高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題十 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感課件

上傳人:無(wú)*** 文檔編號(hào):48654469 上傳時(shí)間:2022-01-13 格式:PPT 頁(yè)數(shù):29 大?。?48KB
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1、第 2 講 法拉第電磁感應(yīng)定律自感考點(diǎn) 1法拉第電磁感應(yīng)定律1法拉第電磁感應(yīng)定律磁通量的變化率(1)內(nèi)容:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟_成正比(2)表達(dá)式:_,其中 n 為線圈的匝數(shù)tEn(3)公式的變形當(dāng)線圈面積 S 不變,垂直于線圈平面的磁場(chǎng) B 發(fā)生變化時(shí),En SB .t當(dāng)磁場(chǎng) B 不變,垂直于磁場(chǎng)的線圈面積 S 發(fā)生變化時(shí),EnBSt.2導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)表達(dá)式:EBLvsin.BLv(2)當(dāng) B、L、v 三者兩兩垂直時(shí):E_.注意:以上兩式是由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出來(lái)的特殊情況,因此只適用于計(jì)算部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2、大小式中為 B 和 v 的方向夾角,L 為切割磁感線的有效長(zhǎng)度3兩個(gè)公式的區(qū)別平均瞬時(shí)有當(dāng)磁通量的變化率是恒定不變時(shí),算出的才是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)(2)EBLvsin常用于計(jì)算_電動(dòng)勢(shì)若 v 為平均速度,算出的就是平均電動(dòng)勢(shì).【跟蹤訓(xùn)練】1在我國(guó)的某港口使用天車吊運(yùn)集裝箱,若豎直吊掛集裝箱的鋼絲繩長(zhǎng)為 L,且正吊著貨物以速度 v 由西向東運(yùn)行若此地地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,其方向與水平面的夾角為,則此鋼絲繩產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為() BA.上端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLvsinB.上端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLvcosC.下端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLv

3、sinD.下端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正極,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為BLvcos2如圖 1021 甲所示,A、B 是兩個(gè)同心圓,半徑之比RARB2 1,A、B 是由相同材料、粗細(xì)一樣的導(dǎo)體做成的,小圓 B 外無(wú)磁場(chǎng),B 內(nèi)磁場(chǎng)的變化如圖乙所示,求 A、B 中電流大小之比(不計(jì)兩圓中電流形成磁場(chǎng)的相互作用)圖 1021即 A、B 中電流大小之比為 2 1.考點(diǎn) 2自感和渦流電磁感應(yīng)1自感現(xiàn)象:自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,它是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化時(shí)而產(chǎn)生的_現(xiàn)象自感現(xiàn)象遵循電磁感應(yīng)的所有規(guī)律阻礙相反相同2自感電動(dòng)勢(shì)的方向:由楞次定律知,自感電動(dòng)勢(shì)總是_原來(lái)導(dǎo)體中電流的變化當(dāng)回路中的電流增加時(shí),自感電動(dòng)

4、勢(shì)和原來(lái)電流的方向_;當(dāng)回路中的電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)和原來(lái)電流的方向_自感對(duì)電路中的電流變化有_作用,使電流不能_突變延遲3自感系數(shù) L:它由線圈_的性質(zhì)決定線圈越長(zhǎng),單位長(zhǎng)度上線圈的匝數(shù)越多,橫截面積越大,它的自感系數(shù)越_線圈中插入鐵芯,自感系數(shù)會(huì)增大很多自感系數(shù)的單位是_本身大亨(H)啟動(dòng)器4自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止產(chǎn)生瞬時(shí)高壓降壓限流(1)應(yīng)用:如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器,無(wú)線電設(shè)備中和電容器一起組成的振蕩電路等日光燈電路是由啟動(dòng)器、鎮(zhèn)流器和燈管組成的_在日光燈啟動(dòng)時(shí)起到開關(guān)作用,正常工作時(shí)斷開;鎮(zhèn)流器的作用是在燈開始點(diǎn)亮?xí)r起_的作用,在日光燈正常發(fā)光時(shí)起_作用(2)防止:制作精密電阻時(shí),采用

