2013高三物理一轮复习课件：第九章 法拉第电磁感应定律 自感现象
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镇流器的作用 1．启动时产生瞬时高压，在启动器短路期间电流很大， 当启动器断开的瞬间镇流器可产生很大的自感电动势加在灯 管两端使其中的气体电离导电，灯管发光． 2．工作过程中降压限流，即在灯管正常发光时降掉一部 分电压，使灯管电压小于电源电压.
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二、互感、自感和涡流 1．互感现象． 两个互相靠近的线圈 ，当一个线圈中的电流变化时，它
6 所 产 生 的 变 化 一 定 会 在 另 一 个 线 圈 中 产 生 ________ 的 现 □电流
象．互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变 压器就是利用互感现象制成的．
A．S 闭合，L1 亮度不变，L2 亮度逐渐变亮，最后两灯 一样亮；S 断开，L2 立即不亮，L1 逐渐变亮 B．S 闭合，L1 不亮，L2 很亮；S 断开，L1、L2 立即不 亮 C．S 闭合，L1、L2 同时亮，而后 L1 逐渐熄灭，L2 亮度 不变；S 断开，L2 立即不亮，L1 亮一下才灭 D．S 闭合，L1、L2 同时亮，而后 L1 逐渐熄灭，L2 则逐 渐变得更亮；S 断开，L2 立即不亮，L1 亮一下才灭
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(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压 UMN； (2)在圆环和金属棒上消耗的总功率．
解析 求金属棒上的瞬时电流， 需先求得瞬时电动势． 故 用公式 E＝BLv. (1)金属棒过圆心时的电动势大小为 E＝2Bav
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4．分类．
4 □磁通量变化 (1)感生电动势：由于_____________而产生的感应电动
势，这时的非静电力就是变化磁场形成的电场对自由电荷的 作用力．
5 □相对运动 (2)动生电动势：由于导体与磁场____________而产生的
感应电动势，这时的非静电力与洛伦兹力有关．
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(2)E＝BLv 只适用于匀强磁场，且 L⊥B，L⊥v，各处 v 都相同的情况．若 v 为瞬时速度，则 E 为该时刻的瞬时电动 势；若 v 为平均速度，则 E 为平均电动势，如一段长为 L 的 导体棒垂直于磁场方向放在匀强磁场 B 中，绕其一端点以垂 直于 B 的方向的角速度 ω 转动，则该棒上产生的电动势 E＝ 1 1 2 BL v ＝BL·Lω＝ BL ω. 2 2
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第九章 电磁感应
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答案 D
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5．如图所示，把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半 径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强 磁场中，一长度为2a、电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN 放在圆环上，与圆环始终保持良好的接触．当金属棒以恒定 速度v向右移动，且经过圆心时，求：
答案 A
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3．如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强 磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确 的是( )
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A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小 B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大 C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变
A．导体棒的 a 端电势比 b 端电势高，电势差 Uab 在逐渐 增大 B．导体棒的 a 端电势比 b 端电势低，电势差 Uab 在逐渐 增大 C．线框 cdef 中有顺时针方向的电流，电流大小在逐渐 增大 D．线框 cdef 中有逆时针方向的电流，电流大小在逐渐 增大
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在电路突然中断的瞬间，由于镇流器中电流急剧减小， 会产生很高的自感电动势，方向与原来电压的方向相同，这 个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加 在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯管成为 电流的通路开始发光．
答案 D
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2．如图所示，由导体棒ab和矩形线框cdef组成的“10” 图案在匀强磁场中一起向右匀速平动，匀强磁场的方向垂直 线框平面向里，磁感应强度B随时间均匀增大，则下列说法 正确的是( )
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由闭合电路欧姆定律得电流大小为 2Bav 4Bav E I＝ ＝R ＝ ；电流方向从 N 流向 M. 3R R外＋r ＋R 2 IR 2Bav 路端电压为 UMN＝ ＝ . 2 3 8B2a2v2 (2)全电路的热功率为 P＝EI＝ . 3R 4Bav 2 答案 (1) 从N流向M Bav 3R 3
1 □变化率 通量的__________成正比．
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ΔΦ 2 □n Δt (2)公式：E＝_________.
3．导体切割磁感线产生的感应电动势．
3 □BLvsinθ 公式：E＝_____________.
