2020版高考物理人教版（山东专用）一轮复习课件：第十章 第2节　法拉第电磁感应定律　自感和涡流 .ppt

第2节 法拉第电磁感应定律 自感和涡流,基础过关,考点研析,素养提升,基础知识,一、法拉第电磁感应定律,基础过关 紧扣教材·自主落实,1.感应电动势 (1)概念:在 中产生的电动势.,电磁感应现象,(2)产生条件:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合 .,磁通量,(3)方向判断:感应电动势的方向用 或 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 成正比.,无关,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,欧姆,(2)下面图示情况,a,b,c,d四段导体两端的感应电动势各为多大?,Ea= ;Eb= ;Ec= ;Ed= .,Blv,Blv,Blv,Blv,lvt,Blvt,Blv,vcos ,vsin ,Blvsin ,4.导线切割磁感线时的反电动势 (1)概念:电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用,我们把这个电动势称为 . (2)作用:反电动势阻碍电动机线圈的转动.,反电动势,二、自感、涡流 1.自感现象 (1)概念:由于导体本身的 变化而产生的电磁感应现象称为自感. (2)自感电动势 定义:在自感现象中产生的感应电动势叫做 . 表达式:E= . L称为自感系数,其大小与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关. (3)作用:阻碍电路中 的变化. 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 ,这种电流像水的旋涡,所以叫涡流.,电流,自感电动势,大小,圈数,电流,感应电流,(1)磁通量变化越大,产生的感应电动势也越大.( ),过关巧练,×,1.思考判断,(2)磁通量变化越快,产生的感应电动势就越大.( ) (3)磁场相对导体棒运动时,导体棒中也能产生感应电动势.( ) (4)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势越大.( ) (5)线圈中的电流越大,自感系数也越大.( ) (6)自感电动势阻碍电流的变化,但不能阻止电流的变化.( ),×,×,2.(2018·广东惠州调研)(多选)如图(甲)所示,面积S=1 m2的导体圆环内通有 垂直于圆平面向里的磁场,磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图(乙)所示(B取向里为正),以下说法正确的是( ) A.环中产生逆时针方向的感应电流 B.环中产生顺时针方向的感应电流 C.环中产生的感应电动势大小为1 V D.环中产生的感应电动势大小为2 V,AC,3.(2019·江苏无锡模拟)如图所示,三个灯泡L1,L2,L3的电阻关系为R1R2R3,电感线圈L的电阻可忽略,D为理想二极管,开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的是( ) A.L1逐渐变暗,L2,L3均先变亮,然后逐渐变暗 B.L1逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗 C.L1立即熄灭,L2,L3均逐渐变暗 D.L1,L2,L3均先变亮,然后逐渐变暗,B,解析:开关S处于闭合状态时,由于R1I2I3,开关S从闭合状态突然断开时,L产生自感电动势,由于二极管的反向截止作用,L2立即熄灭,电感线圈、L1,L3组成闭合回路,L1逐渐变暗,L3先变亮,然后逐渐变暗,选项B正确.,4.如图所示,单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场.求:,(1)第二次与第一次线圈中最大电流之比;,答案:(1)21,(2)第二次与第一次外力做功的最大功率之比;,答案:(2)41,(3)第二次与第一次线圈中产生热量之比.,答案:(3)21,考点一 法拉第电磁感应定律的理解与应用,考点研析 核心探究·重难突破,【典例1】 (2019·安徽合肥校级模拟)(多选)在如图(甲)所示的电路中,螺线管匝数n=1 500匝,横截面积S=20 cm2.螺线管导线电阻r=1.0 ,R1= 4.0 ,R2=5.0 ,C=30F.在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图(乙)所示的规律变化.则下列说法中正确的是( ) A.螺线管中产生的感应电动势为1.2 V B.闭合S,电路中的电流稳定后电容器上极板带正电 C.电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为4×10-2 W D.S断开后,流经R2的电荷量为1.8×10-5 C,AD,审题图示,方法技巧,应用法拉第电磁感应定律注意点,题组训练,1.法拉第电磁感应定律的理解(2019·四川龙泉中学高三月考)(多选)如图所示,半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,磁场区域的半径为r,已知弹性螺旋线圈的电阻为R,线圈与磁场区域共圆心,则以下说法中正确的是( ),BC,2.法拉第电磁感应定律的应用(2016·北京卷,16)如图所示,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,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是( ) A.EaEb=41,感应电流均沿逆时针方向 B.EaEb=41,感应电流均沿顺时针方向 C.EaEb=21,感应电流均沿逆时针方向 D.EaEb=21,感应电流均沿顺时针方向,B,考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算,公式E=Blv的“四性” 1.正交性: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.即导体与v垂直方向上的投影长度.如图中有效长度分别为:,4.相对性:公式中的速度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.,【典例2】 (2017·江苏卷,13)如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻.质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求: (1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I; (2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a; (3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P.,审题指导,反思总结,(1)在应用公式E=Blv求解电动势时,其中“v”为相对于磁场的速度大小. (2)求解切割类电磁感应中电流、安培力、电功、电功率、加速度、动量、动能等物理量时,牛顿运动定律、功能关系、动能定理及直流电路规律同样适用.,题组训练,1.