎直置于水平桌面上，小磁體從鋁管正上方由靜止開始下落，在磁體穿過鋁管的過程中，磁體不與管壁接觸，且無翻轉(zhuǎn)，不計空氣阻力。下列選項正確的是

(

)A．磁體做勻加速直線運動B．磁體的機械能守恒C．磁體動能的增加量小于重力勢能的減少量D．鋁管對桌面的壓力大于鋁管和磁體的重力之和[解析]磁體在鋁管中運動的過程中，安培力做負(fù)功，磁體的加速度小于重力加速度；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，磁體速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，受到的安培力也越大，所以磁體的加速度是逐漸減小的，磁體不是做勻加速運動，故A錯誤；磁體在整個下落過程中，除重力做功外，還有產(chǎn)生感應(yīng)電流對應(yīng)的安培力做功，導(dǎo)致減小的重力勢能，部分轉(zhuǎn)化動能外，還要產(chǎn)生內(nèi)能，故機械能不守恒，且磁體動能的增加量小于重力勢能的減少量，故B錯誤，C正確；以鋁管和磁體整體為研究對象，因磁體有向下的加速度，則整體合力向下，故地面對整體的支持力小于總重力，根據(jù)牛頓第三定律可知，鋁管對桌面的壓力小于鋁管和磁體的重力之和，故D錯誤。[答案]

C[例5·電磁驅(qū)動]

在物理興趣小組的活動中，某同學(xué)將輕質(zhì)圓形鋁板用細棉線懸掛在固定點O上，鋁板可以繞O點自由擺動，如圖所示。在平行于鋁板的豎直面內(nèi)將一豎放的條形磁鐵在鋁板附近左右來回拉動(與鋁板始終不相碰)，若空氣流動對鋁板的影響可忽略不計，則下列對這個實驗結(jié)果的判斷，正確的是

(

)A．鋁板內(nèi)不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．鋁板內(nèi)能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢但不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．鋁板可以在安培力的作用下擺動起來D．鋁板始終保持靜止不動[解析]當(dāng)條形磁鐵靠近和遠離鋁板時，鋁板切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，A錯誤；因鋁板各部分切割磁感線的密集程度不同，磁通量的改變量不同，故各部分產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不同，由此能產(chǎn)生感應(yīng)電流，B錯誤；鋁板產(chǎn)生感應(yīng)電流后，可在安培力的作用下擺動起來，C正確，D錯誤。[答案]

C[規(guī)律方法]電磁阻尼與電磁驅(qū)動的比較

電磁阻尼電磁驅(qū)動不同點成因由于導(dǎo)體在磁場中運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