高考物理复习专题九电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第2讲 法拉第电磁感应定律,自感,1/36,R,r,考点 1,法拉第电磁感应定律,1.感应电动势,电磁感应现象,电源,(1)感应电动势：在_中产生电动势.产生感,应电动势那部分导体就相当于电源，导体电阻相当于_,_.,(2)感应电流与感应电动势关系：遵照_ 定,律，即,I,E,.,闭合电路欧姆,内阻,2/36,2.法拉第电磁感应定律,磁通量改变率,(1)内容：在电磁感应现象中，电路中感应电动势大小，,跟_成正比.,E,n,t,(2)表示式：_，其中,n,为线圈匝数.,(3)公式变形,当线圈面积,S,不变，垂直于线圈平面磁场,B,发生改变,时，,E,_.,n,S,B,t,当磁场,B,不变，垂直于磁场线圈面积,S,发生改变时，,E,_.,n,B,S,t,3/36,3.导体切割磁感线时产生感应电动势,(1)表示式：,E,Bl,v,sin,.,Bl,v,(2)当,B,、,l,、,v,三者两两垂直时：,E,_.,注意：,以上两式是由法拉第电磁感应定律推导,出来特,殊情况，所以只适合用于计算部分导体在匀强磁场中做切割磁感,线运动时感应电动势大小.,有效长度,式中,为,B,和,v,方向夹角，,l,为切割磁感线_.,4/36,4.两个公式区分,平均,平均,瞬时,(1),E,n,t,惯用于计算在,t,时间内_电动势.只有,当磁通量改变率是恒定不变时，算出才是瞬时电动势.,(2),E,Bl,v,sin,，若,v,为平均速度，算出就是_电,动势，若,v,为瞬时速度，算出就是_电动势.,5.导体转动切割磁感线产生感应电动势,当长度为,l,导体在垂直于磁场平面内，绕一端以角速度,匀速转动时，切割磁感线产生感应电动势,E,_.,5/36,6.感应电量：平行闭合线圈匝数为,n,，在,t,时间内闭合,电路磁通量改变量为,，回路总电阻为,R,，则经过电路中某,一横截面电量,q,_.,n,R,6/36,2.自感电动势,E,L,.,考点,2,自感和涡流,1.自感现象：是因为导体本身电流发生改变时而产生,_现象.因为自感而产生电动势叫做自感电动势.,I,t,电磁感应,3.自感系数,L,与线圈_、形状、_以及是否有,铁芯相关，单位是_.,大小,圈数,亨利(H),4.涡流：块状金属在磁场中运动，或者处于改变磁场中，,金属块内部会产生感应电流，这种电流在整块金属内部自成闭,合回路，叫做_.,涡流,7/36,【基础自测】,1.如图 9-2-1 所表示，在竖直向下匀强磁场中，将一水平放,置金属棒,ab,以水平初速度,v,0,抛出，设在整个过程中棒方,向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生,感应电,动势大小改变情况是(,),图 9-2-1,A.越来越大,B.越来越小,C.保持不变,D.无法判断,答案：,C,8/36,2.无线充电技术中使用受电线圈示意图如图 9-2-2 所表示，,线圈匝数为,n,，面积为,S,.若在,t,1,到,t,2,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,B,1,均匀增加到,B,2,，则该段时间线圈两端,a,和,b,之间电势差,a,b,(,),A.恒为,nS,(,B,2,B,1,),t,2,t,1,B.从 0 均匀改变,到,nS,(,B,2,B,1,),t,2,t,1,C.恒为,nS,(,B,2,B,1,),t,2,t,1,D.从 0 均匀改变,到,nS,(,B,2,B,1,),t,2,t,1,图 9-2-2,答案：,C,9/36,3.(,多项选择，,201,5,年新课标,卷,)1824,年，法国科学家阿拉果,完成了著名“圆盘试验”.试验中将一铜圆盘水平放置，在其,中心正上方用柔软细线悬挂一枚能够自由旋转磁针，如图,9-2-3 所表示，试验中发觉，当圆盘在磁针磁场中绕过圆盘中心,竖直轴旋转时，磁针也伴随一起转动起来，但略有滞后.以下,说法正确是(,),图 9-2-3,10/36,A.圆盘上产生了感应电动势,B.圆盘内涡电流产生磁场造成磁针转动,C.在圆盘转动过程中，磁针磁场穿过整个圆盘磁通,量发生了改变,D.圆盘中自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产,生磁场造成磁针转动,答案：,AB,11/36,4.(,年北京卷,),如图,9-2-,4 所表示，匀强磁场中有两个导体,圆环,a,、,b,，磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度,B,随时间,均匀增大.