高考物理复习第十章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2019,高考一轮总复习,物理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十章 电磁感应,第,2,讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流,1/75,过好双基关,2/75,一、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电动势,.,(2),产生条件：穿过回路,发生改变，与电路是否闭合无关,.,(3),方向判断：感应电动势方向用,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大小，跟穿过这一电路,成正比,.,磁通量,楞次定律,磁通量,改变率,3/75,斜率,4/75,3.,导体切割磁感线时感应电动势,(1),导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用,E,求出，式中,l,为导体切割磁感线有效长度；,(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,(,平均速度等于中点位置线速度,l,).,Bl,v,5/75,答案,自测,1,教材,P17,第,1,题改编将闭合多匝线圈置于仅随时间改变磁场中，关于线圈中产生感应电动势和感应电流，以下表述正确是,A.,感应电动势大小与线圈匝数无关,B.,穿过线圈磁通量越大，感应电动势越大,C.,穿过线圈磁通量改变越快，感应电动势越大,D.,感应电流产生磁场方向与原磁场方向一直相同,6/75,二、自感、涡流、电磁阻尼和电磁驱动,1.,自感现象,(1),概念：因为导体本身,改变而产生电磁感应现象称为自感，因为自感而产生感应电动势叫做自感电动势,.,(2),表示式：,E,L,.,(3),自感系数,L,影响原因：与线圈,、形状、,以及是否有铁芯相关,.,电流,大小,匝数,7/75,2.,涡流现象,(1),涡流：块状金属放在,磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生旋涡状感应电流,.,(2),产生原因：金属块内,改变,感应电动势,感应电流,.,3.,电磁阻尼,导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力方向总是,导体相对运动,.,4.,电磁驱动,假如磁场相对于导体转动，在导体中会产生,使导体受到安培力而使导体运动起来,.,改变,磁通量,妨碍,感应电流,8/75,答案,自测,2,(,多项选择,),电吉他中电拾音器基本结构如图,1,所表示，磁体附近金属弦被磁化，所以弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，以下说法正确有,A.,选取铜质弦，电吉他仍能正常工作,B.,取走磁体，电吉他将不能正常工作,C.,增加线圈匝数能够增大线圈中感应电动势,D.,弦振动过程中，线圈中电流方向不停改变,解析,图,1,9/75,解析,铜质弦为非磁性材料，不能被磁化，选取铜质弦，电吉他不能正常工作，,A,项错误；,若取走磁体，金属弦不能被磁化，其振动时，不能在线圈中产生感应电动势，电吉他不能正常工作，,B,项正确；,弦振动过程中，穿过线圈磁通量大小不停改变，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向不停改变，,D,项正确,.,10/75,研透命题点,11/75,1.,求解感应电动势常见情况,命题点一法拉第电磁感应定律了解及应用,基础考点自主悟透,情景图,研究对象,回路,(,不一定闭合,),一段直导线,(,或等效成直导线,),绕一端转动一段导体棒,绕与B垂直轴匀速转动导线框,表示式,E,BL,v,sin,E,NBS,sin,t,12/75,13/75,例,1,轻质细线吊着一质量为,m,0.42 kg,、边长为,L,1 m,、匝数,n,10,正方形线圈，其总电阻为,r,1.,在线圈中间位置以下区域分布着磁场，如图,2,甲所表示,.,磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间改变关系如图乙所表示,.(,g,10 m/s,2,),(1),判断线圈中产生感应电流方向,是顺时针还是逆时针；,答案,解析,图,2,答案,逆时针,解析,由楞次定律知感应电流方向为逆时针方向,.,14/75,(2),求线圈电功率；,答案,解析,答案,0.25 W,解析,由法拉第电磁感应定律得,15/75,(3),求在,t,4 s,时轻质细线拉力大小,.,答案,解析,答案,1.2 N,F,安,F,线,mg,联立解得,F,线,1.2 N.,16/75,拓展延伸,(1),在例,1,中磁感应强度为多少时，细线拉力刚好为,0?,答案,0.84 T,解析,细线拉力刚好为,0,时满足：,F,安,mg,F,安,nBIL,联立解得：,B,0.84 T,答案,解析,17/75,(2),在例,1,中求在,t,6 s,内经过导线横截面电荷量？