2017届高三物理一轮复习 第9章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件
高考物理一轮复习 第9章 法拉第电磁感应定律(第2课时)课件
• [解析] 金属杆垂直平动切割磁感线产生的 感应电动势E＝Blv，判断金属杆切割磁感线 产生的感应电流方向可用右手定则．
• 由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向 为则aE→1∶cE，2由＝E1∶＝2B，lv知故，选E项1＝C正Bl确v，．E2＝2Blv，
(2)自感电动势： ①定义：在__自__感__现__象___中产生的感应电动势．
②表达式：E＝__L_ΔΔ_It__. ③自感系数 L： 相关因素：与线圈的大小、形状、_圈__数__以及是否有_铁__芯___ 有关． 单位：亨利(H)，1 mH＝_1__0_－_3__H,1μH＝10－6 H.
• 2．涡流
第九章 电磁感应
第二课时 法拉第电磁感应定律, 自感涡流
• 考纲考情：5年19考 • 法拉第电磁感应定律(Ⅱ) 自感，涡流(Ⅰ)
• [基础梳理]
• 知识点一 法拉第电磁感应定律
• 1．感应电动势
• (1)定义：在___电_磁_感__应_现_象________中产生的电动 势．
• (2)产生条件：穿过回路的____磁_通__量___发生改变， 与电路是否闭合___无_关__．
• 交流感应电动机就是利用___电__磁_驱_动____的原理工作的．
[小题快练]
1.一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂
直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内均匀
地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在
1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两
• [答案] C
• 4．(2016·漳州高三质检)在如图所示的电路 中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为电阻 可忽略不计的自感线圈，E为电源，S为开
高三物理一轮复习 第9章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流
考点二
NO.1 梳理主干 填准记牢
1．切割的“有效长度” 公式中的 l 为有效切割长度，即导体在与 v 垂直的方向上的投影 长度．下图中有效长度分别为：
NO.2 题组训练 提升能力
甲图：l＝ cd sin β； 乙图：沿 v1 方向运动时，l＝ MN ；沿 v2 方向运动时，l＝0； 丙图：沿 v1 方向运动时，l＝ 2R；沿 v2 方向运动时，l＝0；沿 v3 方向运动时，l＝R.
ρ2Aπr，代入数据得 R＝ 6×103 Ω
(2) 感 应 电 动 势 E ＝ ΔBΔ·πt r2，代入数据得 E＝ 4×10－2 V (3)由焦耳定律得 Q＝ER2
(1)该圈肌肉组织的电阻 R； (2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E； (3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q.
Δt ， 代 入 数 据 得 Q ＝
B 均匀地增大到 2B.在此过程中，线圈中 磁场中的有效面积，即 S
产生的感应电动势为( B )
Ba2 A.2Δt
B．n2BΔat2
nBa2 C. Δt
D．2nΔBta2
＝a22，故 E＝n2B－ΔtBS
＝nBa2，因此 2Δt
B
项正确．
考点一
NO.1 梳理主干 填准记牢
NO.2 题组训练 提升能力
A．恒为nStB2－2－t1B1 B．从 0 均匀变化到nStB2－2－t1B1 C．恒为－nStB2－2－t1B1 D．从 0 均匀变化到－nStB2－2－t1B1
根据 E＝nΔΔtΦ，ΔΦ＝(B2 － B1)S ， 知 E ＝ nStB2－2－t1B1，根据楞次定 律可判断电流由 a 流向 b，电源内部由低电势流 向高电势，所以 φb>φa， A、B 错误．磁感应强度 均匀增加，产生恒定电动
2017版高考物理一轮复习 第九章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课件
法拉第电磁感应定律 自感和涡流 2.自感、涡流(Ⅰ)
考纲下载：1.法拉第电磁感应定律(Ⅱ)
主干知识· 练中回扣——忆教材 夯基提能
1．法拉第电磁感应定律 (1)感应电动势 ①概念：在 电磁感应现象 中产生的电动势；②产生条件：穿过 回路的 磁通量 发生改变，与电路是否闭合 无关 ； ③方向判断： 感应电动势的方向用 楞次定律 或 右手定则 判断。
ΔB 代入数据可得 ＝0.1 T/s⑨ Δt 答案：(1)25 匝 (2)0.1 T/s
考点二
导体切割磁感线产生感应电动势的计算
1．公式 E＝Blv 的使用条件 (1)匀强磁场。 (2)B、l、v 三者相互垂直。 2．E＝Blv 的“四性” (1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强 磁场外，还需 B、l、v 三者互相垂直。 (2)瞬时性： 若 v 为瞬时速度， 则 E 为相应的瞬时感应电动 势。
解析：选 B 感应电动势 E＝BLv 成立的条件是 B⊥L、B⊥v、 L⊥v，即 B、L、v 三者两两垂直，式中的 L 应该取与 B、v 均垂直 的有效长度(即导体的有效切割长度)。 假设题中金属棒的长度为 L， 2 ε′ 2 那么折线的有效切割长度为 L，所以 ε ＝ ，选项 B 正确。 2 2
[导线切割磁感线产生电动势] 3.如图所示，在磁感应强度为 B、 方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金 属杆 MN 在平行金属导轨上以速度 v 向右匀速滑动， MN 中产生的感应电动 势为 E1；若磁感应强度增为 2B，其他条件不变，MN 中产生的 感应电动势变为 E2。则通过电阻 R 的电流方向及 E1 与 E2 之比 分别为( ) B．a→c，2∶1 D．c→a，1∶2