转动切割(2016·全国卷,20)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P,Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( ) A.若圆盘转动的角速度恒定,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的方向流动 C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍,AB,D,考点三 自感和涡流,1.自感现象的四大特点 (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.自感中“闪亮”与“不闪亮”问题,【典例3】 (2019·江西宜春模拟)如图所示,电路中的A,B是两个完全相同的 灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器.当开关S断开与闭合时,关于A,B两灯泡发光情况的说法,其中正确的是( ) A.S刚闭合瞬间,B灯亮一下又逐渐变暗,A灯逐渐变亮 B.S刚闭合瞬间,A灯亮一下又逐渐变暗,B灯逐渐变亮 C.S闭合足够长时间后,A灯泡和B灯泡一样亮 D.S闭合足够长时间后再断开,B灯立即熄灭,A灯逐渐熄灭,B,核心点拨 (1)S刚闭合时,电容器充电,自感线圈阻碍电流增大. (2)S闭合足够长时间后,电容器支路无电流,自感线圈相当于短路.,解析:灯泡A与自感线圈并联,S刚闭合时,由于自感线圈阻碍电流的增大,所以A灯亮一下,然后逐渐熄灭,B灯与电容器并联,由于电容器充电,所以B灯逐渐变亮.故A错误,B正确;S闭合足够长时间后,C中无电流,相当于断路,L相当于短路,所以B灯很亮,而A灯不亮,故C,D错误.,【针对训练】 (2019·山西太原模拟)电磁炉热效率高达90%,炉面无明火,无烟无废气,“火力”强劲,安全可靠,如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是( ) A.当恒定电流通过线圈时,会产生恒定磁场,恒定磁场越强,电磁炉加热效 果越好 B.在锅和电磁炉中间放一纸板,则电磁炉不能起到加热作用 C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅,主要原因是这些材料的导热性 能较差 D.电磁炉通电线圈加交变电流后,在锅底产生涡流,进而发热工作,D,解析:电磁炉是通过锅体中的涡流加热的,而锅体中的涡流是由变化的磁场产生的,所加的电流是交流,不是直流,电流不恒定,故A错误,D正确.在锅和电磁炉中间放一纸板,不会影响电磁炉的加热作用,故B错误.金属锅自身能够产生涡流而直接加热,但陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料,里面不会产生涡流,故C错误.,核心素养,有关现代信息和STS问题中信息题(命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等)是高考命题的重点之一,解题策略是认真审题,挖掘题干给定的信息,灵活运用给定的信息是解题的关键.,素养提升 学科素养·演练提升,【思维拓展】 电磁感应在生活中的应用的有关问题,【示例】 随着科技的不断发展,无线充电已经进入人们的视线.小到手表、手机,大到电脑、电动汽车的充电,都已经实现了从理论研发到实际应用的转化.下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图.关于无线充电,下列说法正确的是( ) A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应” B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电 C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同 D.只要有无线充电底座,所有手机都可以进行无线充电,C,解析:由于题干给定的是无线充电手机利用电磁感应方式,因此其工作原理是电磁感应现象,故A错误;当充电设备通以恒定直流,发射线圈不会产生交变磁场,那么不能够正常使用,故B错误;接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同,故C正确;被充电手机内部有一“接收线圈”,与手机电池相连,当有交变磁场时,则出现感应电动势,而普通手机无此功能,不能够利用无线充电设备进行充电,故D错误.,1.(2017·天津卷,3)如图所示,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始终保持静止,下列说法正确的是( ) A.ab中的感应电流方向由b到a B.ab中的感应电流逐渐减小 C.ab所受的安培力保持不变 D.ab所受的静摩擦力逐渐减小,D,高考模拟,解析:根据楞次定律,感应电流产生的磁场向下,再根据安培定则,可判断ab中感应电流方向从a到b,A错误;磁场变化是均匀的,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势恒定不变,感应电流I恒定不变,B错误;安培力F=BIL,由于I,L不变,B减小,所以ab所受的安培力逐渐减小,根据力的平衡条件,静摩擦力逐渐减小,C错误,D正确.,B,3.(2017·北京卷,19)图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是( ) A.图1中,A1与L1的电阻值相同 B.图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流 C.图2中,变阻器R与L2的电阻值相同 D.图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等,C,解析:图1中,开关S1断开瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗,说明电路稳定时IL1IA1,故RL1RA1,选项A,B错误;图2中,电路稳定后A2与A3的亮度相同,说明两支路电流相等,故R=RL2,选项C正确,闭合S2瞬间,L2对电流的变化起阻碍作用,L2所在支路的电流小于滑动变阻器所在支路的电流,选项D错误.,4.(2016·全国卷,24)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为,上沿相连,两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平.右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上,已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度大小为g.已知金属棒ab匀速下滑.求:,(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小;,答案:(1)mg(sin -3cos ),(2)金属棒运动速度的大小.,点击进入 课时训练,