2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題十電磁感應(yīng)第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流課件

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律、自感、渦流一、法拉第電磁感應(yīng)定律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)的那部分導(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＝________.

電磁感應(yīng)現(xiàn)象電源電源內(nèi)阻

閉合電路歐姆

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(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的________成正比.

(2)公式：E＝________，n為線圈匝數(shù).

變化率

Blv

二、自感與渦流1.自感現(xiàn)象.(1)概念：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，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作____________.

(2)表達(dá)式：E＝________.

(3)自感系數(shù)L的影響因素：與線圈的______、形狀、______以及是否有鐵芯有關(guān).

電流自感電動(dòng)勢(shì)

大小匝數(shù)

2.渦流：當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像________狀的感應(yīng)電流.

(1)電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到________，安培力方向總是________導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng).

(2)電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生__________，使導(dǎo)體受到安培力作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái).交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用__________的原理工作的.

電磁驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電流阻礙安培力水的旋渦(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電源電動(dòng)勢(shì)的方向一樣，都規(guī)定為在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極.(2)穿過(guò)線圈的磁通量與匝數(shù)無(wú)關(guān)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)有關(guān)，n匝線圈相當(dāng)于n個(gè)相同的電源串聯(lián).(3)ω為導(dǎo)體棒繞一端旋轉(zhuǎn)的角速度.1.[法拉第電磁感應(yīng)定律的理解]關(guān)于電磁感應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.穿過(guò)回路的磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大B.穿過(guò)回路的磁通量減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定變小C.穿過(guò)回路的磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.穿過(guò)回路的磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大【答案】C

3.[兩種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)](多選)如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD相距l(xiāng)＝0.50m，AC間接一電阻R＝0.20Ω，MN到AC的距離L＝0.40m，整個(gè)裝置放在方向垂直于導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)中.導(dǎo)體棒MN垂直放在導(dǎo)軌上，既能固定也能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌的電阻均可忽略不計(jì)，導(dǎo)體棒的電阻也為0.20Ω，則有(

)A.若導(dǎo)體棒向右滑動(dòng)，則N端電勢(shì)高B.若磁場(chǎng)是B＝0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則當(dāng)MN以v＝4.0m/s水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，水平外力的大小是0.4NC.若導(dǎo)體棒固定，圖中磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小，則M端電勢(shì)高D.若導(dǎo)體棒固定，磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B＝(2＋0.5t)T，則A、C兩點(diǎn)間電壓為0.05V【答案】BD

4.[自感]如圖所示電路，D1和D2是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其直流電阻與R相同，由于存在自感現(xiàn)象，在開關(guān)S接通和斷開時(shí)，燈泡D1和D2亮暗的先后順序是(

)A.接通時(shí)D1燈先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1燈后暗B.接通時(shí)D2燈先達(dá)最亮，斷開時(shí)D2燈后暗C.接通時(shí)D1燈先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1燈先暗D.接通時(shí)D2燈先達(dá)最亮，斷開時(shí)D2燈先暗【答案】A

1.(2022年河北卷)將一根絕緣硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為S1，小圓面積均為S2，垂直線圈平面方向有一隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝B0＋kt，B0和k均為常量，則線圈中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為(

)A.kS1 B.5kS2C.k(S1－5S2) D.k(S1＋5S2)【答案】D

2.(2022年鹽城模擬)如圖甲所示，一矩形線圈置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的情況為(

)A.t1時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.t＝0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C.t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D.t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大【答案】D

考點(diǎn)2導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算[能力考點(diǎn)]1.E＝Blv的特性(1)正交性：要求磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而且B、l、v三者互相垂直.(2)有效性：l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度.如圖甲中，導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度為a、b間的距離.(3)相對(duì)性：v是導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也在運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系.甲

乙

公式E＝Blv研究對(duì)象閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體內(nèi)容求的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E與某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)①若v為瞬時(shí)速度，則求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)②若v為平均速度，則求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)適用范圍對(duì)任何電路普遍適用只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況聯(lián)系例1

(2021年廣東卷)(多選)如圖所示，水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌abc和de，ab與de平行，bc是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌，圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接，P端與圓弧bc接觸良好，初始時(shí)，可滑動(dòng)的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上，若桿OP繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回路中始終有電流，則此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的有(

)A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定B.桿OP受到的安培力不變C.桿MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.桿MN中電流逐漸減小【答案】AD

