高考物理復(fù)習(xí)第輪課件法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用

高考物理復(fù)習(xí)第輪課件法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生及其大小計(jì)算1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì).2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比.2(2)公式：對(duì)于n匝線圈有

(3)法拉第電磁感應(yīng)定律求的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3.導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以速度v做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是：E=BLvsinθ(θ是B與v之間的夾角).3(1)上式適用導(dǎo)體平動(dòng)，L垂直v、B.(2)公式中L是導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度.θ是v與B的方向夾角，若θ=90°(v⊥B)時(shí)，則E=BLv；若θ=0°(v∥B)時(shí)，則E=0.44.轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖12-2-1，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，長(zhǎng)L的金屬棒Oa以O(shè)為軸在該平面內(nèi)以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng).在應(yīng)用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式時(shí)，其中的速度v應(yīng)該指導(dǎo)線上各點(diǎn)的平均速度，即金屬棒中點(diǎn)的速度，因此有(只適用導(dǎo)體棒繞一個(gè)端點(diǎn)垂直磁感線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割).5圖12-2-1一個(gè)共有10匝的閉合矩形線圈，總電阻為10Ω、面積為2，置于水平面上.若線框內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在內(nèi)，由垂直紙面向里，從均勻減少到零，再反向均勻增加到2.4T.則在此時(shí)間內(nèi)，線圈內(nèi)導(dǎo)線中的感應(yīng)電流大小為

A，從上向下俯視，線圈中電流的方向?yàn)?/p>

時(shí)針?lè)较?68順由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，在內(nèi)磁場(chǎng)的方向發(fā)生了一次反向.設(shè)垂直紙面向外為正方向，ΔB=B2-（-B1）=B2+B1,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)閉合電路歐姆定律7應(yīng)用楞次定律時(shí)，特別要注意感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙的是引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.不能把“阻礙變化”簡(jiǎn)單地理解為原磁場(chǎng)均勻減少，電流就是順時(shí)針，原磁場(chǎng)均勻增加，感應(yīng)電流就是逆時(shí)針.應(yīng)用楞次定律解題要先判斷原磁通的方向及其變化趨勢(shì)，再用“阻礙變化”的原則來(lái)判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向，最后用安培定則來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向.8二、自感現(xiàn)象及自感電動(dòng)勢(shì)1.自感現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化的，這種由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象.92.自感電動(dòng)勢(shì)和自感系數(shù)（1）自感電動(dòng)勢(shì)：式中為電流的變化率，L為自感系數(shù).自感電動(dòng)勢(shì)的作用總是要阻礙導(dǎo)體中原電流的變化，但它不能使過(guò)程停止即阻止，只是延緩了過(guò)程的進(jìn)行，更不能使過(guò)程反向.它的大小與電流的變化率成正比.10（2）自感系數(shù)：自感系數(shù)的大小由線圈本身的特性決定.線圈越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度的匝數(shù)越多，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)將大大增加.113.日光燈1.日光燈管的構(gòu)造和工作原理（1）日光燈的工作原理圖如圖12-2-2所示.（2）主要組成及其作用：①鎮(zhèn)流器：其作用是利用自感現(xiàn)象，在燈開始點(diǎn)燃時(shí)起產(chǎn)生瞬時(shí)高壓的作用；在日光燈正常發(fā)光時(shí)起降壓限流的作用.12圖12-2-2②日光燈管：它要使管內(nèi)汞蒸氣導(dǎo)電才能發(fā)光，而激發(fā)氣體導(dǎo)電所需的電壓比220V的電源電壓大得多.當(dāng)它被點(diǎn)燃后正常發(fā)光時(shí)電阻變得很小只允許通過(guò)不大的電流，電流過(guò)強(qiáng)就會(huì)燒毀燈管，這時(shí)又要使加在它上的電壓小于電源電壓.13③啟動(dòng)器：是一個(gè)充有氖氣的小玻璃泡.里面裝上兩個(gè)電極，一個(gè)固定不動(dòng)的靜觸片和一個(gè)用雙金屬片制成的U形觸片.其作用是：利用氖管的輝光放電，自動(dòng)把電路接通和斷開.14如圖12-2-3所示是日光燈的構(gòu)造示意圖.若按圖示的電路連接.關(guān)于日光燈發(fā)光的情況下列敘述中正確的是（）15圖12-2-3CA.S1接通，S2、S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光B.S1、S2接通，S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光C.S3斷開，接通S1、S2后，再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光D.當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3日光燈仍能正常發(fā)光16S1接通，S2、S3斷開，電源電壓220V加在燈管兩端，不能使氣體電離，日光燈不能發(fā)光.選項(xiàng)A錯(cuò)誤；S1、S2接通，S3斷開，燈絲兩端被短路，電壓為零，日光燈不能發(fā)光，選項(xiàng)B錯(cuò)；當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3則鎮(zhèn)流器被短路，燈管兩端電壓過(guò)高會(huì)損壞燈管，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；17S3斷開，S1、S2接通，燈絲被預(yù)熱，發(fā)出電子，再斷開S2，鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，和原來(lái)電壓一起加在燈管兩端，使氣體電離，日光燈正常發(fā)光，選項(xiàng)C正確.18圖12-2-6為一種早期發(fā)電機(jī)原理示意圖，該發(fā)電機(jī)由固定的圓形線圈和一對(duì)用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對(duì)于線圈平面對(duì)稱，在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧XOY運(yùn)動(dòng)，(O是線圈中心)，則()19D圖12-2-6A.從X到O,電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小B.從X到O,電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大C.從O到Y(jié),電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大D.從O到Y(jié),電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小考查電磁感應(yīng)、楞次定律.20在磁極繞轉(zhuǎn)軸從X到O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈平面的磁通量向上增大，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，電流由F經(jīng)G流向E，又導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E感=BLv，導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度先增后減可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先增加后減小、則電流先增大再減小，AB均錯(cuò).21在磁極繞轉(zhuǎn)軸從O到Y(jié)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈平面的磁通量向上減小，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，電流由E經(jīng)G流向F，又導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E感=BLv，導(dǎo)線處的磁感應(yīng)強(qiáng)度先增后減可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先增加后減小、則電流先增大再減小，C錯(cuò)、D對(duì).22

