2019届二轮复习法拉第电磁感应定律　自感课件（32张）（全国通用） 32页

第 28 讲　法拉第电磁感应定律　自感 - 2 - - 3 - 考点一 考点二 考点三 法拉第电磁感应定律的理解与应用 核心知识整合 - 4 - 考点一 考点二 考点三 4 . 通过回路截面的电荷量 q 仅与 n 、 ΔΦ 和回路电阻 R 有关 , 与时间长短无关。推导如下 :q=IΔt= 　　　　　　 。   - 5 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 磁通量变化率中面积的理解 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 6 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 B-t 图象的理解 【例 2 】 ( 多选 ) 矩形导线框 abcd 放在匀强磁场中 , 磁感线方向与线圈平面垂直 , 磁感应强度 B 随时间变化的图象如图所示 ,t=0 时刻 , 磁感应强度的方向垂直纸面向里。若规定导线框中感应电流逆时针方向为正 , 安培力方向取向上为正。则在 0~4 s 时间内 , 线框中的感应电流 I 、 ab 边所受安培力 F 随时间变化的图象正确的是 ( 　　 ) - 7 - 考点一 考点二 考点三 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 8 - 考点一 考点二 考点三 - 9 - 考点一 考点二 考点三 核心知识整合 1 . 导体切割磁感线时的感应电动势 (1) 当 B 、 l 、 v 三者相互垂直时 , 部分导体切割磁感线产生的感应电动势的公式 :E= 　　　　 。式中 l 为导体切割磁感线的有效长度。   (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=Blv= Bl 2 ω ( 速度等于中点位置的线速度 l ω ) 。 Blv - 10 - 考点一 考点二 考点三 2 . 对公式 E=Blv 的理解 (1) 正交性 : 该公式适用于匀强磁场 , 且 B 、 l 、 v 三者两两垂直 , 若三者中任意二者平行 , 则导体都不切割磁感线 ,E=0 。 (2) 平均性 : 导体平动切割磁感线时 , 若 v 为平均速度 , 则 E 为平均感应电动势 , 即 =Bl 。 (3) 瞬时性 : 若 v 为瞬时速度 , 则 E 为相应的瞬时感应电动势。 (4) 有效性 : 公式中的 l 为有效切割长度 , 即导体在与 v 垂直的方向上的投影长度。 下表为常见切割情景中的有效长度。 - 11 - 考点一 考点二 考点三 - 12 - 考点一 考点二 考点三 - 13 - 考点一 考点二 考点三 (5) 相对性 :E=Blv 中的速度 v 是相对于磁场的速度 , 若磁场也运动时 , 应注意速度间的相对关系。 - 14 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 有效长度的理解 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 15 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 线框切割 【例 4 】 如图所示 , 由均匀导线制成的 , 半径为 R 的圆环 , 以 v 的速度匀速进入一磁感应强度大小为 B 的匀强磁场。当圆环运动到图示位置 ( ∠ aOb=90°) 时 ,a 、 b 两点的电势差为 ( 　　 ) 思路点拨 当线框在切割磁感线时 , 要分清内电路和外电路 , 切割磁感线的部分为等效电源 , 要结合闭合电路欧姆定律找到电源电动势和电势差的区别。 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 16 - 考点一 考点二 考点三 【例 5 】 ( 多选 ) 如图所示 , 空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场 , 一正方形闭合金属线框自磁场上方某处释放后穿过磁场 , 整个过程线框平面始终竖直 , 线框边长小于磁场区域上下宽度。以线框刚进入磁场时为计时起点 , 下列描述线框所受安培力 F 随时间 t 变化关系的图中 , 可能正确的是 ( 　　 ) - 17 - 考点一 考点二 考点三 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 18 - 考点一 考点二 考点三 易错警示 当导体框完全在匀强磁场中时 , 虽然在切割磁感线 , 但内部磁通量保持不变 , 此时只有感应电动势却没有感应电流 , 导体框不受安培力作用。 - 19 - 考点一 考点二 考点三 自感现象与涡流 核心知识整合 1 . 互感现象 (1) 定义 : 两个相互靠近的线圈 , 当一个线圈中的电流发生变化时 , 它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势 , 这种现象叫互感。 (2) 作用 : 利用互感现象可以把 　　　　 由一个线圈传递到另一个线圈 , 如变压器、收音机的磁性天线。   能量 - 20 - 考点一 考点二 考点三 2 . 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 ① 定义 : 在自感现象中产生的感应电动势叫作 　　　　　　　　 。 ② 表达式 :E= 　　　　　　 。   (3) 自感系数 L ① 相关因素 : 与线圈的 　　　　 、形状、 　　　　 以及是否有铁芯有关。   ② 单位 : 亨利 (H),1 mH= 　　　　 H,1 μ H= 　　　　 H 。   电流 自感 电动势 大小 匝 数 10 -3 10 -6 - 21 - 考点一 考点二 考点三 3 . 涡流 (1) 定义 : 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 　　　　　　　　 , 这种电流像水的漩涡所以叫涡流。   (2) 应用 ① 涡流热效应的应用 , 如 　　　　　　　　　　 。   ② 涡流磁效应的应用 , 如 　　　　　　 。   感应电流 真空 冶炼炉 探雷器 - 22 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 电感线圈对电路的影响 【例 6 】 ( 多选 ) 如图甲所示的电路中 ,L 为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈 ,D 1 、 D 2 是两个完全相同的灯泡 ,E 是一内阻不计的电源。 t=0 时刻 , 闭合开关 S, 经过一段时间后 , 电路达到稳定 ,t 1 时刻断开开关 S 。 