高考物理復習第輪課件法拉第電磁感應定律及應用

高考物理復習第輪課件法拉第電磁感應定律及應用一、感應電動勢的產(chǎn)生及其大小計算1.感應電動勢：電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢.2.法拉第電磁感應定律(1)內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.2(2)公式：對于n匝線圈有

(3)法拉第電磁感應定律求的是Δt時間內(nèi)的平均感應電動勢.3.導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢長度為L的導體在磁感應強度為B的勻強磁場中以速度v做切割磁感線運動時，產(chǎn)生感應電動勢的大小是：E=BLvsinθ(θ是B與v之間的夾角).3(1)上式適用導體平動，L垂直v、B.(2)公式中L是導體切割磁感線的有效長度.θ是v與B的方向夾角，若θ=90°(v⊥B)時，則E=BLv；若θ=0°(v∥B)時，則E=0.44.轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應電動勢如圖12-2-1，磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直于紙面向外，長L的金屬棒Oa以O為軸在該平面內(nèi)以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動.在應用感應電動勢的公式時，其中的速度v應該指導線上各點的平均速度，即金屬棒中點的速度，因此有(只適用導體棒繞一個端點垂直磁感線勻速轉(zhuǎn)動切割).5圖12-2-1一個共有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)的磁感應強度在內(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.則在此時間內(nèi)，線圈內(nèi)導線中的感應電流大小為

A，從上向下俯視，線圈中電流的方向為

時針方向.68順由于磁感應強度均勻變化，在內(nèi)磁場的方向發(fā)生了一次反向.設垂直紙面向外為正方向，ΔB=B2-（-B1）=B2+B1,根據(jù)法拉第電磁感應定律根據(jù)閉合電路歐姆定律7應用楞次定律時，特別要注意感應電流的磁場阻礙的是引起感應電流的磁通量的變化.不能把“阻礙變化”簡單地理解為原磁場均勻減少，電流就是順時針，原磁場均勻增加，感應電流就是逆時針.應用楞次定律解題要先判斷原磁通的方向及其變化趨勢，再用“阻礙變化”的原則來判斷感應電流的磁場的方向，最后用安培定則來判斷感應電流的方向.8二、自感現(xiàn)象及自感電動勢1.自感現(xiàn)象：當導體中電流發(fā)生變化時，導體本身就產(chǎn)生感應電動勢，這個電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化的，這種由于導體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象.92.自感電動勢和自感系數(shù)（1）自感電動勢：式中為電流的變化率，L為自感系數(shù).自感電動勢的作用總是要阻礙導體中原電流的變化，但它不能使過程停止即阻止，只是延緩了過程的進行，更不能使過程反向.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，單位長度的匝數(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，在燈開始點燃時起產(chǎn)生瞬時高壓的作用；在日光燈正常發(fā)光時起降壓限流的作用.12圖12-2-2②日光燈管：它要使管內(nèi)汞蒸氣導電才能發(fā)光，而激發(fā)氣體導電所需的電壓比220V的電源電壓大得多.當它被點燃后正常發(fā)光時電阻變得很小只允許通過不大的電流，電流過強就會燒毀燈管，這時又要使加在它上的電壓小于電源電壓.13③啟動器：是一個充有氖氣的小玻璃泡.里面裝上兩個電極，一個固定不動的靜觸片和一個用雙金屬片制成的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A錯誤；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B錯；當日光燈正常發(fā)光后，再接通S3則鎮(zhèn)流器被短路，燈管兩端電壓過高會損壞燈管，選項D錯誤；17S3斷開，S1、S2接通，燈絲被預熱，發(fā)出電子，再斷開S2，鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動勢，和原來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C正確.18圖12-2-6為一種早期發(fā)電機原理示意圖，該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對于線圈平面對稱，在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動過程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧XOY運動，(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、楞次定律.20在磁極繞轉(zhuǎn)軸從X到O勻速轉(zhuǎn)動，穿過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)生順時針方向的感應電流，電流由F經(jīng)G流向E，又導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢E感=BLv，導線處的磁感應強度先增后減可知感應電動勢先增加后減小、則電流先增大再減小，AB均錯.21在磁極繞轉(zhuǎn)軸從O到Y(jié)勻速轉(zhuǎn)動，穿過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)生逆時針方向的感應電流，電流由E經(jīng)G流向F，又導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢E感=BLv，導線處的磁感應強度先增后減可知感應電動勢先增加后減小、則電流先增大再減小，C錯、D對.22

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

(填收縮、擴張)趨勢，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電流

(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的作用下向右運動，則abcda回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運動，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)的磁通量增大；24又由于金屬棒向右運動速度越來越大，產(chǎn)生的感應電流也越來越大，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)，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一會兒，A燈逐漸變暗，最后完全熄滅閉合后過一會兒，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三個燈同時發(fā)亮，A燈最亮.故選項A錯誤、選項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，因此，此時L對A相當于短路，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，D1和D2是兩個相同的燈泡，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，燈泡D1和D2同時亮，然后D1會變暗直到不亮，D2更亮B.電鍵K閉合時，燈泡D1很亮，D2逐漸變亮，最后一樣亮C.電鍵K斷開時，燈泡D2隨之熄滅,而D1會亮一下才熄滅D.電鍵K斷開時，燈泡D1隨之熄滅，而D2會亮一下才熄滅29電鍵K閉合時，L會產(chǎn)生E自從而阻礙電流增大，D1和D2同時亮，隨著電流趨于穩(wěn)定，L中的E自逐漸減小，最后L會把D1短路，D1不亮，而D2兩端電壓會增大而更亮.當K斷開時，D2中因無電流會隨之熄滅，而L中會產(chǎn)生E自，與D1構(gòu)成閉合回路，D1會亮一下.30如圖12-2-10所示，閉合導線框的質(zhì)量可以忽略不計，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強磁場.若第一次用時間拉出，外力所做的功為W1，通過導線截面的電量為q1；第二次用時間拉出，外力所做的功為W2，通過導線截面的電量為q2，則()A.W1<W2，q1<q2B.W1<W2，q1=q2C.W1>W2，q1=q2D.W1>W2，q1>q231圖12-2-10C綜合考查電磁感應與功.設線框長為L1，寬為L2，第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v1=3v2.勻速拉出磁場時，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C.33如圖12-2-11所示，一邊長為50cm的正方形導線框，