《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习课件：第10单元 电磁感应 第27讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流 .ppt

教材知识梳理考点互动探究教师备用习题,一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)定义:在 中产生的电动势. (2)产生条件:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合无关. (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回路的 成正比. (2)公式:E= .,电磁感应现象,磁通量,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,二、自感和涡流 1.自感现象 (1)由于导体本身的电流发生变化时而产生的 现象.由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势. (2)自感电动势E= . (3)自感系数L与线圈的大小、形状、圈数、是否有铁芯等有关,单位是 . 2.涡流:块状金属在磁场中运动,或者处在变化的磁场中,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,叫作 .,电磁感应,亨利,涡流,【辨别明理】(1)穿过线圈的磁通量变化越快,产生的感应电动势越大. ( ) (2)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大. ( ) (3)对于同一线圈,电流变化越快,线圈中的自感电动势越大. ( ) (4)法拉第发现了电磁感应现象之后不久,他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机,如图27-1甲所示.图乙是这个 圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘 正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的 边缘接触.使铜盘转动,电阻R中就有电流通过. 试说明圆盘 发电机的原理.,图27-1,(1)() (2)(×) (3)() (4)如图所示,圆盘中任意一根半径CD都在切割磁感线,此半径可以看成一个电源,根据右手定则可以判断,D点的电势比C点高,也就是说,圆盘边缘上的电势比圆心电势高,在C、D之间接上用电器,转动的圆盘就 可以为用电器供电.,考点一 法拉第电磁感应定律的理解和应用,例1 2015·重庆卷 图27-2为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S.若在t1到t2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B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差a-b ( ),图27-2,答案 C,变式题 (多选)2018·沧州一中模拟 线圈所围的面积为0.1 m2,线圈电阻为1 ,规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图27-3甲所示,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,则下列说法正确的是 ( ) A.在05 s时间内,I的最大值为0.01 A B.在第4 s末,I的方向为逆时针 C.前2 s内,通过线圈某截面的总电荷量为0.01 C D.第3 s内,线圈的发热功率最大,图27-3,答案 ABC, 要点总结,考点二 导体棒切割磁感线引起的感应电动势的计算,例2 如图27-4所示,abcd为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨,间距为l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,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,单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行 于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良 好),则 ( ),图27-4,答案 B, 题根分析,分析导体棒切割磁感线产生的感应电动势时应注意,一是导体棒切割磁感线有平动切割和转动切割两种,二是要将其与根据法拉第电磁感应定律计算的感应电动势区别开. (1)E=Blv的三个特性 正交性:本公式要求磁场为匀强 磁场,而且B、l、v三者互相垂直. 有效性:公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度.图27-5中,导体棒的有效长度为a、b间的距离.,图27-5,图27-6, 变式网络,变式题1 (多选)2016·全国卷 法拉第圆盘发电机的示意图如图27-7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,图27-7,答案 AB,变式题2 (多选)2018·浏阳模拟 如图27-8所示,一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路,虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面,回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列说法中正确的是 ( ) A.感应电流方向为逆时针方向 B.CD段直导线始终不受安培力 C.感应电动势的最大值E=Bdv,图27-8,答案 AD,变式题3 如图27-9所示,两根光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,导轨间距为L,导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上.导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好.在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内. (1)求导体棒所达到的恒定速度v2;,(2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?,图27-9,考点三 涡流、自感现象的理解及应用,1.规律比较,考向一 通电自感与断电自感现象对比,例3 2017·北京卷 图27-10甲和乙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.图甲中,A1与L1的电阻值相同 B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中 电流大于L1中电流 C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同 D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等,甲 乙 图27-10,答案 C,解析 分析图甲,断开开关S1瞬间,A1突然闪亮,说明流经A1的电流瞬间增大,从而得到S1闭合,电路稳定时,A1中的电流小于L1中的电流,选项B错误.由并联电路特点可知,A1的电阻值大于L1的电阻值,选项A错误.分析图乙,开关S2闭合后,灯A2逐渐变亮,A3立即变亮,说明闭合S2瞬间A2与A3中的电流不相等,那么L2与R中的电流也不相等,选项D错误.最终A2与A3亮度相同,说明流经A2与A3的电流相同,由欧姆定律可知,R与L2的电阻值相等,选项C正确.,变式题 2018·江苏常州检测 如图27-11所示,电路中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S闭合时,A、B灯泡的发光情况是 ( ) A.S刚闭合后,A亮一下又逐渐熄灭,B逐渐变亮 B.S刚闭合后,B亮一下又逐渐变暗,A逐渐变亮 C.S闭合足够长时间后,A和B一样亮 D.S闭合足够长时间后,A、B都熄灭,图27-11,答案 A,例4 (多选)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实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可以自由旋转的磁针,如图27-12所示,实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转 时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后.下列说法正确的是( ) A.圆盘上产生了感应电动势 B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C.在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动,考向二 对涡流的考查,图27-12,答案 AB,解析 磁针在圆盘所在处形成的磁场是非匀强磁场,圆盘可以等效为许多环形闭合线圈,圆盘转动过程中,穿过每个环形闭合线圈的磁通量不断地发生变化,在每一环形线圈上产生电动势和涡电流,A正确;环形线圈随圆盘转动,由楞次定律可知,线圈会受到磁针施加的阻碍相对运动的力,根据牛顿第三定律可知,磁针会受到与线圈即圆盘转动方向相同的力的作用,此力来源于电磁感应形成的涡电流,而不是自由电子随圆盘转动形成的电流,B正确,D错误.从圆盘的整个盘面上看,圆盘转动过程中穿过整个圆盘的磁通量不变,C错误.,答案 B,答案 CD,答案 C,答案 (1)由A到B (2)0.08 V (3)5 s,5.如图甲所示,光滑平行金属导轨间距为l=0.4 m,左端用导线连接,ab为金属棒,与导轨垂直且接触良好.均匀变化的磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度的变化情况如图乙所示,金属棒ab接入电路的电阻R为1 ,导轨电阻不计.t=0时刻,ab棒从导轨最左端以v=1 m/s的速度向右匀速运动, 求1 s末回路中的感应电流及金属棒ab 受到的安培力.,答案 1.6 A,方向为逆时针方向 1.28 N,方向向左,