高中物理选修3-2：9-2

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必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应

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3．(2010·全国Ⅰ卷)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下， ． 全国Ⅰ 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下， 全国 大小为4.5× 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸， 大小为 ×10－5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体 流过．设落潮时，海水自西 ， 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体)流过． 设落潮时， 视为导体 流过 向东流，流速为 下列说法正确的是( 向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是 下列说法正确的是 A．电压表记录的电压为5 mV ．电压表记录的电压为 C．河南岸的电势较高 ． 解析： 解析： ) B．电压表记录的电压为9 mV ．电压表记录的电压为 D．河北岸的电势较高 ．
∆Φ (2)公式：E＝ n 公式： ＝ .其中 为线圈的 匝数 ． 其中n为线圈的 公式 其中 ∆t
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2．导体切割磁感线的情形 ． Blv . (1)常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E＝ 常用情况：运动速度 和磁感线方向垂直 和磁感线方向垂直， 常用情况 ＝ (2)导体棒在磁场中转动 导体棒在磁场中转动
E . R＋r ＋
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4．与感应电流的关系：遵守 闭合电路 欧姆定律，即I＝ ．与感应电流的关系： 欧姆定律， ＝
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二、法拉第电磁感应定律 1．法拉第电磁感应定律 ． (1)定律内容： 定律内容： 定律内容 电路中感应电动势的大小， 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． 正比．
A．导体棒的a端电势比 端电势高，电势差Uab在逐渐增大 ．导体棒的 端电势比b端电势高，电势差 端电势比 端电势高 B．导体棒的a端电势比 端电势低，电势差Uab在逐渐增大 ．导体棒的 端电势比b端电势低，电势差 端电势比 端电势低 C．线框cdef中有顺时针方向的电流，电流大小在逐渐增大 ．线框 中有顺时针方向的电流， 中有顺时针方向的电流 D．线框cdef中有逆时针方向的电流，电流大小在逐渐增大 ．线框 中有逆时针方向的电流， 中有逆时针方向的电流
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4．如下图所示，三个相同的金属圆环内存在不同的有界匀强磁场， ．如下图所示，三个相同的金属圆环内存在不同的有界匀强磁场， 虚线表示环的某条直径． 虚线表示环的某条直径．已知所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系 都满足B＝kt，方向如图所示．测得A环中感应电流强度为 ，则B环和 都满足 ＝ ， 方向如图所示． 测得 环中感应电流强度为I， 环和C 环中感应电流强度为 环和 环内感应电流强度分别为( 环内感应电流强度分别为 )
第二讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流
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一、感应电动势 1．概念：在 ．概念： 电磁感应现象 中产生的电动势． 中产生的电动势． (1)感生电动势：由于磁场的变化而激发出感生电场，由感生电场 感生电动势：由于磁场的变化而激发出感生电场， 感生电动势 而产生的感应电动势． 而产生的感应电动势． (2)动生电动势：由于导体在磁场中运动而产生的感应电动势． 动生电动势：由于导体在磁场中运动而产生的感应电动势． 动生电动势 2．条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的 磁通量 ．条件：无论电路是否闭合， 发生变化 ， 电路中就一定有感应电动势． 电路中就一定有感应电动势． 电源 ， 导体的电 3．方向：产生感应电动势的那部分导体就相当于 ．方向： 阻相当于 电源内阻 ，其中电流方向由低电势指向高电势． 其中电流方向由低电势指向高电势．
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三、通电和断电自感的比较 通电自感 断电自感
电路图
器材 要求 现象
A1、A2同规格，R＝RL，L较大 同规格， ＝ 较大
L很大 有铁芯 ，RL≪RA 很大(有铁芯 很大 有铁芯)，
断开时， 闭合瞬间， 灯立即亮起来， 在开关S断开时 突然闪 在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来， 在开关 断开时，灯A突然闪 闭合瞬间 A1灯逐渐变亮，最终一样亮 灯逐渐变亮， 亮一下后再渐渐熄灭
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2.如图所示，由导体棒 和矩形线框 如图所示，由导体棒ab和矩形线框 和矩形线框cdef组成的“10”图案在匀强 组成的“ ” 如图所示 组成的 磁场中一起向右匀速平动，匀强磁场的方向垂直线框平面向里， 磁场中一起向右匀速平动，匀强磁场的方向垂直线框平面向里，磁感应 强度B随时间均匀增大，则下列说法正确的是( 强度 随时间均匀增大，则下列说法正确的是 随时间均匀增大 )
减小，产生自感电动势， 减小，产生自感电动势，阻碍了 电流的减小， 电流的减小，使电流继续存在一 段时间； 断开后， 段时间；在S断开后，通过 的电 断开后 通过L的电 流反向通过电灯A， 流反向通过电灯 ，且由于 RL≪RA，使得流过A灯的电流在 使得流过 灯的电流在 开关断开瞬间突然增大， 开关断开瞬间突然增大，从而使 A灯的发光功率突然变大 灯的发光功率突然变大
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解析： 解析 ：
本题考查电磁感应现象和楞次定律．对导体棒ab由右手 本题考查电磁感应现象和楞次定律 ． 对导体棒 由右手
定则可判断a端电势高， 可知， 定则可判断 端电势高，由 E＝Blv可知，因为磁感应强度均匀增大，所 端电势高 ＝ 可知 因为磁感应强度均匀增大， 以 Uab变大，故选项A对，B错； 对矩形线框cdef，由楞次定律可判断， 变大， 故选项 对 错 对矩形线框 ， 由楞次定律可判断， 感应电流的方向为逆时针方向，但由于磁感应强度是均匀增大，所以感 感应电流的方向为逆时针方向，但由于磁感应强度是均匀增大， 应电流是恒定的，不会增大，所以选项 、 都不对 难度中等． 都不对． 应电流是恒定的，不会增大，所以选项C、D都不对．难度中等． 答案： 答案： A