NΔΦ1 [解析] (1)感应电动势 E1＝ ，磁通量的变化 Δt1 ΔΦ1＝ΔB1S ΔB1S 解得 E1＝N ，代入数据得 E1＝10 V，感应电流的方向为 Δt1 a→d→c→b→a ΔB2S E2 (2)同理可得 E2＝N ， 感应电流 I2＝ r ， 电荷量 q＝I2Δt2， Δt 2 ΔB2S 解得 q＝N r ，代入数据得 q＝10 C
高考物理总复习第九章 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感、涡流
1.(2011· 广东)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场 中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势 和感应电流，下列表述正确的是( )
2013-11-27
有志者事竟成
12
高考复习· 物理
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
高考复习· 物理
第九章 电磁感应
2013-11-27
有志者事竟成
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高考复习· 物理
第二讲
法拉第电磁感应定律
自感
涡流
回扣教材
题型归类
误区反思
双基限时练
2013-11-27
有志者事竟成
2
高考复习· 物理
回扣教材•自主学习
2013-11-27
有志者事竟成
3
高考复习· 物理
知 识 梳 理
一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势． (1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势．产生电动势的那 部分导体相当于电源，其电阻相当于电源的内阻． (2)产生条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发 生变化，电路中就一定产生感应电动势． (3)方向：与等效电源内部的电流方向相同，由负极指向正 极．
2013-11-27
有志者事竟成
Hale Waihona Puke 4高考复习· 物理
2．法拉第电磁感应定律． (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的 磁通量的变化率成正比． ΔΦ (2)公式：E＝n . Δt ΔΦ (3)公式说明：①E由 决定，与ΔΦ和Δt的大小无关； Δt ΔB ②当ΔΦ仅由B的变化引起时，E＝n S； Δt ΔS 当ΔΦ仅由S的变化引起时，E＝nB ； Δt
第9章 2 法拉第电磁感应定律 自感 涡流
第2课时法拉第电磁感应定律自感涡流读基础知识基础回顾：一、法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势.(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关.(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断.2.法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.(2)公式：E＝nΔΦΔt，其中n为线圈匝数.(3)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路的欧姆定律，即I＝ER＋r .3.导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用E＝Bl v求出，式中l为导体切割磁感线的有效长度；(2)导体棒在磁场中转动时，导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E＝Bl v＝12Bl2ω(平均速度等于中点位置的线速度12lω).二、自感、涡流1.自感现象(1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.(2)表达式：E＝LΔIΔt .(3)自感系数L的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关.2.涡流现象(1)涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的旋涡状感应电流.(2)产生原因：金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流.自查自纠：(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大。
(×)(2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。
(×)(3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。
(√)(4)线圈中的电流越大，自感系数也越大。
(×)(5)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大。
(√)研考纲考题要点1法拉第电磁感应定律的理解与应用1．法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率ΔΦΔt共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。
(新课标)高考物理总复习讲义 第9章 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感现象