I 1 、 I 2 分别表示通过灯泡 D 1 和 D 2 的电流 , 规定图中箭头所示的方向为电流正方向 , 则图乙中能定性描述电流 I 随时间 t 变化关系的是 ( 　　 ) - 23 - 考点一 考点二 考点三 答案 解析 解析 关闭 当 S 闭合时 ,D 1 、 D 2 同时亮且通过的电流大小相等 , 但由于 L 的自感作用 ,D 1 被短路 ,I 1 逐渐减小到零 ,I 2 逐渐增大至稳定 ; 当 S 再断开时 ,D 2 马上熄灭 ,D 1 与 L 组成回路 , 由于 L 的自感作用 ,D 1 慢慢熄灭 , 电流反向且减小。综上所述知 A 、 C 正确。 答案 解析 关闭 AC - 24 - 考点一 考点二 考点三 【例 7 】 ( 多选 ) 如图所示是研究通电自感实验的电路图 ,L 1 、 L 2 是两个规格相同的小灯泡 , 闭合开关调节电阻 R, 使两灯泡的亮度相同。调节可变电阻 R 1 , 使它们都正常发光 , 然后断开开关 S 。重新闭合开关 S, 则 ( 　　 ) A. 闭合瞬间 ,L 1 立刻变亮 ,L 2 逐渐变亮 B. 闭合瞬间 ,L 2 立刻变亮 ,L 1 逐渐变亮 C. 稳定后 ,L 和 R 两端电势差一定相同 D. 稳定后 ,L 1 和 L 2 两端电势差不相同 答案 解析 解析 关闭 闭合瞬间 ,L 相当于断路 ,L 2 立刻变亮 ,L 1 逐渐变亮 , 稳定后 , 两个灯泡的亮度相同 , 说明它们两端的电压相同 ,L 和 R 两端电势差一定相同 , 选项 B 、 C 正确 ,A 、 D 错误。 答案 解析 关闭 BC - 25 - 考点一 考点二 考点三 思路点拨 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。 - 26 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 自感互感涡流现象的应用 【例 8 】 ( 多选 ) 右图为新一代炊具 —— 电磁炉 , 无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场 , 当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时 , 即会产生涡流 , 使锅体本身自行高速发热 , 然后再加热锅内食物。下列相关说法正确的是 ( 　　 ) A. 锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 B. 恒定磁场越强 , 电磁炉的加热效果越好 C. 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的 D. 提高磁场变化的频率 , 可提高电磁炉的加热效果 答案 解析 解析 关闭 由电磁感应原理可知 , 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的。提高磁场变化的频率 , 产生的感应电动势变大 , 可提高电磁炉的加热效果 ,C 、 D 正确。 答案 解析 关闭 CD - 27 - 考点一 考点二 考点三 【例 9 】 金属探测器是用来探测金属的仪器 , 关于其工作原理 , 下列说法中正确的是 ( 　　 )   A. 探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场 B. 只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C. 探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 D. 探测到金属物是因为探测器中产生了涡流 答案 解析 解析 关闭 金属探测器探测金属时 , 探测器内的探测线圈会产生变化的磁场 , 被测金属中感应出涡流 , 故选项 A 、 D 错误 ,C 正确 ; 所有的金属都能在变化的磁场中产生涡流 , 所以不一定是只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 , 选项 B 错误。 答案 解析 关闭 C - 28 - 1 2 3 4 5 1 .1823 年 , 科拉顿做了这样一个实验 , 他将一个磁铁捅入连有灵敏电流计的螺旋线圈 , 来观察在线圈中是否有电流产生。在实验时 , 科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响 , 他通过很长的导线把连在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里。他想 , 反正产生的电流应该是 “ 稳定 ” 的 ( 当时科学界都认为利用磁场产生的电流应该是 “ 稳定 ” 的 ), 插入磁铁后 , 如果有电流 , 跑到另一间房里观察也来得及。就这样 , 科拉顿开始了实验 , 然而 , 无论他跑得多快 , 他看到的电流计指针都是指在 “0” 刻度的位置 , 科拉顿失败了 , 以下关于科拉顿实验的说法正确的是 ( 　　 ) A. 螺旋线圈中磁通量没有改变 B. 实验中没有感应电流 C. 科拉顿的实验装置是错误的 D. 科拉顿实验没有观察到感应电流是因为跑到另一间房观察时 , 电磁感应过程已结束 答案 解析 解析 关闭 科拉顿用条形磁铁在线圈中进行插进和抽出的实验时 , 线圈中的磁通量发生了变化 , 电流表的回路中有感应电流产生 ; 当他跑到另一个房间时 , 由于磁铁在线圈中不动 , 此时没有感应电流 , 所以他无法观察到。故 A 、 B 、 C 错误 ,D 正确。 答案 解析 关闭 D - 29 - 1 2 3 4 5 2 . 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 2 ∶ 1, 圆环中产生的感应电动势分别为 E a 和 E b 。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是 ( 　　 )   A.E a ∶ E b =4 ∶ 1, 感应电流均沿逆时针方向 B.E a ∶ E b =4 ∶ 1, 感应电流均沿顺时针方向 C.E a ∶ E b =2 ∶ 1, 感应电流均沿逆时针方向 D.E a ∶ E b =2 ∶ 1, 感应电流均沿顺时针方向 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 30 - 1 2 3 4 5 3 . 用相同导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导体框 , 以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场 , 如图所示。在每个线框进入磁场的过程中 ,M 、 N 两点间的电压分别为 U a 、 U b 、 U c 、 U d 。下列判断正确的是 ( 　　 )   　　　　　　　　 A.U a