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∆Φ 二、公式 E＝n 与 E＝Blv 的区别与联系 ＝ ＝ ∆t E＝n ＝
区 别
∆Φ ∆t
E＝BLv ＝ 回路中做切割磁感线运动的那部分 导体 只适用于导体切割磁感线运动的情 况
研究 闭合回路 对象 适用 对任何电磁感应现象 范围 普遍适用
∆Φ (1)E＝Blv 可由 E＝n 推导出来． ＝ 推导出来． ＝ ∆t 联系 ∆Φ (2)对于公式 E＝n ， ∆t→0 时， 即为瞬时感应电动势． 对于公式 ＝ E 即为瞬时感应电动势． 当 → ∆t (3)在 B、l、v 三者均不变时，两公式均可求 ∆t 时间内的平 在 、 、 三者均不变时， 均感应电动势. 均感应电动势
)
A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势 ．当线圈中电流不变时， B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电 ．当线圈中电流反向时， 流的方向相反 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流 ．当线圈中电流增大时， 的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流 ．当线圈中电流减小时， 的方向相反
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的推广应用． 的推广应用．
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一、对公式E＝Blv的理解 对公式 ＝ 的理解 1．E＝Blvsin θ中的 若为瞬时速度，则算出的 为瞬时电动势，当 ． ＝ 中的v若为瞬时速度 为瞬时电动势， 中的 若为瞬时速度，则算出的E为瞬时电动势 v为平均速度时，算出的就是平均电动势． 为平均速度时，算出的就是平均电动势． 为平均速度时 2．E＝Blvsin θ中的 为有效切割长度，即导体在与v垂直方向上的 ． ＝ 中的l为有效切割长度，即导体在与 垂直方向上的 中的 为有效切割长度 投影长度，如图中导体的有效长度l分别为： 投影长度，如图中导体的有效长度 分别为： 分别为 甲：l＝cd·sin β(容易错认为 ＝ab·sin β)． 容易错认为l＝ ＝ 容易错认为 ． 方向运动时， ＝ 方向运动时， ＝ 乙：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0. ；
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2．涡流 ． 当线圈中的电流发生变化时， 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 ，这种电流像水的旋涡所以叫做涡流． 这种电流像水的旋涡所以叫做涡流．
(1)电磁阻尼： 电磁阻尼： 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时， 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力 ，安培力 的方向总是 阻碍 导体的运动． 导体的运动． (2)电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生 电磁驱动：如果磁场相对于导体运动， 感应电流 电磁驱动 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来． 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来． 电磁驱动 的原理工作的． 的原理工作的． 交流感应电动机就是利用 (3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了 楞次定律 电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了
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通电自感
断电自感 断开开关S时 流过线圈 的电流 断开开关 时，流过线圈L的电流
由于开关闭合时， 由于开关闭合时，流过电 感线圈的电流迅速增大， 感线圈的电流迅速增大， 原因 使线圈产生自感电动势， 使线圈产生自感电动势， 阻碍了电流的增大， 阻碍了电流的增大，使流 过A1灯的电流比流过 2灯 灯的电流比流过A 的电流增加得慢 能量转 化情况
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A．图①中，回路产生的感应电动势恒定不变 ． B．图②中，回路产生的感应电动势一直在变大 ． C．图 ③中 ，回路在 ～t1时间内产生的感应电动势小于在 1 ～t2时 ． 回路在0～ 时间内产生的感应电动势小于在t 间内产生的感应电动势 D．图④中，回路产生的感应电动势先变小再变大 ． 答案： 答案： D
∆I (2)表达式：E＝ L 表达式： ＝ . 表达式 ∆t
(3)自感系数 自感系数L 自感系数 形状、 ①相关因素：与线圈的大小 、形状、 匝数 以及是否有 铁芯 有 相关因素： 关． ②单位：亨利(H,1 mH＝10－3 H,1 µH＝10－6 H)． 单位：亨利 ＝ ＝ ．
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电能转化为磁场能
磁场能转化为电能
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1.穿过闭合回路的磁通量 随时间 变化的图象分别如下图①～④所 穿过闭合回路的磁通量Φ随时间 变化的图象分别如下图① 穿过闭合回路的磁通量 随时间t变化的图象分别如下图 示．下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是( 下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是 )
A．IB＝I，IC＝0 ． ， C．IB＝2I，IC＝2I ． ， 答案： 答案： D
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B．IB＝I，IC＝2I ． ， D．IB＝2I，IC＝0 ． ，
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5．(2010·海南卷 下列说法正确的是 ． 海南卷)下列说法正确的是 海南卷 下列说法正确的是(
导体棒以端点为轴， 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 1 1 生感应电动势E＝ 平均速度等于中点位置线速度 ． 生感应电动势 ＝Bl v ＝ Bl2ω (平均速度等于中点位置线速度 lω)． 2 2
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三、自感和涡流 1．自感现象 ． 电流 变化而产生的电磁感应现象称为自 (1)概念：由于导体本身的 概念： 概念 感，由于自感而产生的感应电动势叫做 自感电动势．
可知A项错 由E＝BLv＝4.5×10－5×100×2＝9×10－3 (V)可知 项错 ＝ ＝ × × ＝ × 可知
项正确． 项错误， 项正 误，B项正确．再由右手定则可判断河北岸电势高，故C项错误，D项正 项正确 再由右手定则可判断河北岸电势高， 项错误 确． 答案： 答案： BD
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