第2讲 法拉第电磁感应定律、自感现象知识一 法拉第电磁感应定律1．感应电动势(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势．(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关．(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断．2．法拉第电磁感应定律(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．(2)公式：E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈匝数．(1)线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大．(×)(2)线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电势一定越大．(×)(3)线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大．(√)知识二 导体切割磁感线时的感应电动势 ①导体棒公式E ＝Blv 的适用条件：(1)B 为匀强磁场磁感应强度，B 、l 、v 两两互相垂直．(2)l 为导体切割磁感线的有效长度．知识三 自感和涡流1．自感现象：由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．2．自感电动势(1)定义：在自感现象中产生的感应电动势．(2)表达式：E ＝L ΔI Δt. (3)自感系数L ①相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关．②单位：亨利(H)，1 mH ＝10－3 H,1 μH ＝10－6 H.3．涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水的旋涡一样的感应电流．如图所示的电路中L 为自感系数很大而电阻很小的线圈，S 闭合时小灯泡A 发光，当S 突然断开时，小灯泡的亮度怎样变化？[提示] 小灯泡先闪亮一下，然后逐渐熄灭．1．下列各种导体切割磁感线的情况中产生的感应电动势最大的是( )【解析】 利用公式E ＝BLv 计算感应电动势的大小时，B 与v 垂直，B 与L 垂直，L 为导体与B 和v 垂直的有效长度，显然，C 项中导体的有效长度最长，产生的感应电动势最大．【答案】 C 2.图9－2－1水平放置的金属框架cdef 处于如图9－2－1所示的匀强磁场中，金属棒ab 处于粗糙的框架上且接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab 始终保持静止，则( )A ．ab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力增大B ．ab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力不变C ．ab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力增大D ．ab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力不变【解析】 由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt·S 知，磁感应强度均匀增大，则ab 中感应电动势和电流不变，由F f ＝F 安＝BIL 知摩擦力增大，选项C 正确．【答案】 C3．(多选)如图9－2－2(a)、(b)所示的电路中，电阻R 和自感线圈L 的电阻值都很小，且小于灯A 的电阻，接通S ，使电路达到稳定，灯泡A 发光，则( )图9－2－2A ．在电路(a)中，断开S 后，A 将逐渐变暗B ．在电路(a)中，断开S 后，A 将先变得更亮，然后逐渐变暗C ．在电路(b)中，断开S 后，A 将逐渐变暗D ．在电路(b)中，断开S 后，A 将先变得更亮，然后逐渐变暗【解析】 (a)电路中，灯A 和线圈L 串联，电流相同，断开S 时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R 、A 形成回路，A 将逐渐变暗．(b)电路中电阻R 和灯A 串联，灯A 的电阻大于线圈L 的电阻，电流则小于线圈L 中的电流，断开S 时，电源不给灯A 供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过A 、R 形成回路，灯A 中电流比原来大，变得更亮，然后逐渐变暗．所以选项A 、D 正确．【答案】 AD图9－2－34．(2013·北京高考)如图9－2－3，在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN 在平行金属导轨上以速度v 向右匀速运动，MN 中产生的感应电动势为E 1；若磁感应强度增为2B ，其他条件不变，MN 中产生的感应电动势变为E 2.则通过电阻R 的电流方向及E 1与E 2之比分别为( )A ．c →a ；2∶1B ．a →c ；2∶1C ．a →c ；1∶2D ．c →a ；1∶2【解析】 根据右手定则可知导体棒中感应电流的方向由N →M ，所以电阻R 中的电流方向是a →c ，由E ＝BLv ，磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则感应电动势也变为原来的2倍，故C 正确，A 、B 、D 错误．【答案】 C5．(2010·江苏高考)一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为( )A.12B ．1C ．2D ．4 【解析】 设原磁感应强度是B ，线框面积是S .第1 s 内ΔΦ1＝2BS －BS ＝BS ，第2 s内ΔΦ2＝2B ·S 2－2B ·S ＝－BS .因为E ＝n ΔΦΔt，所以两次电动势大小相等，B 正确． 【答案】 B考点一 [76] 法拉第电磁感应定律的理解和应用一、决定感应电动势大小的因素感应电动势E 的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt 和线圈的匝数n .而与磁通量的大小、磁通量变化量ΔΦ的大小无必然联系．二、磁通量变化通常有两种方式1．磁感应强度B 不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E ＝nB ΔS Δt. 2．垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时E ＝n ΔB Δt S ，其中ΔB Δt是B －t 图象的斜率．——————[1个示范例]——————如图9－2－4甲所示，一个电阻为R 、面积为S 的矩形导线框abcd ，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，方向与ad 边垂直并与线框平面成45°角，O 、O ′分别是ab 边和cd 边的中点．