高三物理一輪復(fù)習(xí)第9章第2課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流導(dǎo)學(xué)案無(wú)答案

PAGE4PAGE3第2課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律、自感和渦流【考綱解讀】1.能應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)和導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)公式E＝Blv計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).2.會(huì)判斷電動(dòng)勢(shì)的方向，即導(dǎo)體兩端電勢(shì)的上下.3.理解自感現(xiàn)象、渦流的概念，能分析通電自感和斷電自感．【知識(shí)要點(diǎn)】一．法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(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)的那局部導(dǎo)體就相當(dāng)于，導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于．(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＝eq\f(E,R＋r).2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的決定因素(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)和線(xiàn)圈的共同決定，而與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然聯(lián)系．(2)當(dāng)ΔΦ僅由B的變化引起時(shí)，那么E＝neq\f(ΔB·S,Δt)；當(dāng)ΔΦ僅由S的變化引起時(shí)，那么E＝neq\f(B·ΔS,Δt)；當(dāng)ΔΦ由B、S的變化同時(shí)引起時(shí)，那么E＝neq\f(B2S2－B1S1,Δt)≠neq\f(ΔB·ΔS,Δt).3．磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)是Φ－t圖象上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率．二．導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1．公式E＝Blv的使用條件(1)磁場(chǎng)．(2)B、l、v三者相互．(3)如不垂直，用公式E＝Blvsinθ求解，θ為B與v方向間的夾角．2．“瞬時(shí)性”的理解(1)假設(shè)v為瞬時(shí)速度，那么E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(2)假設(shè)v為平均速度，那么E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．3．切割的“有效長(zhǎng)度”公式中的l為有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度．圖4中有效長(zhǎng)度分別為：圖4甲圖：l＝eq\x\to(cd)sinβ；乙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝eq\x\to(MN)；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝0.丙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝eq\r(2)R；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝0；沿v3方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l＝R.三．自感現(xiàn)象的理解1．自感現(xiàn)象(1)概念：由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱(chēng)為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做．(2)表達(dá)式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線(xiàn)圈的、形狀、以及是否有鐵芯有關(guān)．2．自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解(1)流過(guò)線(xiàn)圈的電流增加時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向，阻礙電流的，使其緩慢地增加．(2)流過(guò)線(xiàn)圈的電流減小時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向，阻礙電流的，使其緩慢地減?。€(xiàn)圈就相當(dāng)于電源，它提供的電流從原來(lái)的IL逐漸變?。?．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)展，但它不能使過(guò)程停頓，更不能使過(guò)程反向．【典型例題】例1．如下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線(xiàn)圈abcd，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直．已知線(xiàn)圈的匝數(shù)N＝100，邊長(zhǎng)ab＝1.0m、bc＝0.5m，電阻r＝2Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～1s內(nèi)從零均勻變化到0.2T．在1～5s內(nèi)從0.2T均勻變化到－0.2T，取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向．求：(1)0.5s時(shí)線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向；(2)在1～5s內(nèi)通過(guò)線(xiàn)圈的電荷量q；(3)在0～5s內(nèi)線(xiàn)圈產(chǎn)生的焦耳熱Q.例2．如圖甲所示，一個(gè)圓形線(xiàn)圈的匝數(shù)n＝100，線(xiàn)圈面積S＝200cm2，線(xiàn)圈的電阻r＝1Ω，線(xiàn)圈外接一個(gè)阻值R＝4Ω的電阻，把線(xiàn)圈放入一方向垂直線(xiàn)圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示．以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駼．電阻R兩端的電壓隨時(shí)間均勻增大C．線(xiàn)圈電阻r消耗的功率為4×10－4WD．前4s內(nèi)通過(guò)R的電荷量為4×10－4例3．如下圖，水平放置的粗糙U形框架上接一個(gè)阻值為R0的電阻，放在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)半徑為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的半圓形硬導(dǎo)體AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由靜止開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)距離d后速度到達(dá)v，半圓形硬導(dǎo)體AC的電阻為r，其余電阻不計(jì)．以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．此時(shí)AC兩端電壓為UAC＝2BLvB．此時(shí)AC兩端電壓為UAC＝eq\f(2BLvR0,R0＋r)C．此過(guò)程中電路產(chǎn)生的電熱為Q＝Fd－eq\f(1,2)mv2D．此過(guò)程中通過(guò)電阻R0的電荷量為q＝eq\f(2BLd,R0＋r)例4．如下圖的電路中，L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線(xiàn)圈，D1、D2是兩個(gè)完全相同的燈泡，E是一內(nèi)阻不計(jì)的電源．t＝0時(shí)刻，閉合開(kāi)關(guān)S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路到達(dá)穩(wěn)定，t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S.I1、I2分別表示通過(guò)燈泡D1和D2的電流，規(guī)定圖中箭頭所示的方向?yàn)殡娏髡较颍韵赂鲌D中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是()【拓展訓(xùn)練】1．(2023·江蘇·1)如下圖，一正方形線(xiàn)圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a，線(xiàn)圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，且一半處在磁場(chǎng)中．在Δt時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過(guò)程中，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A.eq\f(Ba2,2Δt)B.eq\f(nBa2,2Δt)C.eq\f(nBa2,Δt)D.eq\f(2nBa2,Δt)2．(2023·安徽·20)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)．如下圖，一個(gè)半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，環(huán)上套一帶電荷量為＋q的小球，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加，其變化率為k，假設(shè)小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，那么感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是()A．0B.eq\f(1,2)r2qkC．2πr2qkD．πr2qk3．如下圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1；假設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2.那么通過(guò)電阻R的電流方向及E1與E2之比E1∶E2分別為()A．c→a,2∶1B．a(chǎn)→c,2∶1C．a(chǎn)→c,1∶2D．c→a,1∶24．如下圖，線(xiàn)圈L的自感系數(shù)很大，且其直流電阻可以忽略不計(jì)，L1、L2是兩個(gè)完全相同的小燈泡，開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)的過(guò)程中，燈L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會(huì)斷)()A．S閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1逐漸變暗B．S閉合，L1亮度不變，L2很亮；S斷開(kāi)，L1、L2立即熄滅C．S閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮度不變；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1亮一下再熄滅D．S閉合，L1、L2同時(shí)亮，而后L1逐漸熄滅，L2那么逐漸變得更亮；S斷開(kāi)，L2立即熄滅，L1亮一下再熄滅5．磁場(chǎng)在xOy平面內(nèi)的分布如下圖，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0，方向垂直于xOy平面