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(2)自感电动势和自感系数 ΔI ΔI ①自感电动势：E＝L Δt ，式中 Δt 为电流的变化率，L 为 自感系数；②自感系数：自感系数的大小由线圈本身的特性 决定，线圈越长，单位长度的匝数越多，截面积越大，自感 系数越大．
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解析 对于 A、B 两项显然违背前面所述；对于 C 项，磁 感应强度越大的线圈的磁通量不一定大，Φ 不一定大，ΔΦ 也 ΔΦ 不一定大， Δt 更不一定大，故 C 错；只有 D 项，磁通量变化 ΔΦ ΔΦ 得快，即 Δt 大，由 E＝n Δt 可知，选项 D 正确．
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考点诊断
1.下列说法正确的是(
)
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一 定越大 B．线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定 越大
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C．线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势 一定越大 D．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势 越大
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ΔΦ 5．E＝n Δt 与 E＝BLv 有什么区别与联系？ ΔΦ (1)由 E＝n Δt 求得的是 Δt 内的平均感应电动势， 适用于 ΔΦ ΔΦ 一切情况， 要区别开 Φ、 与 Δt 三个量． 只与 Δt 成正比， ΔΦ E 与 Φ、ΔΦ 的大小无关．
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解析 导体棒 ab 切割磁感线属于动生电动势， 由右手定 则可知，φa>φb，磁感应强度 B 随时间均匀增大，由 E＝BLv 得，选项 A 正确而 B 错误；矩形线框 cdef 因为运动而在 cd、 ef 中产生的动生电动势相抵消，故只有磁感应强度变化而在 线框中产生的感生电动势，由楞次定律得，线框中感应电流 ΔB 的方向是逆时针方向，由法拉第电磁感应定律 E＝ Δt · S，线 框 cdef 中感应电动势的大小不变，选项 C、D 均错．
8B2a2v2 (2) 3R
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热点题型探究
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题型归纳
题型一 法拉第电磁感应定律的理解 【例1】 一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定垂直 向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于 纸面内，如图①所示．现令磁感应强度B随时间t变化，先按 图②中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，令 E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小， I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则( )
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解析 当 S 接通，L 的自感系数很大，对电流的阻碍作 用较大，L1 和 L2 串接后与电源相连，L1 和 L2 同时亮，随着 L 中电流的增大，L 的直流电阻不计，L 的分流作用增大， L1 的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2 的电流增大，L2 灯变得更亮．当 S 断开，L2 中无电流，立即 熄灭，而电感 L 将要维持本身的电流不变，L 与 L1 组成闭合 电路，L1 灯要亮一下后再熄灭，综上所述，选项 D 正确．
高考物理一轮复习 第9章 法拉第电磁感应定律(第2课时)课件
• [解析] 金属杆垂直平动切割磁感线产生的 感应电动势E＝Blv，判断金属杆切割磁感线 产生的感应电流方向可用右手定则．
• 由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向 为则aE→1∶cE，2由＝E1∶＝2B，lv知故，选E项1＝C正Bl确v，．E2＝2Blv，
(2)自感电动势： ①定义：在__自__感__现__象___中产生的感应电动势．
②表达式：E＝__L_ΔΔ_It__. ③自感系数 L： 相关因素：与线圈的大小、形状、_圈__数__以及是否有_铁__芯___ 有关． 单位：亨利(H)，1 mH＝_1__0_－_3__H,1μH＝10－6 H.