现将线框右半边ObcO ′绕OO ′逆时针旋转90°到图乙所示位置，在这一过程中，导线中通过的电荷量是( )甲 乙9－2－4 A.2BS 2R B.2BS R C.BS R D ．0【解析】 线框的右半边(ObcO ′)未旋转时，整个回路的磁通量Φ1＝BS sin 45°＝22BS ；线框的右半边(ObcO ′)旋转90°后，穿进跟穿出的磁通量相等，如图(2)所示，整个回路的磁通量Φ2＝0，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝22BS .根据公式得q ＝ΔΦR ＝2BS 2R ，A 正确．(1) (2)【答案】 A——————[1个预测例]——————有一面积为S ＝100 cm 2的金属环如图9－2－5甲所示，电阻为R ＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图9－2－5乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t 1到t 2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？甲 乙图9－2－5【审题指导】 (1)由B →t 图象可知，磁感应强度变大．磁通量增加，根据楞次定律可确定感应电流方向．(2)通过金属环的电荷量由磁通量的变化量决定．【解析】 由楞次定律，可以判断出金属环中感应电流的方向为逆时针方向．由图乙可知：磁感应强度的变化率ΔB Δt ＝B 2－B 1t 2－t 1① 金属环中的磁通量的变化率ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S ＝B 2－B 1t 2－t 1·S ② 环中形成的感应电流I ＝E R ＝ΔΦ/Δt R ＝ΔΦR Δt③ 通过金属环的电荷量Q ＝I Δt ④由①②③④式解得Q ＝ B 2－B 1 S R ＝ 0.2－0.1 ×1×10－20.1C ＝0.01 C. 【答案】 见解析电磁感应电路中的电荷量应用公式Q ＝N ΔΦR计算，其中N 为线圈匝数，R 为电路中总电阻． 考点二 [77] 导体切割磁感线产生感应电动势的计算一、导体平动切割磁感线对于导体平动切割感线产生感应电动势的计算式E ＝Blv ，应从以下几个方面理解和掌握．1．正交性本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需B 、l 、v 三者相互垂直．实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为E ＝Blv sin θ，θ为B 与v 方向间的夹角．2．平均性导体平动切割磁感线时，若v 为平均速度，则E 为平均感应电动势，即E ＝Bl v .3．瞬时性若v 为瞬时速度，则E 为相应的瞬时感应电动势．4．有效性公式中的l 为有效切割长度，即导体与v 垂直的方向上的投影长度．图9－2－6中有效长度分别为：甲 乙 丙图9－2－6甲图：l ＝cd sin β(容易错算成l ＝ab sin β)．乙图：沿v 1方向运动时，l ＝MN ；沿v 2方向运动时，l ＝0.丙图：沿v 1方向运动时，l ＝2R ；沿v 2方向运动时，l ＝0；沿v 3方向运动时，l ＝R .5．相对性E ＝Blv 中的速度v 是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系．二、导体转动切割磁感线当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E ＝Bl v ＝12Bl 2ω，如图9－2－7所示．图9－2－7——————[1个示范例]——————(多选)图9－2－8(2012·四川高考)半径为a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R 0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B .杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O 开始，杆的位置由θ确定，如图9－2－8所示．则( )A ．θ＝0时，杆产生的电动势为2BavB ．θ＝π3时，杆产生的电动势为3BavC ．θ＝0时，杆受的安培力大小为2B 2av π＋2 R 0D ．θ＝π3时，杆受的安培力大小为3B 2av 5π＋3 R 0【审题指导】 (1)右端开有小口，使得闭合回路大大简化．(2)θ角的大小决定了导体切割磁感线的有效长度．【解析】 当θ＝0时，杆切割磁感线的有效长度l 1＝2a ，所以杆产生的电动势E 1＝Bl 1v＝2Bav ，选项A 正确；此时杆上的电流I 1＝E 1 πa ＋2a R 0＝2Bv π＋2 R 0，杆受的安培力大小F 1＝BI 1l 1＝4B 2av π＋2 R 0，选项C 错误． 当θ＝π3时，杆切割磁感线的有效长度l 2＝2a cos π3＝a ，杆产生的电动势E 2＝Bl 2v ＝Bav ，选项B 错误；此时杆上的电流I 2＝E 2 2πa －2πa 6＋a R 0＝3Bv 5π＋3 R 0，杆受的安培力大小F2＝BI2l2＝3B2av5π＋3 R0，选项D正确．【答案】AD——————[1个预测例]——————图9－2－9(多选)(2013·银川模拟)在北半球海洋某处，地磁场的水平分量B1＝0.8×10－4T，竖直分量B2＝0.5×10－4T，海水向北流动．海洋工作者测量海水的流速时，将两极板竖直插入此处海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距L＝20 m，如图9－2－9所示，与两极板相连的电压表(可看做理想电压表)示数为U＝0.2 mV.则( )A．西侧极板电势高，东侧极板电势低B．西侧极板电势低，东侧极板电势高C．海水的流速大小为0.125 m/sD．海水的流速大小为0.2 m/s【解析】由于海水向北流动，海水切割地磁场的竖直分量，由地磁场的分布特点可知北半球地磁场的竖直分量方向向下，由右手定则可得A正确，B错误；由法拉第电磁感应定律得E＝B2Lv＝0.2 mV，代入数据得v＝0.2 m/s，C错误，D正确．【答案】AD考点三 [78] 自感现象的应用当开关S由断开变为闭合时( )图9－2－10A．A灯中无电流通过，不可能变亮B ．A 灯中有电流通过，方向由a 到bC ．