两圆环半径之比为 21，圆环中产生感应电动势分,别为,E,a,和,E,b,.不考虑两圆环间相互影响.以下说法正确是,(,),图 9-2-4,A.,E,a,E,b,41，感应电流均沿逆时针方向,B.,E,a,E,b,41，感应电流均沿顺时针方向,C.,E,a,E,b,21，感应电流均沿逆时针方向,D.,E,a,E,b,21，感应电流均沿顺时针方向,答案：,B,12/36,热点,1,法拉第电磁感应定律简单应用,【典题,1,】,(,年安徽合肥高三检测,),在半径为,r,、,电阻为,R,圆形导线框内，以直径为界，左右两侧分别存在着方向如,图 9-2-5 甲所表示匀强磁场，以垂直于纸面向外磁场为正，,两部分磁场磁感应强度,B,随时间,t,改变规律分别如图乙所,示.则 0,t,0,时间内，导线框中(,),13/36,乙,甲,图,9-2-5,A.感应电流方向为顺时针,B.感应电流方向为逆时针,C.感应电流大小为,3,r,2,B,0,t,0,R,D.感应电流大小为,2,r,2,B,0,t,0,R,14/36,解析：,依据楞次定律可知，左边导线框感应电流是顺,时针，而右边导线框感应电流，也是顺时针，则整个导线,框感应电流方向顺时针，故 A 正确，B 错误；由法拉第电磁,感应定律知，因磁场改变，造成导线框内产生感应电动势，,结合题意可知，产生感应电动势恰好是二者之和，即为,E,答案：,A,15/36,热点,2,导体切割磁感线产生感应电动势计算,热点归纳,1.,E,Bl,v,三个特征：,(1)正交性：本公式要求磁场为匀强磁场，而且,B,、,l,、,v,三,者相互垂直.,(2)有效性：公式中,l,为导体切割磁感线有效长度.如图,9-2-6 中，导体棒有效长度为,ab,间距离.,图,9-2-6,(3),相对性：,E,Bl,v,中速度,v,是导体相对磁场速度，若,磁场也在运动，应注意速度,间相对关系,.,16/36,2.导体转动切割磁感线：,当导体在垂直于磁场平面内，绕一端以角速度匀速转动,图 9-2-7,17/36,公式,E,n,t,E,Bl,v,区,别,研究,对象,闭合回路,回路中做切割磁感线运动,那部分导体,研究,内容,求是 t 时间内平均,感应电动势，E 与某段时,间或某个过程对应,(1)若 v 为瞬时速度，则求,是瞬时感应电动势,(2)若 v 为平均速度，则求,是平均感应电动势,适用,范围,对任何电路普遍适用,只适适用于导体垂直于匀强,磁场做切割磁感线运动,18/36,(续表),19/36,考向,1,公式了解,【典题,2,】,(,多项选择，,年新课标,卷,),两条平行虚线间存,在一匀强磁场，磁感应强度,方向与纸面垂直,.边长为 0.1 m、总,电阻为 0.005 正方形导线框,abcd,位于纸面内，,cd,边与磁场,边界平行，如图 9-2-8 甲所表示.已知导线框一直向右做匀速直线,运动，,cd,边于,t,0 时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变,化图线如图乙所表示(感应电流方向为顺时针时，感应电动势,取正).以下说法正确是(,),20/36,甲,乙,图,9-2-8,A.磁感应强度大小为 0.5 T,B.导线框运动速度大小为 0.5 m/s,C.磁感应强度方向垂直于纸面向外,D.在,t,0.4 s 至,t,0.6 s 这段时间内，导线框所受安培力,大小为 0.1 N,21/36,解析：,由,E,-,t,图象可知，线框经过 0.2 s 全部进入磁场，则,E,BL,v,可知，,B,0.2 T，选项 A 错误；依据楞次定律可知，磁,感应强度方向垂直于纸面向外，选项 C 正确；在,t,0.4 s 至,t,所受安培力大小为,F,BIL,0.04 N，选项 D 错误.,答案：,BC,22/36,时，棒两端感应电动势大小为,E,，则,考向,2,有效切割长度了解,【典题,3,】,如图,9-,2-9 所表示，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,都垂直方向运动时，棒两端感应电动势大小为,E,，将此棒,弯成两段长度相等且相互垂直折弯，置于与磁感应强度相垂,直平面内，当它沿两段折线夹角平分线方向以速度,v,运动,E,E,等于(,),图 9-2-9,23/36,答案：,B,方法技巧：,本题关键要准确了解公式,E,Bl,v,中,l,含义，,知道,l,是有效切割长度，即速度垂直方向上金属棒长度,.,24/36,考向,3,导体棒转动切割磁感线产生感应电动势问题,【典题,4,】,(,多项选择，,年新课标,卷,),法拉第圆盘发电机,示意图如图,9-,2-10 所表示.