• 2．涡流
第九章 电磁感应
第二课时 法拉第电磁感应定律, 自感涡流
• 考纲考情：5年19考 • 法拉第电磁感应定律(Ⅱ) 自感，涡流(Ⅰ)
• [基础梳理]
• 知识点一 法拉第电磁感应定律
• 1．感应电动势
• (1)定义：在___电_磁_感__应_现_象________中产生的电动 势．
• (2)产生条件：穿过回路的____磁_通__量___发生改变， 与电路是否闭合___无_关__．
• 交流感应电动机就是利用___电__磁_驱_动____的原理工作的．
[小题快练]
1.一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂
直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内均匀
地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在
1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两
• [答案] C
• 4．(2016·漳州高三质检)在如图所示的电路 中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为电阻 可忽略不计的自感线圈，E为电源，S为开
高三物理一轮复习课件：第九章第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流
楞次定律
• (3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了 的推广应用．
题组演练
• 对法拉第电磁感应定律的理解 • 1．感应电动势的大小由穿过电路的磁通
量的变化率
• 和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ 、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联
• 3．若
恒定，则E不变．用E＝n
所求的感应电动势为整个闭合电路的感应 电动势，而不是回路中某部分导体的电动 势． • 4．磁通量的变化量由B的变化或S的变化 两种情况引起．
• (1)通过电阻R1上的电流大小和方向； • (2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产 生的热量．
•
B0 (1)设 k＝ ，由题图(b)可知，磁感应强度 B 与时间 【解析】 t0 B0 t 的函数关系为 B＝B0－ t＝B0－kt ☞(2 分) t0 磁场的面积及线圈内的磁通量分别为 S＝πr2 2 Φ＝BS＝πr2 ☞(2 分) 2(B0－kt)
• 5．由E＝n
应电动势．
计算出的是Δt时间内的平均感
E＝n E＝BLv
研 E＝n 与E＝BLv的区别与联系 • 6．公式 回路中做切割磁 究 闭合回路 感线运动的那 对 部分导体 象 区 别 适 对任何电磁感 只适用于导体切
• 如图所示，有缺口的金属圆环与板间距为 d的平行板电容器的两极板焊接在一起， 金属圆环右侧有一垂直纸面向外的匀强磁 场，现使金属圆环以恒定不变的速率v向 右运动由磁场外进入磁场，在金属圆环进 入磁场的过程中，电容器带电荷量Q随时 间t变化的定性图象应为 ( )
• (3)杆匀加速运动，则F－F安＝ma • 即F＝BIL＋ma＝0.164 N. • 【答案】 (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N
【解析】
高三物理一轮精品课件9.2法拉第电磁感应定律自感和涡流课件新人教
1．(2011年高考北京理综)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( ) A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大 C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
变化率
Blv
Blvsinθ
磁场
感应电动势
互感
电流
3．自感电动势 (1)定义：在 现象中产生的感应电动势． (2)公式： ，其中L叫自感系数，它与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关． 自感系数的单位：是亨利(H)，1 mH＝ H,1 μH＝ H. 4．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像 状的感应电流． 5．电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是 导体的运动的现象． 6．电磁驱动 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，使导体受到 的作用， 使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动． 交流电动机就是利用 的原理制成的．
答案：C
2．(2010年高考海南卷)下列说法正确的是( ) A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势 B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 解析：由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错． 答案：AC
高考物理一轮复习课件专题九法拉第电磁感应定律自感
自感现象产生原因及特点
产生原因
当线圈中电流发生变化时，线圈本身就会产生感应电动势， 这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化，这种现象称为自感 现象。
特点
自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它发生在单一线圈中 ，无需外界磁场的作用。自感电动势的大小与线圈中电流的 变化率成正比，即E=L(dI/dt)，其中L为自感系数。