B 灯逐渐熄灭，c 点电势高于d 点电势D ．B 灯逐渐熄灭，c 点电势低于d 点电势【解析】 当开关S 由断开变为闭合时，电感线圈L 中产生从c 到d 的感应电动势，B 灯逐渐熄灭，把L 看做一个电源的话，c 点电势低于d 点电势，选项D 正确，而C 错误；电容器C 短路放电，A 灯中有电流通过，方向由b 到a ，选项A 、B 均错误．【答案】 D电磁感应现象中电荷量和热量的计算一、电荷量的计算1．思考方向：根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt确定平均感应电动势，结合闭合电路欧姆定律和电流的定义式I ＝q t计算电荷量．2．公式推导过程 根据法拉第电磁感应定律→回路中平均感应电动势E ＝n ΔΦΔt↓ 根据闭合电路欧姆定律→I ＝E R ＋r ＝n ΔΦΔt R ＋r↓ 根据电流定义式I ＝qt →q ＝I Δt ＝n ΔΦR ＋r二、焦耳热的计算求解电磁感应过程中产生的焦耳热，有以下三种思路：1.电路中感应电流恒定时→应用焦耳定律：Q ＝I 2Rt2.导体切割磁感线克服安培力做功→焦耳热等于克服安培力做的功：Q ＝W 安3.电路中感应电流是变化的→根据功能关系来求解焦耳热【规范解答】 (1)设棒匀加速运动的时间为Δt ，回路的磁通量变化量为ΔΦ，回路中的平均感应电动势为E ，由法拉第电磁感应定律得 E ＝ΔΦΔt① 其中ΔΦ＝Blx ② 设回路中的平均电流为I ，由闭合电路欧姆定律得 I ＝ER ＋r ③则通过电阻R 的电荷量为q ＝I Δt ④联立①②③④式，代入数据得q ＝4.5 C ．⑤(2)设撤去外力时棒的速度为v ，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v 2＝2ax ⑥设棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W ，由动能定理得W ＝0－12mv 2⑦ 撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2＝－W ⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得Q 2＝1.8 J ．⑨(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1，可得Q 1＝3.6 J ⑩ 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知W F ＝Q 1＋Q 2⑪由⑨⑩⑪式得W F ＝5.4 J.【答案】 (1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J如图9－2－12甲所示，垂直于水平桌面向上的有界匀强磁场，磁感应强度B ＝0.8 T ，宽度L ＝2.5 m ．光滑金属导轨OM 、ON 固定在桌面上，O 点位于磁场的左边界，且OM 、ON 与磁场左边界均成45°角．金属棒ab 放在导轨上，且与磁场的右边界重合．t ＝0时，ab 在水平向左的外力F 作用下匀速通过磁场，测得回路中的感应电流随时间变化的图象如图乙所示．已知OM 、ON 接触点的电阻为R ，其余电阻不计．甲 乙图9－2－12(1)利用图象求出这个过程中通过ab 棒截面的电荷量及电阻R ；(2)写出水平力F 随时间变化的表达式．【解析】 (1)根据q ＝I ·t ，由i －t 图象得：q ＝12×2.0×5 C＝5 C又I ＝E R ＝ΔΦR Δt ＝BL 2R Δt其中I ＝1.0 A ，Δt ＝5 s ，得R ＝1 Ω(2)由图象知，感应电流i ＝(2－0.4t ) A棒的速度v ＝L t ＝2.55m/s ＝0.5 m/s 有效长度l ＝2(L －vt )tan 45°＝(5－t ) m棒在力F 和安培力F A 作用下匀速运动，有F ＝Bil ＝0.8×(2－0.4t )×(5－t )N ＝2×(2－0.4t )2 N.【答案】 (1)5 C 1 Ω (2)F ＝2×(2－0.4t )2 N⊙理解法拉第电磁感应定律1．(多选)关于感应电动势，下列说法正确的是( )A ．穿过回路的磁通量越大，回路中的感应电动势就越大B ．穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大C ．穿过回路的磁通量变化率越大，回路中的感应电动势就越大D ．单位时间内穿过回路的磁通量变化量越大，回路中的感应电动势就越大【解析】 根据法拉第电磁感应定律，E ＝n ΔΦΔt.由此可确定A 、B 错误，C 、D 正确． 【答案】 CD⊙用电磁感应定律计算感应电动势 2.图9－2－13(2014·青岛模拟)如图9－2－13所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0.02 m 2、电阻为0.1 Ω的金属环．铁芯的横截面积为0.01 m 2，且假设磁场全部集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直．调节滑动变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2 T ，则从上向下看( )A ．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3VB ．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为4.0×10－3 VC ．金属环中感应电流方向是逆时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 VD ．金属环中感应电流方向是顺时针方向，感应电动势大小为2.0×10－3 V【解析】 铁芯内的磁通量情况是相同的，金属环的有效面积即铁芯的横截面积．根据电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt＝1×0.2×0.01 V＝2×10－3 V ．又根据楞次定律，金属环中电流方向为逆时针方向，即C 正确．【答案】 C⊙导体切割磁感线产生感应电动势的计算3．(多选)(2014·武汉二中模拟)光滑金属导轨宽L ＝0.4 m ，电阻不计，均匀变化的磁场穿过整个轨道平面，如图9－2－14甲所示．磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图9－2－14乙所示．