5、_繞法,防止自感現(xiàn)象的發(fā)生,減小因自感而造成的誤差5渦流:塊狀金屬在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),或者處在變化的磁場(chǎng)中,金屬塊內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在整塊金屬內(nèi)部自成閉合回路,叫做_雙線渦流A合上開關(guān) S 接通電路時(shí),L2 先亮 L1 后亮,最后一樣亮B合上開關(guān) S 接通電路時(shí),L1 和 L2 始終一樣亮C斷開開關(guān) S 切斷電路時(shí),L2 立即熄滅,【跟蹤訓(xùn)練】3如圖 1022 所示的電路中,L1、L2 為完全相同的燈泡,線圈 L 的電阻忽略不計(jì)下列說(shuō)法中正確的是()L1 過(guò)一會(huì)兒才熄滅D斷開開關(guān) S 切斷電路時(shí),L1、L2 同時(shí)立即熄滅圖 1022解析:接通電路時(shí),由于線圈的自感作用,L1 支路相當(dāng)于斷路

6、,電流增大得慢,L1 后亮;穩(wěn)定后,線圈的作用消失,又相當(dāng)于短路,L1、L2 并聯(lián),亮度一樣;斷開開關(guān),都過(guò)一會(huì)兒才熄滅答案:A4(雙選)如圖 1023 所示,A、B 為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑,但用不同材料制成的圓管,豎直固定在相同高度兩個(gè)相同的磁性小球,同時(shí)從 A、B 管上端的管口無(wú)初速度釋放,穿過(guò) A 管的小球比穿過(guò) B 管的小球先落到地面,下面對(duì)于兩管的描述中可能正確的是()AA 管是用塑料制成的,B 管是用銅制成的BA 管是用鋁制成的,B 管是用膠木制成的CA 管是用膠木制成的,B 管是用塑料制成的DA 管是用膠木制成的,B 管是用鋁制成的圖 1023解析:磁性小球穿過(guò)銅管或鋁管時(shí)

7、,管中產(chǎn)生感應(yīng)電流,又據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙小球的下落;而當(dāng)小球穿過(guò)塑料管或膠木管時(shí),管中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,小球做自由落體運(yùn)動(dòng)故選項(xiàng) A、D 正確答案:AD熱點(diǎn) 1法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用【例 1】(2010 年江蘇卷)一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁場(chǎng)方向垂直,先保持線框的面積不變,將磁感應(yīng)強(qiáng)度在 1 s 時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍,接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,在 1 s 時(shí)間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半.先后兩個(gè)過(guò)程中,線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為()A12B1C2D4答案:B利用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式 EBLv 計(jì)算時(shí),L 應(yīng)是等效長(zhǎng)度,即垂直切割磁感線的長(zhǎng)度.

8、解析:本題考查電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用小相等,選B.D感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值 E Bav【觸類旁通】1(雙選)如圖 1024 所示,一導(dǎo)線彎成半徑為 a 的半圓形閉合回路虛線 MN 右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于回路所在的平面回路以速度 v 向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),直徑 CD 始終與 MN 垂直從 D 點(diǎn)到達(dá)邊界開始到 C 點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是()A感應(yīng)電流方向不變BCD 段直線始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值 E2Bav14圖 1024解析:在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)閉合電路的磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虿蛔?,A 正確根據(jù)左手定則可以判斷,CD