影响因素
线圈的自感系数与线圈的材料、形状、大小以及是否有铁芯等因素有关。一般线圈都是 有电阻的，如果考虑线圈的电阻，当线圈中有电流通过时，就会发生能量损耗，而使线
圈发热。
实验中观察互感现象
实验步骤
1. 按照实验原理图连接好电路。经检查无误后，接通电源。调节主、副回路中的可调电阻 R₁和R₂，使两回路的电流均较小（如I₁≈I₂≈0.2A）。这时副回路中电流表A₂的读数接近为 零，说明两回路彼此独立而无电磁联系。
自感系数定义及影响因素
定义
自感系数表示线圈产生自感电动势的能力，用L表示，单 位是亨利（H）。自感系数的大小与线圈的形状、大小、 匝数以及有无铁芯等因素有关。
线圈匝数
线圈匝数越多，产生的自感电动势越大，自感系数也越大 。
线圈形状和大小
线圈的形状和大小会影响线圈内部的磁场分布，从而影响 自感系数的大小。
交变电流的频率与车速成正比
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车速越快，交变电流的频率就越高。
指示车速
03
汽车速度表内部有一个计数器，它根据交变电流的频率计算出
汽车的速度，并通过指针或数字显示出来。
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法拉第电磁感应定律在科技领 域的应用
无线充电技术原理
电磁感应原理
利用法拉第电磁感应定律，通过 交变电流在发射线圈中产生磁场 ，接收线圈感应出电动势从而实
高三物理一轮复习 第九章 第2讲 法拉第电磁感律自感现象1
咐呼州鸣咏市呢岸学校第2讲 法拉第电磁感律、自感现象(对学生用书第156页)法拉第电磁感律1.感电动势(1)概念：在电磁感现象中产生的电动势．(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关． (3)方向判断：感电动势的方向用楞次律或右手那么判断． 2．法拉第电磁感律(1)内容：闭合电路中感电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比． (2)公式：E ＝n ΔΦΔt ，其中n 为线圈匝数．1感电动势的产生条件与感电流的产生条件有所不同.2感电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量本身无关.【针对训练】1．(2021·高考)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感电动势和感电流，以下表述正确的选项是( )A ．感电动势的大小与线圈的匝数无关B ．穿过线圈的磁通量越大，感电动势越大C ．穿过线圈的磁通量变化越快，感电动势越大D ．感电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【解析】 由法拉第电磁感律E ＝n ΔΦΔt 可知感电动势的大小E 与n 有关，与ΔΦΔt 即磁通量变化的快慢成正比，所以A 、B 错误，C 正确．由楞次律可知，感电流的磁场总是阻碍引起感电流的磁通量的变化，即原磁通量增加，感电流的磁场与原磁场方向相反．原磁通量减小，感电流的磁场与原磁场同向，故D 错误．【答案】 C导体切割磁感线时的感电动势切割方式电动势表达式说明 垂直切割 E ＝BLv倾斜切割 E ＝BLv sin_θ其中θ为v 与 B 的夹角 旋转切割(以一端为轴) E ＝12BL 2ω①导体棒与磁场方向垂直②磁场为匀强磁场【针对训练】2．如图9－2－1所示，均匀导线制成的半径为R 的圆环以速度v 匀速进入一磁感强度大小为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( )图9－2－1A.2BRvB.22BRv C.24BRv D.324BRv 【解析】 圆环运动到图示位置时，切割磁感线的有效长度为2R sin 45°＝2R ，圆环中感电动势E ＝BLv ＝2BRv .U ab ＝34E ＝324BRv .故D 正确． 【答案】 D自感和涡流1.自感现象：由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感现象． 2．自感电动势(1)义：在自感现象中产生的感电动势． (2)表达式：E ＝L ΔIΔt . (3)自感系数L .①相关因素：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯因素有关． ②单位：亨利(H)，1 mH ＝10－3H,1 μH＝10－6H.3．涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水的旋涡一样的感电流． 1自感电动势总是阻碍导体电流的变化.2通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化.3电流稳时，自感线圈就相当于导体.【针对训练】3．(2021·模拟)如图9－2－2(a)、(b)所示的电路中，电阻R 和自感线圈L 的电阻值都很小，且小于灯A 的电阻，接通S ，使电路到达稳，灯泡A 发光，那么( )图9－2－2A ．在电路(a)中，断开S 后，A 将逐渐变暗B ．在电路(a)中，断开S 后，A 将先变得更亮，然后逐渐变暗C ．在电路(b)中，断开S 后，A 将逐渐变暗D ．在电路(b)中，断开S 后，A 将先变得更亮，然后逐渐变暗【解析】 (a)电路中，灯A 和线圈L 串联，电流相同，断开S 时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R 、A 形成回路，A 将逐渐变暗．(b)电路中电阻R 和灯A 串联，灯A 的电阻大于线圈L 的电阻，电流那么小于线圈L 中的电流，断开S 时，电源不给灯A 供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过A 、R 形成回路，灯A 中电流比原来大，变得更亮，然后逐渐变暗．所以选项A 、D 正确．