金属棒ab 的电阻为1 Ω，自t ＝0时刻起从导轨最左端以v ＝2 m/s 的速度向右匀速运动，则( )甲 乙图9－2－14A ．1 s 末回路中电动势为0.8 VB ．1 s 末ab 棒所受磁场力为0.64 NC ．1 s 末回路中电动势为1.6 VD ．1 s 末ab 棒所受磁场力为1.28 N【解析】 1 s 末磁场的磁感应强度大小为B ＝2 T ，回路中电动势为E ＝BLv ＝1.6 V ，则C 对；回路中的电流为I ＝E R＝1.6 A ，杆受的安培力大小为F ＝BIL ＝1.28 N ，D 对．【答案】 CD⊙自感现象的理解和应用 4.图9－2－15(多选)如图9－2－15所示，A 、B 是完全相同的两个小灯泡，L 为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈( )A ．电键S 闭合瞬间，A 、B 同时发光，随后A 灯变暗直至熄灭，B 灯变亮B ．电键S 闭合瞬间，B 灯亮，A 灯不亮C ．断开电键S 的瞬间，A 、B 灯同时熄灭D ．断开电键S 的瞬间，B 灯立即熄灭，A 灯突然闪亮一下再熄灭【解析】 因线圈的自感系数很大，电阻可忽略，故闭合电键瞬间，线圈对电流的阻碍作用极大，相当于断路，故A 、B 同时发光，且亮度相同，当稳定后，线圈相当于导线，A 灯短路，B 灯电压为电源电压，亮度比闭合瞬间更亮．断开电键瞬间，B 灯立即熄灭，而线圈中的电流不会立即消失，线圈相当于一个电源使A 灯中会有一短暂电流，从而使A 灯会亮一下再熄灭．【答案】 AD⊙法拉第电磁感应定律的综合应用5．如图9－2－16所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab 、cd 的间距为L 1＝0.5 m ，金属棒ad 与导轨左端bc 的距离为L 2＝0.8 m ，整个闭合回路的电阻为R ＝0.2 Ω，磁感应强度为B 0＝1 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．ad 杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m＝0.04 kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁场以ΔB Δt＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大．求：图9－2－16 (1)金属棒上电流的方向；(2)感应电动势的大小；(3)物体刚好离开地面的时间(g ＝10 m/s 2)．【解析】 (1)由楞次定律可以判断，金属棒上的电流方向是由a 到d .(2)由法拉第电磁感应定律得：E ＝ΔΦΔt ＝S ΔB Δt＝0.08 V. (3)物体刚要离开地面时，其受到的拉力F ＝mg ，而拉力F 又等于棒所受的安培力． 即mg ＝F 安＝BIL 1其中B ＝B 0＋ΔB Δtt I ＝E R解得t ＝5 s.【答案】 (1)由a 到d (2)0.08 V (3)5 s。
第九章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流
第九章电磁感应
第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流
命制人：王善锋审核人：于孔彬定时：40分钟
一、学习目标
1、高考要求：自感、涡流Ⅰ；法拉第电磁感应定律Ⅱ
学习目标：
1）能理解和熟练应用法拉第电磁感应定律，用于电路分析
2)了解自感和涡流的产生原因和现象
二、自学填空大一轮P156
三、预习问题
1、法拉第电磁感应定律
1）产生感应电动势的部分为电源，其正负极如何判断？内部电流方向如何确定？
2）感生电动势是如何产生的？产生条件如何，与感应电流产生条件有何不同？大小由哪些因素决定？
3）导体平动和转动切割匀强磁场时，动生电动势是如何产生的？大小分别怎样？
4）如何计算回路中电流的大小？如何计算某一部分电路两端的电压？
2、自感
1)什么是自感和互感？自感电动势与哪些因素有关？
2）线圈在通电自感和断电自感中各起什么作用？线圈直流电阻不计和考虑有何区别？灯泡为何有时会闪亮后逐渐熄灭？
3、涡流
1）什么是涡流？有哪些应用？有哪些危害？如何防止涡流产生？
2）什么是电磁驱动和电磁阻尼？
四、典型例题
《大一轮》例1、例2、例3
五、提升训练
A组《大一轮》跟踪训练1-1、2-1、3-1，高考题组
B组《大一轮》基础自测
六、课后反思。
高三物理一轮复习人教版课件_9-2法拉第电磁感应定律_自感现象
第九章 电 磁感应
【解析】 导体切割磁感线产生感应电动势，由右手定则 可知，感应电流方向不变，A正确。
感应电动势最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动 势，故Em＝Bav，C正确。
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第九章 电 磁感应
【答案】 ACD
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第九章 电 磁感应
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第九章 电 磁感应 【答案】 见 解析
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第九章 电 磁感应
【总结提升】 法拉第电磁感应定律的规范应用 1．一般解题步 骤 (1)分析穿过闭 合电路的磁场方向及磁通量的变化情况； (2)利用楞次定律确定感应电 流的方向； (3)灵活选择 法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程 求解。
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第九章 电 磁感应
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第九章 电 磁感应