9、段受安培力向下,B 錯(cuò)誤當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí),等效長(zhǎng)度最大為 a,答案:AD熱點(diǎn) 2與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相關(guān)的問(wèn)題【例 2】(2011 年廣雅中學(xué)模擬)兩根相距為 L 的足夠長(zhǎng)的平行金屬直角導(dǎo)軌 MNP 與 MNP 如圖 1025 所示那樣放置,MN 與 MN在同一水平面內(nèi),NP 與 NP沿豎直方向水平金屬細(xì)桿 ab、cd 分別與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,cd 桿質(zhì)量為 m、與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,導(dǎo)軌電阻不計(jì),回路總電阻為 R.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng) ab 桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下以某一速度沿導(dǎo)軌勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí),cd 桿恰好豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)重力加

10、速度為 g.求:(1)通過(guò) cd 桿的電流大小和方向;(2)ab 桿向左勻速運(yùn)動(dòng)的速度 v 多大?圖 1025答題規(guī)范解:(1)cd 桿向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè) cd 桿與導(dǎo)軌的摩擦力為 fcd,安培力為 Fcd,有mgfcdfcdFcdFcdBIL由式得通過(guò) cd 桿的電流備考策略:本類題的最大的特點(diǎn)是電磁學(xué)與力學(xué)知識(shí)相結(jié)合.注意:(1)受力分析,如重力、支持力、摩擦力、安培力等;找出關(guān)鍵信息,如“靜止”、“勻速”、“勻加速”等,建立方程.(2)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,找出每個(gè)過(guò)程的物理關(guān)系式.(3)功能關(guān)系的熟練運(yùn)用,如重力、安培力、摩擦力等做功情況,以及與之對(duì)應(yīng)的能量變化關(guān)系.【觸類旁通】2(雙選,20

11、11 年珠海模擬)如圖 1026 所示,間距為 L的平行金屬導(dǎo)軌上有一電阻為 r 的金屬棒 ab 與導(dǎo)軌接觸良好導(dǎo)軌一端連接電阻 R,其他電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,金屬AC棒 ab 以速度 v 向右做勻速運(yùn)動(dòng),則()A回路中電流為逆時(shí)針?lè)较駼電阻 R 兩端的電壓為 BLvCab 棒受到的安培力的方向向左Dab 棒中電流大小為BLvr圖 1026易錯(cuò)點(diǎn)忽略公式 EBLv 應(yīng)用的條件【例題】如圖 1027 所示,長(zhǎng)為 6 m 的導(dǎo)體 MN 在磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0.1 T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以 MN 上的一點(diǎn) O 為軸,沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)角速度5 rad/s,O 點(diǎn)距 M 端為 2 m,求MN 的電勢(shì)差圖

12、 1027錯(cuò)解分析:有的同學(xué)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 EBLv 和vL 得出 EBL2斷路時(shí)導(dǎo)體端電壓等于電動(dòng)勢(shì)得 UNOENOBNO28 VUMOEMOBMO22 V所以 UMNUMUNUMUO(UNUO)UMOUNO6 V.出錯(cuò)的原因是因?yàn)椴磺宄ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律的導(dǎo)出公式EBLv 是有條件的它適用于導(dǎo)體平動(dòng)且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況,不符合本題的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,本題用錯(cuò)了公式正確解析:因?qū)w繞 O 點(diǎn)旋轉(zhuǎn),則 NO 段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為指點(diǎn)迷津:由于法拉第電磁感應(yīng)定律 EBLv 適用于導(dǎo)體平動(dòng)且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況,故可將轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平動(dòng)問(wèn)題作等效處理.因?yàn)?vL,可以用導(dǎo)體中點(diǎn)的速度平動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等效于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的【糾錯(cuò)強(qiáng)化】1如圖 1028 所示,在跟勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)放置一個(gè)折成銳角的裸導(dǎo)線 MON,MON.在它上面擱置另一根與 ON 垂直的導(dǎo)線 PQ,PQ 緊貼 MO、ON 并以平行于 ON 的速度 v 從頂角 O 開始向右勻速滑動(dòng),設(shè)裸導(dǎo)線 MON 和導(dǎo)線 PQ單位長(zhǎng)度的電阻為 R0,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,求回路中的感應(yīng)電流圖 1028

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