铜圆盘安装在竖直铜轴上，两铜片,P,、,Q,分别与圆盘边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上,匀强磁场,B,中.圆盘旋转时，关于流过电阻,R,电流，以下说法,正确是(,),图 9-2-10,25/36,A.若圆盘转动角速度恒定，则电流大小恒定,B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿,a,到,b,方,向流动,C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生改变，则电流方,向可能发生改变,D.若圆盘转动角速度变为原来 2 倍，则电流在,R,上,热功率也变为原来 2 倍,26/36,解析：,将圆盘看成由无数辐条组成，各辐条都在切割磁感,线，从而产生感应电动势，出现感应电流，当圆盘顺时针转动,时(从上往下看)，依据右手定则可判断，圆盘上感应电流从边,缘向中心，流过电阻,R,电流方向从,a,到,b,，B 正确；由法拉,故 A 正确，C 错误；当角速度,变为原来 2 倍时，感应电动,流在,R,上热功率,P,I,2,R,变为原来 4 倍，D 错误.,答案：,AB,27/36,易错提醒：,公式,E,Bl,v,应用是有条件，它适用,于导体,平动且速度方向垂直于磁感线方向特殊情况，对于这种导体,棒转动切割磁感线产生感应电动势情况，导体各部分速度,不一样，本公式不再适用,.,28/36,种类,通电自感,断电自感,自感,电路,器材,规格,L,1,、L,2,灯同规格，,R,R,L,，,L,较大,L,很大(有铁芯),热点,3,考向,1,涡流、电磁阻尼、自感现象了解及应用,通电自感与断电自感现象对比,热点归纳,1.两种自感现象比较：,29/36,种类,通电自感,断电自感,自感,现象,在S闭合瞬间，L2灯马上亮起来，L1灯逐步变亮，最终一样亮,在开关S断开时，L灯渐渐熄灭,产生,原因,开关闭合时，流过线圈电流快速增大，使线圈产生自感电动势，妨碍了电流增大，流过L1灯电流比流过L2灯电流增加得慢,断开开关S时，流过线圈L电流减小，自感电动势妨碍电流减小，使电流继续存在一段时间.在S断开后，经过L电流反向经过L灯，L灯不会马上熄灭，若RLRL，原来电流ILIL，则L灯熄灭前要闪亮一下，若RLRL，自感电流ILIL，则L灯逐步熄灭，不再闪亮一下,(,续表,),30/36,种类,通电自感,断电自感,等效,了解,自感线圈作用相当于一个,阻值无穷大电阻短时间内,减小为零(或减小为自感线,圈直流电阻),自感线圈作用相当于一个瞬,时电源(电源电动势在短时间内,减小为零),能量,转化,电能转化为磁场能,磁场能转化为电能,(,续表,),31/36,2.自感电动势作用是妨碍电流改变，但自感电动势只,是延缓了过程进行，不能使过程停顿，更不能使过程反向.,3.自感线圈中电流增大时，自感电动势妨碍电流增大，,电流减小时，自感电动势妨碍电流减小.发生自感现象瞬,间，线圈中电流大小和方向不变，即电流不发生“突变”.,32/36,【典题,5,】,(,年北京卷,),演示自感现象两个电路图如,图 9-2-11 甲和乙所表示，,L,1,和,L,2,为电感线圈.试验时，断开开关,S,1,瞬间，灯 L,1,突然闪亮，随即逐步变暗；闭合开关 S,2,，灯 L,2,逐步变亮，而另一个相同灯 L,3,马上变亮，最终 L,2,与 L,3,亮,度相同.以下说法正确是(,甲,乙,),图,9-2-11,33/36,A.图甲中，L,1,与,L,1,电阻值相同,B.图甲中，闭合开关 S,1,，电路稳定后，L,1,中电流大于,L,1,中电流,C.图乙中，滑动变阻器,R,与,L,2,电阻值相同,D.图乙中，闭合开关 S,2,瞬间，,L,2,中电流与滑动变阻器,R,中,电流相等,答案：,C,34/36,考向,2,对电磁阻尼考查,【典题,6,】,(,年新课标,卷,),扫描隧道显微镜(STM)可用,来探测样品表面原子尺度上形貌.为了有效隔离外界振动对,STM 扰动，在圆底盘周围沿其径向对称地安装若干对紫铜薄,板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图 9-2-12 所表示.无扰,动时，按以下四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，,对于紫铜薄板上下及左右振动衰减最有效方案是(,),35/36,图 9-2-12,A,B,C,D,答案：,A,36/36,