1．如图(甲)所示，在水平面上固定有长为 L＝2 m、宽为 d＝1 m 的金属“U”形导轨 ，在“U”形导轨 右侧l＝0.5 m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强 度随时 间 变 化规律如图(乙)所示。在t＝0时 刻，质量为m＝0.1 kg 的导体棒以v0＝1m/s的初速度从导轨 的左端开始向右运动， 导 体棒与导轨 之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨 与导体棒 单 位长度的电阻均为λ＝0.1 Ω/m，不计导 体棒与导轨 之间 的接触电阻及地球磁场的影响(取g＝10 m/s2)。
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第九章 电 磁感应
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第九章 电 磁感应
1．理解E＝Blv的“四性” (1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为 匀 强 磁场外，还需B、l、v三者互相垂直。 (2)瞬时性：若v为 瞬时速度，则E为 相应的瞬时感应电 动势。 (3)有效性：公式中的l为 导 体切割磁感线的有效长度。 (4)相对性：E＝Blv中的速度v是导体相对磁场的速度， 若磁场也在运动，应注意速度间的相对关 系。
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法拉第电磁感应定律
自感
涡流
考点一
ΔΦ 法拉第电磁感应定律 E＝n 的应用 Δt
1．感应电动势 (1)概念：在 电磁感应 现象中产生的电动势． (2)方向：产生感应电动势的电路(导体或线圈)相当于电源，电源 的正、负极可由 右手定则 或
楞次定律
NO.1 梳理主干
填准记牢
判断．
NO.2 题组训练 提升能力
(1)6×103 Ω (2)4×10－2 V (3)8×10－8 J
考点一
反思提升
应用电磁感应定律应注意的三个问题
NO.1 梳理主干
填准记牢
ΔΦ (1)公式 E＝n 求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势， Δt 在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值． ΔB (2)利用公式 E＝nS 求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的 Δt 有效面积． (3)通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、ΔΦ 和回路电阻 R 有关，与 nΔΦ nΔΦ 时间长短无关．推导如下：q＝ I Δt＝ Δt＝ R . ΔtR
考点一
试题
解析
NO.1 梳理主干
填准记牢
NO.2 题组训练 提升能力
3．(2015· 高考江苏卷)做磁共振(MRI)检查时， 对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织 中产生感应电流．某同学为了估算该感应电流 对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌 肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径 r ＝ 5.0 cm，线圈导线的截面积 A＝0.80 cm2，电阻率 ρ＝1.5 Ω·m.如图所示，匀强磁场方向与线圈平 面垂直，若磁感应强度 B 在 0.3 s 内从 1.5 T 均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数 字)
nSB2－B1 A．恒为 t2－t1 nSB2－B1 B．从 0 均匀变化到 t2－t1 nSB2－B1 C．恒为－ t2－t1 nSB2－B1 D．从 0 均匀变化到－ t2－t1
nΔΦ 根据 E＝ ，ΔΦ＝(B2 Δt － B1)S ， 知 E ＝ nSB2－B1 ，根据楞次定 t2－t1 律可判断电流由 a 流向 b，电源内部由低电势流 向高电势，所以 φb>φa， A、B 错误．磁感应强度 均匀增加， 产生恒定电动 势，C 正确，D 错误．
(1)该圈肌肉组织的电阻 R； (2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E； (3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q.
(1) 由 电 阻 定 律 得 R ＝ 2πr ρ A ，代入数据得 R ＝ 6×103 Ω (2) 感 应 电 动 势 E ＝ ΔB·πr2 ，代入数据得 E＝ Δt 4×10－2 V E2 (3)由焦耳定律得 Q＝ R Δt ， 代 入 数 据 得 Q ＝ 8×10－8 J
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NO.2 题组训练 提升能力
考点一
试题
解析
NO.1 梳理主干
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NO.2 题组训练 提升能力
1.(2015· 高考重庆卷 ) 如图所示为无线充 电技术中使用的受电线圈示意图， 线圈匝 数为 n，面积为 S.若在 t1 到 t2 时间内，匀 强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈， 其 磁感应强度大小由 B1 均匀增加到 B2，则 该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 φa － φb( C )
B 均匀地增大到 2B.在此过程中，线圈中 磁场中的有效面积，即 S 2 2B－BS a B 产生的感应电动势为( ) ＝ ，故 E＝n 2 Δt 2 2 Ba nBa 2 A. B． nBa 2Δt 2Δt ＝ ，因此 B 项正确． 2Δ t nBa2 2nBa2 C. D． Δt Δt
NO.2 题组训练 提升能力
公式中的 l 为有效切割长度，即导体在与 v 垂直的方向上的投影 长度．下图中有效长度分别为：
填准记牢
NO.2 题组训练 提升能力
甲图：l＝ cd sin β； 乙图：沿 v1 方向运动时，l＝ MN ；沿 v2 方向运动时，l＝0； 丙图：沿 v1 方向运动时，l＝ 2R；沿 v2 方向运动时，l＝0；沿 v3 方向运动时，l＝R.