【答案】 AD(对学生用书第157页)法拉第电磁感律的理解和用1.决感电动势大小的因素感电动势E 的大小决于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数n .而与磁通量的大小、磁通量变化量ΔΦ的大小无必然联系．2．磁通量变化通常有两种方式(1)磁感强度B 不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E ＝nB ΔSΔt；(2)垂直于磁场的回路面积不变，磁感强度发生变化，此时E ＝n ΔB Δt S ，其中ΔBΔt 是B －t 图象的斜率． (1)用公式E ＝nS ΔB Δt 求感电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积，ΔBΔt 在B －t 图象中为图线的斜率．(2)E ＝n ΔΦΔt 一般用来求平均感电动势．例如计算通过回路的电荷量，q ＝I Δt ＝nΔΦΔtRΔt ＝n ΔΦR. 有一面积为S ＝100 cm 2的金属环如图9－2－3甲所示，电阻为R ＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图9－2－3乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在t 1到t 2时间内，环中感电流的方向如何？通过金属环的电荷量为多少？甲 乙图9－2－3【审题视点】 (1)由B →t 图象，磁感强度变大．磁通量增加，根据楞次律可确感电流方向．(2)通过金属环的电荷量由磁通量的变化量决．【解析】 由楞次律，可以判断出金属环中感电流的方向为逆时针方向． 由图乙可知：磁感强度的变化率ΔB Δt ＝B 2－B 1t 2－t 1①金属环中的磁通量的变化率 ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S ＝B 2－B 1t 2－t 1·S ② 环中形成的感电流I ＝E R ＝ΔΦ/Δt R ＝ΔΦR Δt③通过金属环的电荷量Q ＝I Δt ④ 由①②③④式解得Q ＝B 2－B 1S R ＝0.2－0.1×1×10－20.1C ＝0.01 C. 【答案】 见解析 【即学即用】1．(2021·二中模拟)如图9－2－4(a)所示，一个电阻值为R 、匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路．线圈的半径为r 1，在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感强度B 随时间t 变化的关系图线如图9－2－4(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0，导线的电阻不计．求0至t 1时间内图9－2－4(1)通过电阻R 1的电流大小和方向；(2)通过电阻R 1的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量． 【解析】 (1)穿过闭合线圈的磁场的面积为S ＝πr 22由题图(b)可知，磁感强度B 的变化率的大小为 ΔB Δt ＝B 0t 0根据法拉第电磁感律得：E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ＝nB 0πr 22t 0 由闭合电路欧姆律可知流过电阻R 1的电流为：I ＝ER ＋2R ＝nB 0πr 223Rt 0再根据楞次律可以判断，流过电阻R 1的电流方向由b 到a . (2)0至t 1时间内通过电阻R 1的电荷量为q ＝It 1＝nB 0πr 22t 13Rt 0电阻R 1上产生的热量为Q ＝I 2R 1t 1＝2n 2B 20π2r 42t 19Rt 2. 【答案】 (1)nB 0πr 223Rt 0 方向从b 到a (2)nB 0πr 22t 13Rt 0 2n 2B 20π2r 42t 19Rt 2导体切割磁感线产生感电动势的计算1．公式E ＝BLv 中的B 、L 、v 要求两两互相垂直．当L ⊥B ，L ⊥v ，而v 与B 成θ夹角时，导线切割磁感线的感电动势大小为E ＝BLv sin θ.2．假设导线不是直的，那么E ＝BLv sin θ中的L 为切割磁感线的导线的有效长度．如图9－2－5，导线的有效长度为ab 间的距离．图9－2－5 图9－2－6(2021·高考)半径为a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R 0.圆环水平固放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感强度为B .杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O 开始，杆的位置由θ确，如图9－2－6所示．那么( )A ．θ＝0时，杆产生的电动势为2BavB ．θ＝π3时，杆产生的电动势为3Bav C ．θ＝0时，杆受的安培力大小为2B 2avπ＋2R 0D ．θ＝π3时，杆受的安培力大小为3B 2av 5π＋3R 0【审题视点】 (1)右端开有小口，使得闭合回路大大简化． (2)θ角的大小决了导体切割磁感线的有效长度．【解析】 当θ＝0时，杆切割磁感线的有效长度l 1＝2a ，所以杆产生的电动势E 1＝Bl 1v ＝2Bav ，选项A 正确；此时杆上的电流I 1＝E 1πa ＋2a R 0＝2Bv π＋2R 0，杆受的安培力大小F 1＝BI 1l 1＝4B 2avπ＋2R 0，选项C 错误；当θ＝π3时，杆切割磁感线的有效长度l 2＝2a cos π3＝a ，杆产生的电动势E 2＝Bl 2v ＝Bav ，选项B 错误；此时杆上的电流I 2＝E 22πa －2πa6＋aR 0＝3Bv 5π＋3R 0，杆受的安培力大小F 2＝BI 2l 2＝3B 2av5π＋3R 0，选项D 正确．【答案】 AD 【即学即用】 2.图9－2－7(学情)如图9－2－7所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒ab 与电路接触良好．