,答案,3 C,解析,由,q,It,得：,q,0.5,6 C,3 C.,答案,解析,18/75,答案,变式,1,(,天津理综,3),如图,3,所表示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R,.,金属棒,ab,与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下,.,现使磁感应强度随时间均匀减小，,ab,一直保持静止，以下说法正确是,A.,ab,中感应电流方向由,b,到,a,B.,ab,中感应电流逐步减小,C.,ab,所受安培力保持不变,D.,ab,所受静摩擦力逐步减小,图,3,解析,19/75,解析,金属棒,ab,、电阻,R,、导轨组成闭合回路，磁感应强度均匀减小,(,k,为一定值,),，则闭合回路中磁通量减小，依据楞次定律，可知回路中产生顺时针方向感应电流，,ab,中电流方向由,a,到,b,，故,A,错误；,20/75,安培力,F,BIL,，电流大小和金属棒长度不变，磁感应强度减小，则安培力减小，故,C,错误；,导体棒处于静止状态，所受协力为零，对其受力分析，水平方向静摩擦力,F,f,与安培力,F,等大反向，安培力减小，则静摩擦力减小，故,D,正确,.,21/75,答案,变式,2,(,湖北黄冈调研,),如图,4,甲所表示，一个电阻值为,R,、匝数为,n,圆形金属线圈与阻值为,2,R,电阻,R,1,连接成闭合回路,.,线圈半径为,r,1,，在线圈中半径为,r,2,圆形区域内存在垂直于线圈平面向里匀强磁场，磁感应强度,B,随时间,t,改变关系图线如图乙所表示,.,图线与横、纵轴截距分别为,t,0,和,B,0,，导线电阻不计,.,求,0,至t,1,时间内,(1),经过电阻,R,1,电流大小和方向；,图,4,解析,22/75,由楞次定律可得电阻,R,1,上电流方向为从,b,到,a,.,23/75,答案,(2),经过电阻,R,1,电荷量,q,和产生热量,Q,.,解析,解析,经过电阻,R,1,上电荷量,电阻,R,1,上产生热量,24/75,1.,计算：,命题点二导体切割磁感线产生感应电动势,能力考点师生共研,切割方式,感应电动势表示式,垂直切割,E,Bl,v,倾斜切割,EBlvsin，其中为v与B夹角,旋转切割,(,以一端为轴,),E,Bl,2,说明,(1),导体与磁场方向垂直；,(2),磁场为匀强磁场,.,25/75,2.,判断：1),把产生感应电动势那部分电路或导体看成电源内电路，那部分导体相当于电源,.(2),若电路是不闭合，则先假设有电流经过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流方向,.(3),电源内部电流方向是由负极,(,低电势,),流向正极,(,高电势,),，外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低,.,26/75,例,2,(,多项选择,)(,全国卷,20),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,5,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改变图线如图乙所表示,(,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,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,图,5,答案,解析,27/75,依据右手定则及正方向要求可知，磁感应强度方向垂直于纸面向外，选项,C,正确；,28/75,例,3,(,多项选择,)(,全国卷,20),法拉第圆盘发电机示意图如图,6,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,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,图,6,答案,解析,29/75,解析,将圆盘看成无数幅条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流，则当圆盘顺时针,(,俯视,),转动时，依据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心，流过电阻电流方向从,a到,b,，,B,对；,30/75,变式,3,(,安徽理综,19),如图,7,所表示，,abcd,为水平放置平行,“,”,形光滑金属导轨，间距为,l,，导轨间有垂直于导轨平面匀强磁场，磁感应强度大小为,B,，导轨电阻不计,.,已知金属杆,MN,倾斜放置，与导轨成,角，单位长度电阻为,r,，保持金属杆以速度,v,沿平行于,cd,方向滑动,(,金属杆滑动过程中与导轨接触良好,).,则,图,7,答案,解析,31/75,32/75,变式,4,(,新课标全国卷,15),如图,8,，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,逆时针转动时，,a,、,b,、,c,三点电势分别为,U,a,、,U,b,、,U,c,.,已知,bc,边长度为,l,.,以下判断正确是,A.,U,a,U,c,，金属框中无电流,B.,U,b,U,c,，金属框中电流方向沿,abca,C.,U,bc,Bl,2,，金属框中无电流,D.,U,bc,Bl,2,，金属框中电流方向沿,acba,答案,解析,图,8,33/75,解析,金属框,abc,平面与磁场平行，转动过程中磁通量一直为零，所以无感应电流产生，选项,B,、,D,错误,.,转动过程中,bc,边和,ac,边