NO.2 题组训练 提升能力
考点二
导体切割磁感线时产生的感应电动势 E＝Blv的应用
NO.1 梳理主干
1．公式 E＝Blv 的使用条件 (1) 匀强 磁场．(2)B、l、v 三者相互 垂直 ．(3)如不垂直，用公 式 E＝Blvsin θ 求解，θ 为 B 与 v 方向间的夹角． 2．对“瞬时性”的理解
2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通 量的 变化率 成正比． ΔΦ ΔΦ (2)公式：E＝n ，其中 为磁通量的 变化率 ，n 为线圈匝数． Δt Δt
考点一
NO.1 梳理主干
1．对法拉第电磁感应定律的理解 (1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率 ΔΦ 共同决定，而与磁通量 Φ 的大小、变化量 ΔΦ 的大小没有必然 Δt
考点三
对自感现象的理解及应用
1．自感现象
NO.1 梳理主干
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(1)概念： 由于导体本身的 电流 变化而产生的电磁感应现象称为 自感，由于自感而产生的感应电动势叫作 自感电动势 ．
ΔI L (2)表达式：E＝ Δt .
NO.2 题组训练 提升能力
(3)自感系数 L 的影响因素：与线圈的 大小 、形状、匝数 以及是 否有铁芯有关．
考点一
试题
解析
2.(2014· 高考江苏卷)如图所示，一正方形 根据法拉第电磁感应定
NO.1 梳理主干
线圈的匝数为 n，边长为 a，线圈平面与
填准记牢
ΔΦ ΔB· S 律知 E＝n ＝n ， Δt Δt 匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在 Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由 这里的 S 指的是线圈在
考点二
NO.1 梳理主干
填准记牢
2．对“相对性”的理解 E＝Blv 中的速度 v 是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意 速度间的相对关系．
NO.2 题组训练 提升能力
考点二
试题
解析
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NO.2 题组训练 提升能力
1.(2015· 高考海南卷)如图所示，空间有一 匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向 垂直，当它以速度 v 沿与棒和磁感应强度 都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动 势大小为 ε；将此棒弯成两段长度相等且 相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂 直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线 的方向以速度 v 运动时，棒两端的感应电 ε′ 动势大小为 ε′，则 ε 等于( B ) 1 2 A. B． 2 2 C．1 D． 2
NO.2 题组训练 提升能力
考点三
试题
解析
NO.1 梳理主干
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1．(多选)在如图甲、乙所示的电路中，电阻 R 在题图甲所示电路中，灯 A 和自感线圈 L 的电阻值都很小，且小于灯泡 A 和线圈 L 串联，电流相同， 的电阻，接通 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发 断开 S 时，线圈上产生自感 光，则(AD )
设金属棒长度为 l，匀强 磁场的磁感应强度为 B， 根据电磁感应定律得 ε＝ Blv.金属棒弯折后，切割 磁感线运动的有效长度 2 2 变为 l， 故 ε′＝ Blv. 2 2 ε′ 2 因此 ε ＝ ，B 正确． 2
考点二
试题
解析
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NO.2 题组训练 提升能力
2.(2015· 高考全国卷Ⅱ)如图所示，直角三角形 金属框 abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大 小为 B，方向平行于 ab 边向上．当金属框绕 ab 边以角速度 ω 逆时针转动时，a、b、c 三点 的电势分别为 Ua、Ub、Uc.已知 bc 边的长度为 l.下列判断正确的是( C ) A．Ua>Uc，金属框中无电流 B．Ub>Uc，金属框中的 电流方向沿 a－b－c－a 1 2 C．Ubc＝－ Bl ω，金属 2 框中无电流 1 2 D．Uac＝ Bl ω，金属框中电流方向沿 a－c－b 2 －a
2．涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生
感应电流 ，这种电流像水中的漩涡，所以叫涡流．
考点三
1．自感现象的四大特点
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(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化． (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化． (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体． (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓 了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向． 2．断电自感中，灯泡是否闪亮问题 (1)通过灯泡的自感电流大于原电流时，灯泡闪亮． (2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时，灯泡不会闪亮．
NO.2 题组训练 提升能力
3.(多选)(2016· 潍坊高三质检)半径为 a、右端开小 口的导体圆环和长为 2a 的导体直杆，单位长度 的电阻均为 R0.圆环水平固定放置，整个内部区 域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B. 杆在圆环上以速度 v 平行于直径 CD 向右做匀速 直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆 环中心 O 开始，杆的位置由 θ 确定，如图所示， 则( AD)
考点二
反思提升
感应电动势两个Βιβλιοθήκη 式的比较NO.1 梳理主干
填准记牢
公式
ΔΦ E＝n Δt
一个回路
普遍适用
E＝Blv
导体
NO.2 题组训练 提升能力 适用
一段导体
导体切割磁感线
意义
常用于求平均电动势
既可求平均值也可求瞬时值
本质上是统一的，后者是前者的一种特殊情况．但是，当
联系
导体做切割磁感线运动时，用 E＝Blv 求 E 比较方便；当 ΔΦ 穿过电路的磁通量发生变化时， 用 E＝n 求 E 比较方便 Δt