如圖12-2-7，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，在ef左側(cè)的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi).當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場(chǎng)左邊界ef處由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)后，圓環(huán)L有

(填收縮、擴(kuò)張)趨勢(shì)，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流

(填變大、變小、不變).23圖12-2-7收縮變小由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則abcda回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場(chǎng)，隨著金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢(shì)以阻礙圓環(huán)的磁通量增大；24又由于金屬棒向右運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流也越來(lái)越大，受到的安培力逐漸增大，金屬棒ab的合外力減小，加速度減小，單位時(shí)間內(nèi)圓環(huán)中磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小.25如圖12-2-8電路中，自感線圈電阻很小(可忽略不計(jì))，自感系數(shù)很大.A、B、C是三只完全相同的燈泡.則S閉合后()閉合瞬間，只有B燈和C燈亮閉合瞬間，A燈最亮，B燈和C燈亮度相同閉合后過(guò)一會(huì)兒，A燈逐漸變暗，最后完全熄滅閉合后過(guò)一會(huì)兒，B、C燈逐漸變亮，最后亮度相同26圖12-2-8BCD考查自感現(xiàn)象.S閉合的瞬間，L感抗很大，相當(dāng)于斷路，此刻僅A、B、C接在電路中，B、C并聯(lián)再與A燈串聯(lián)，故A燈上分配電壓大，A、B、C三個(gè)燈同時(shí)發(fā)亮，A燈最亮.故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確；S閉合后，L逐漸趨于穩(wěn)定，即L的感抗逐漸減小，最后完全消失.由于L的電阻可忽略不計(jì)，因此，此時(shí)L對(duì)A相當(dāng)于短路，所以燈A逐漸變暗，最后熄滅，而B、C燈逐漸變亮，最后亮度相同，故選項(xiàng)C、D都正確.27如圖12-2-9所示，L是自感系數(shù)足夠大的線圈，其直流電阻可以忽略不計(jì)，D1和D2是兩個(gè)相同的燈泡，若將電鍵K閉合，待燈泡亮度穩(wěn)定后再斷開電鍵K，則()28圖12-2-9ACA.電鍵K閉合時(shí)，燈泡D1和D2同時(shí)亮，然后D1會(huì)變暗直到不亮，D2更亮B.電鍵K閉合時(shí)，燈泡D1很亮，D2逐漸變亮，最后一樣亮C.電鍵K斷開時(shí)，燈泡D2隨之熄滅,而D1會(huì)亮一下才熄滅D.電鍵K斷開時(shí)，燈泡D1隨之熄滅，而D2會(huì)亮一下才熄滅29電鍵K閉合時(shí)，L會(huì)產(chǎn)生E自從而阻礙電流增大，D1和D2同時(shí)亮，隨著電流趨于穩(wěn)定，L中的E自逐漸減小，最后L會(huì)把D1短路，D1不亮，而D2兩端電壓會(huì)增大而更亮.當(dāng)K斷開時(shí)，D2中因無(wú)電流會(huì)隨之熄滅，而L中會(huì)產(chǎn)生E自，與D1構(gòu)成閉合回路，D1會(huì)亮一下.30如圖12-2-10所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng).若第一次用時(shí)間拉出，外力所做的功為W1，通過(guò)導(dǎo)線截面的電量為q1；第二次用時(shí)間拉出，外力所做的功為W2，通過(guò)導(dǎo)線截面的電量為q2，則()A.W1<W2，q1<q2B.W1<W2，q1=q2C.W1>W2，q1=q2D.W1>W2，q1>q231圖12-2-10C綜合考查電磁感應(yīng)與功.設(shè)線框長(zhǎng)為L(zhǎng)1，寬為L(zhǎng)2，第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v1=3v2.勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1=F1·L1=BI1L2L1=B2L22L1v1/R，同理W2=B2L22L1v2/R，32故W1>W2；又由于線框兩次拉出過(guò)程中，磁通量的變化量相等，即ΔΦ1=ΔΦ2，由q=ΔΦ/R，得：q1=q2故正確答案為選項(xiàng)C.33如圖12-2-11所示，一邊長(zhǎng)為50cm的正方形導(dǎo)線框，