《備考指南 物理 》課件-第10章 第2講

電磁感應(yīng)第十章第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流欄目導(dǎo)航01知識梳理回顧03核心素養(yǎng)改造02考點(diǎn)各個擊破04配套訓(xùn)練知識梳理回顧11．感應(yīng)電動勢(1)感應(yīng)電動勢：在________________中產(chǎn)生的電動勢．(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的__________發(fā)生改變，與電路是否閉合________．(3)方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用____________或___________判斷．一法拉第電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量無關(guān)楞次定律右手定則磁通量的變化率

歐姆

3．導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算(1)公式E＝Blv的使用條件__________磁場，B、l、v三者相互__________．(2)“瞬時性”的理解若v為瞬時速度，則E為__________感應(yīng)電動勢；若v為平均速度，則E為__________感應(yīng)電動勢．勻強(qiáng)垂直瞬時平均【答案】C2．(多選)(2019屆日照一模)如圖甲所示，線圈ABCD固定于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向外．當(dāng)磁場變化時，線圈AB邊受安培力向右且變化規(guī)律如圖乙所示．則磁場的變化情況可能是(

)【答案】CD1．(1)自感現(xiàn)象：由于線圈本身的________________而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．(2)互感現(xiàn)象：兩個互相靠近的線圈，當(dāng)一個線圈的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象．2．自感電動勢(1)定義：在____________中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢．(2)大?。汉碗娏鞯腳_______及線圈的________有關(guān)．(3)自感系數(shù)：與線圈的________、形狀、________及是否有鐵芯有關(guān)．(4)單位：亨利(H)，1mH＝_______H,1μH＝_______H.二自感和渦流電流發(fā)生變化

自感現(xiàn)象變化率自感系數(shù)大小匝數(shù)10－3

10－6

3．渦流(1)當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生像____________狀的感應(yīng)電流．(2)大?。簩?dǎo)體的外周長__________，交變磁場的頻率________，渦流越大．(3)應(yīng)用：____________、感應(yīng)加熱、____________、渦流探測等．水的旋渦越長越高電磁灶渦流制動夯基題組3．(2019屆龍巖名校月考)如圖所示電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，L1、L2為兩個相同的燈泡，線圈L的直流電阻不計，與燈泡L1連接的是一只理想二極管D．下列說法正確的是(

)A．閉合開關(guān)S穩(wěn)定后L1、L2亮度相同B．?dāng)嚅_S的瞬間，L1閃亮一下再逐漸熄滅，L2會立刻熄滅C．?dāng)嚅_S的瞬間，L1中電流方向向左D．?dāng)嚅_S的瞬間，a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)高【答案】D【解析】閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，因線圈L的直流電阻不計，所以L1與二極管被短路，導(dǎo)致燈泡L1不亮，而L2將更亮，因此L1、L2亮度不同，選項(xiàng)A錯誤．?dāng)嚅_S的瞬間，L2會立刻熄滅．?dāng)嚅_S的瞬間，線圈L與燈泡L1及二極管構(gòu)成的回路不能形成反向的電流，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，a端的電勢高于b端．選項(xiàng)B、C錯誤，D正確.考點(diǎn)各個擊破2考點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用例1

如圖，兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi)，其左端接一阻值為R的電阻，一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上．在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1隨時間t的變化關(guān)系為B1＝kt，式中k為常量．在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向也垂直于紙面向里．某時刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動，在t0時刻恰好以速度v0越過MN，此后向右做勻速運(yùn)動．金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不計．求：(1)在t＝0到t＝t0時間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的絕對值；(2)在時刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大?。敬鸢浮恳娊馕鼍?