1.(2022年深圳調(diào)研)(多選)磁懸浮列車是高速低耗交通工具，如圖甲所示，它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如圖乙所示的物理模型.固定在列車底部的正方形金屬線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，總電阻為R；水平面內(nèi)平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B、方向交互相反、邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)的正方形組合勻強(qiáng)磁場(chǎng).當(dāng)磁場(chǎng)以速度v勻速向右移動(dòng)時(shí)，可驅(qū)動(dòng)停在軌道上的列車，則(

)

考點(diǎn)3通電自感和斷電自感[基礎(chǔ)考點(diǎn)]1.自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解(1)流過(guò)線圈的電流增加時(shí)，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻礙電流增大，使其緩慢地增大.(2)流過(guò)線圈的電流減小時(shí)，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻礙電流減小，使其緩慢地減小.2.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)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體.(4)線圈的自感系數(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)行，但它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向.1.(2022年深圳調(diào)研)在研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，將自感線圈、電阻和電流傳感器按如圖電路連接.閉合開關(guān)后，電流隨時(shí)間變化的關(guān)系是(

)ABCD【答案】A

【解析】電阻和電流傳感器與自感線圈串聯(lián)，閉合開關(guān)后，流過(guò)自感線圈的電流增大，電感線圈產(chǎn)生與原電流方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且電動(dòng)勢(shì)慢慢變小，則線圈中電流大小逐漸變大，而且變大得越來(lái)越慢，最后電流達(dá)到穩(wěn)定值，A正確，B、C、D錯(cuò)誤.2.(2022年佛山模擬)安裝在公路上的測(cè)速裝置如圖，在路面下方間隔一定距離埋設(shè)有兩個(gè)通電線圈，線圈與檢測(cè)抓拍裝置相連，車輛從線圈上面通過(guò)時(shí)線圈中會(huì)產(chǎn)生脈沖感應(yīng)電流，檢測(cè)裝置根據(jù)兩個(gè)線圈產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的時(shí)間差計(jì)算出車速大小，從而對(duì)超速車輛進(jìn)行抓拍.下列說(shuō)法正確的是(

)A.汽車經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)，兩線圈產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)時(shí)間差越長(zhǎng)，車速越大B.汽車經(jīng)過(guò)通電線圈上方時(shí)，汽車底盤的金屬部件中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C.當(dāng)汽車從線圈上方勻速通過(guò)時(shí)，線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D.當(dāng)汽車從線圈上方經(jīng)過(guò)時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流屬于自感現(xiàn)象【答案】B

【解析】汽車經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)產(chǎn)生脈沖電流信號(hào)，車速越大，汽車通過(guò)兩線圈間的距離所用的時(shí)間越小，即兩線圈產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)時(shí)間差越小，A錯(cuò)誤；汽車經(jīng)過(guò)通電線圈上方時(shí)，汽車底盤的金屬部件通過(guò)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，金屬部件中的磁通量發(fā)生變化，在金屬部件中產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬部件中的感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)隨汽車的運(yùn)動(dòng)，使穿過(guò)線圈的磁通量變化，所以線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，B正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)汽車從線圈上方經(jīng)過(guò)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流并不是線圈自身的電流變化所引起的，則不屬于自感現(xiàn)象，D錯(cuò)誤.3.如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，D是理想二極管，L是帶鐵芯的線圈，其電阻忽略不計(jì).下列說(shuō)法正確的是(

)A.S閉合瞬間，A先亮B.S閉合瞬間，A、B同時(shí)亮C.S斷開瞬間，B逐漸熄滅D.S斷開瞬間，A閃亮一下，然后逐漸熄滅【答案】D“等效法”求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)際上，物理習(xí)題，總是依據(jù)一定的物理模型來(lái)構(gòu)思設(shè)計(jì)的，解題的過(guò)程，從本質(zhì)上講就是分析和還原物理模型的過(guò)程，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題也不例外，只要抓住三種模型，巧妙進(jìn)行等效轉(zhuǎn)換，則一切問(wèn)題均能順利得到解決.1.切割長(zhǎng)度的等效當(dāng)切割磁感線的導(dǎo)體不是直線而是任意彎曲的曲線或折線時(shí)，應(yīng)利用切割曲線兩端點(diǎn)的連線在同時(shí)垂直于v和B