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断,U,a,U,c,，,U,b,I,A1,，即,R,L1,R,A1,，故,A,错；,题图甲中，闭合开关,S,1,，电路稳定后，因为,R,L1,0),随时间改变,.,t,0,时，,P,、,Q,两极板电势相等，两极板间距离远小于环半径,.,经时间,t,，电容器,P,极板,A.,不带电,B.,所带电荷量与,t,成正比,C.,带正电，电荷量是,D.,带负电，电荷量是,图,9,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,66/75,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,67/75,11.,如图,10,所表示，某同学在玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源正极做,“,旋转液体试验，若蹄形磁铁两极间正对部分磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为,B,0.1 T,，玻璃皿横截面半径为,a,0.05 m,，电源电动势为,E,3 V,，内阻,r,0.1,，限流电阻,R,0,4.9,，玻璃皿中两电极间液体等效电阻为,R,0.9,，闭合开关后，当液体旋转时，电压表示数为,1.5 V,，则,A.,由上往下看，液体做顺时针旋转,B.,液体所受安培力大小为,1.5,10,4,N,C.,闭合开关后，液体热功率为,0.81 W,D.,闭合开关,10 s,，液体含有动能是,3.69 J,图,10,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,68/75,解析,因为中心放一个圆柱形电极接电源负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源正极，在电源外部电流由正极流向负极，所以电流由边缘流向中心；玻璃皿所在处磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到安培力沿逆时针方向，所以液体沿逆时针方向旋转，故,A,错误；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,69/75,玻璃皿中两电极间液体等效电阻为,R,0.9,，则液体热功率为,P,热,I,2,R,0.3,2,0.9 W,0.081 W,，故,C,错误；,10 s,末液体动能等于安培力对液体做功，经过玻璃皿电流功率,P,UI,1.5,0.3 W,0.45 W,，所以闭合开关,10 s,，液体含有动能,Ek,W,电流,W,热,(,P,P,热,),t,(0.45,0.081),10 J,3.69 J,，故,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,70/75,12.(,北京海淀重点中学月考,),如图,11,甲所表示，水平面上平行导轨,MN,、,PQ,上放着两根导体棒,ab,、,cd,，两棒间用绝缘丝线系住,.,开始匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度,B,随时间,t,改变如图乙所表示，图线与,t,轴交点为,t,0,.,I,和,F,T,分别表示经过导体棒中电流和丝线拉力,(,不计电流间相互作用,).,则在,t,0,时刻,A.,I,0,，,F,T,0,B.,I,0,，,F,T,0,C.,I,0,，,F,T,0,D.,I,0,，,F,T,0,答案,解析,图,11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,71/75,解析,由题图乙看出，磁感应强度,B,随时间,t,做均匀改变，则穿过回路磁通量随时间也做均匀改变，依据法拉第电磁感应定律可知回路中将产生恒定感应电流，所以,I,0,，但,t,0,时刻,B,0,，两棒都不受安培力，故丝线拉力,F,T,0.,所以,C,正确,.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,72/75,13.,如图,12,所表示，,MN,、,PQ,是两根足够长光滑平行金属导轨，导轨间距为,d,，导轨所在平面与水平面成,角，,M,、,P,间接阻值为,R,电阻,.,匀强磁场方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为,B,.,质量为,m,、阻值为,r,、长度为,d,金属棒放在两导轨上，在平行于导轨拉力作用下，以速度,v,匀速向上运动,.,已知金属棒与导轨一直垂直而且保持良好接触，重力加速度为,g,.,求：,(1),金属棒产生感应电动势,E,；,答案,解析,图,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,答案,Bd,v,解析,依据法拉第电磁感应定律得,E,Bd,v,.,73/75,(2),经过电阻,R,电流,I,；,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,74/75,(3),拉力,F,大小,.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,75/75,