如圖所示，勻強(qiáng)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(qiáng)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(

)A．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】B1．切割的“有效長度”公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度．圖中有效長度分別為：考點(diǎn)2導(dǎo)體切割磁感線類問題【答案】B【答案】AC2．判斷：把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路或?qū)w當(dāng)作電源的內(nèi)電路，相當(dāng)于電源．若電路是不閉合的，則先假設(shè)有電流通過，然后應(yīng)用楞次定律或右手定則判斷出電流的方向．電源內(nèi)部電流的方向由負(fù)極(低電勢)流向正極(高電勢)，外電路順著電流方向每經(jīng)過一個電阻電勢都要降低．考點(diǎn)3感應(yīng)電荷量的計算【答案】B

思路由于導(dǎo)軌電阻不計，外電路電壓為零，由此判斷MN電勢；根據(jù)楞次定律判斷金屬桿中感應(yīng)電流的方向；根據(jù)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小計算公式，結(jié)合閉合電路的歐姆定律求解感應(yīng)電流大??；導(dǎo)體棒MN在回路中的電阻逐漸減小，不能計算通過電路的電荷量．【答案】見解析由楞次定律可知，自感電動勢總是阻礙原來導(dǎo)體中電流的變化．當(dāng)回路中的電流增加時，自感電動勢和原來電流的方向相反；當(dāng)回路中的電流減小時，自感電動勢和原來電流的方向相同．自感對電路中的電流變化有延遲作用，使電流不能突變．考點(diǎn)4對自感現(xiàn)象的理解及應(yīng)用通電自感和斷電自感的比較：比較項(xiàng)目通電自感斷電自感原因由于開關(guān)閉合時流過電感線圈的電流迅速增大，線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增大，使流過燈A1的電流比流過燈A2的電流增加得慢S斷開時，線圈L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小使電流繼續(xù)存在一段時間．燈A中電流反向不會立即熄滅．若RL<RA，原來的IL>IA，則A燈熄滅前要閃亮一下．若RL≥RA，原來的電流IL≤IA，則燈A逐漸熄滅不會閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能例4

(2018年深圳二模)在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關(guān)．關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是(

)A．合上開關(guān)，a先亮，b逐漸變亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅B．合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅C．合上開關(guān)，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅D．合上開關(guān)，a、b同時亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅【答案】C【解析】由于a、b為兩個完全相同的燈泡，當(dāng)開關(guān)接通瞬間，b燈泡立刻發(fā)光，而a燈泡由于線圈的自感現(xiàn)象，導(dǎo)致燈泡漸漸變亮；當(dāng)開關(guān)斷開瞬間，兩燈泡串聯(lián)，由線圈產(chǎn)生瞬間電壓提供電流，導(dǎo)致兩燈泡同時熄滅．故選C．練4

(2019屆石家莊一模)如圖所示電路中，A、B、C為完全相同的三個燈泡，L是一直流電阻不可忽略的電感線圈，a、b為線圈L上的左右兩端點(diǎn)．原來開關(guān)S是閉合的，三個燈泡亮度相同．將開關(guān)S斷開，下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，A燈閃亮后緩慢熄滅B．a(chǎn)點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅C．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅D．a(chǎn)點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)，B、C燈不會閃亮只是緩慢熄滅【答案】D【解析】開關(guān)閉合穩(wěn)定時，三個燈泡亮度相同，則流過A的電流等于流過B、C的電流．開關(guān)由閉合到斷開瞬間，B、C燈原來的電流瞬間消失，而線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙B、C燈中電流減小，并與A、B、C組成回路．原來兩支路燈電流相等，開關(guān)斷開瞬間電流都從原來A的值開始減小，所以三燈均過一會兒才熄滅．由于電流的方向與A的原電流的方向相同，則流過三個燈的電流的方向?yàn)槟鏁r針方向，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)．解決自感問題的關(guān)鍵1．正確理解通電自感和斷電自感現(xiàn)象中自感電動勢對“原電流的變化”的阻礙作用，即延緩原電流的變化．2．弄清電路的串、并聯(lián)關(guān)系．3．電感線圈在通電瞬間相當(dāng)于一個阻值由很大逐漸變小的電阻，在斷電瞬間相當(dāng)于一個電源，在電流穩(wěn)定時純電感線圈相當(dāng)于短路導(dǎo)線，非純電感線圈相當(dāng)于一定值電阻．核心素養(yǎng)改造3電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用

電磁感應(yīng)現(xiàn)象與生活密切相關(guān)，高考對這部分的考查更趨向于現(xiàn)代生活中和STS信息中電磁感應(yīng)知識的實(shí)用．命題背景有電磁爐、電子秤、電磁卡、電磁焊接術(shù)、衛(wèi)星懸繩發(fā)電、磁懸浮列車等．例1

(多選)物理知識在生活中應(yīng)用非常廣泛，下列事例是利用電磁感應(yīng)原理工作的有(

)A．來回?fù)u晃手搖式電筒，使磁體在線圈中運(yùn)動，小燈泡就能發(fā)光B．對著動圈式話筒說話，聲音帶動線圈在磁場中運(yùn)動，產(chǎn)生變化的電流C．將帶有磁條的銀行卡在POS機(jī)中的線圈中刷一下，POS機(jī)便通過產(chǎn)生的電流讀出銀行卡的信息D．動圈式揚(yáng)聲器的線圈中通過變化的電流時，線圈在磁場力的作用下帶動紙盆振動發(fā)出聲音【答案】ABC【解析】來回?fù)u晃手搖式電筒，使磁體在線圈中運(yùn)動，則線圈切割磁感線，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，使小燈泡發(fā)光，利用了電磁感應(yīng)原理；對著動圈式話筒說話，聲音帶動線圈在磁場中運(yùn)動，線圈切割磁感線，產(chǎn)生變化的電流，利用了電磁感應(yīng)原理；將帶有磁條的銀行卡在POS機(jī)中的線圈中刷一下，POS機(jī)便通過產(chǎn)生的電流讀出銀行卡的信息，利用了電磁感應(yīng)原理；動圈式揚(yáng)聲器的線圈中通過變化的電流時，線圈在磁場力的作用下，帶動紙盆振動發(fā)出聲音，是利用了磁場對電流產(chǎn)生力的作用，不是利用電磁感應(yīng)原理，選項(xiàng)A、B、C正確．例2

(2019年北京名校模擬)隨著科技的不斷發(fā)展，無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線．小到手表、手機(jī)，大到電腦、電動汽車，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無線充電從理論研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化．如圖所示為某品牌的無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式充電的原理圖．關(guān)于無線充電，下列說法正確的是(

)A．無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B．只有將充電底座接到直流電源上才能對手機(jī)進(jìn)行充電C．接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同D．只要有無線充電底座，所有手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電【答案】C【解析】無線充電時手機(jī)接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng)，故A錯誤；當(dāng)給充電設(shè)備通以恒定直流電時，發(fā)射線圈不會產(chǎn)生交變磁場，即不能正常充電，故B錯誤；接收線圈中交變電流的頻率應(yīng)與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同，故C正確；被充電手機(jī)內(nèi)部，應(yīng)該有一類似金屬線圈的部件與手機(jī)電池相連，當(dāng)有交變磁場時，則產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，那么普通手機(jī)由于沒有金屬線圈，所以不能夠利用無線充電設(shè)備進(jìn)行充電，故D錯誤．例3

(多選)(2019年遼寧聯(lián)考)如圖所示，通過水平絕緣傳送帶輸送完全相同的銅線圈，線圈等距離排列，且與傳送帶以相同的速度勻速運(yùn)動．為了檢測出個別未閉合的不合格線圈，讓傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于傳送帶運(yùn)動方向，根據(jù)穿過磁場后線圈間的距離，就能夠檢測出不合格線圈．通過觀察圖形，判斷下列說法正確的是(

)A．若線圈閉合，進(jìn)入磁場時，線圈中感應(yīng)電流方向從上向下看為逆時針B．若線圈閉合，傳送帶以較大速度勻速運(yùn)動時，磁場對線圈的作用力增大C．從圖中可以看出，第2個線圈是不合格線圈