当导体棒ab 在外力F 作用下从左向右做匀加速直线运动时，假设不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L 未被烧毁，电容器C 未被击穿，那么该过程中( )A ．感电动势将变大B ．灯泡L 的亮度变大C ．电容器C 的上极板带负电D ．电容器两极板间的电场强度将减小【解析】 当导体棒ab 在外力F 作用下从左向右做匀加速直线运动时，由右手那么知，导体棒a 端的电势高，电容器C 的上极板带正电；由公式E ＝BLv 知，感电动势将变大，导体棒两端的电压变大，灯泡L 的亮度变大，由于场强E ＝Ud，电容器两极板间的电场强度将变大．故A 、B 正确，C 、D 错．【答案】 AB(对学生用书第159页)电磁感电路的计算1.计算电荷量只能根据法拉第电磁感律E ＝n ΔΦΔt ，确磁通量的变化量，推导出q ＝n ΔΦR. 2．计算焦耳热，如果是恒的感电流，可以用焦耳律Q ＝I 2Rt ，如果电流是变化的，那么只能用功能关系求解．(2021·高考)如图9－2－8所示，一对光滑的平行金属导轨固在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m ，左端接有阻值R ＝0.3 Ω的电阻．一质量m ＝0.1 kg ，电阻r ＝0.1 Ω的金属棒MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感强度B ＝0.4 T ．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a ＝2 m/s 2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x ＝9 m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，棒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：图9－2－8(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R 的电荷量q ； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2； (3)外力做的功W F .【潜点探究】 (1)撤去外力前，导体棒做匀加速运动，求出导体棒的位移，就能计算出磁通量的变化量和通过R 的电荷量．(2)回路中产生的焦耳热可以用功能关系进行计算．【标准解答】 (1)设棒匀加速运动的时间为Δt ，回路的磁通量变化量为ΔΦ，回路中的平均感电动势为E ，由法拉第电磁感律得E ＝ΔΦΔt① 其中ΔΦ＝Blx ②设回路中的平均电流为I ，由闭合电路欧姆律得I ＝E R ＋r③那么通过电阻R 的电荷量为q ＝I Δt ④ 联立①②③④式，代入数据得q ＝4.5 C ．⑤(2)设撤去外力时棒的速度为v ，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v 2＝2ax ⑥设棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W ，由动能理得W ＝0－12mv 2⑦撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2＝－W ⑧ 联立⑥⑦⑧式，代入数据得Q 2＝ J ．⑨(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1，可得Q 1＝ J ⑩ 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知W F ＝Q 1＋Q 2⑪ 由⑨⑩⑪式得W F ＝ J.【答案】 (1)4.5 C (2) J (3) J 【即学即用】3．如图9－2－9甲所示，垂直于水平桌面向上的有界匀强磁场，磁感强度B ＝0.8 T ，宽度L ＝2.5 m ．光滑金属导轨OM 、ON 固在桌面上，O 点位于磁场的左边界，且OM 、ON 与磁场左边界均成45°角．金属棒ab放在导轨上，且与磁场的右边界重合．t ＝0时，ab 在水平向左的外力F 作用下匀速通过磁场．测得回路中的感电流随时间变化的图象如图乙所示．OM 、ON 接触点的电阻为R ，其余电阻不计．甲 乙图9－2－9(1)利用图象求出这个过程中通过ab 棒截面的电荷量及电阻R ； (2)写出水平力F 随时间变化的表达式． 【解析】 (1)根据q ＝I ·t ，由i －t 图象得： q ＝12×2.0×5 C＝5 C又I ＝ER ＝ΔΦR Δt ＝BL2R Δt其中I ＝1.0 A ，Δt ＝5 s ，得R ＝1 Ω (2)由图象知，感电流i ＝(2－0.4t ) A 棒的速度v ＝Lt ＝5m/s ＝0.5 m/s 有效长度l ＝2(L －vt )tan 45°＝(5－t ) m 棒在力F 和安培力F A 作用下匀速运动，有F ＝Bil ＝0.8×(2－0.4t )×(5－t )N ＝2×(2－0.4t )2 N.【答案】 (1)5 C 1 Ω (2)F ＝2×(2－0.4t )2N(对学生用书第160页)●用电磁感律计算感电动势 1.图9－2－10(2021·模拟)如图9－2－10所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路．左边的铁芯上套有一个环面积为0.02 m 2、电阻为0.1 Ω的金属环．铁芯的横截面积为0.01 m 2，且假设磁场集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直．调节滑动变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感强度每秒均匀增加0.2 T ，那么从上向下看( )A ．金属环中感电流方向是逆时针方向，感电动势大小为4.0×10－3VB ．金属环中感电流方向是顺时针方向，感电动势大小为4.0×10－3VC ．金属环中感电流方向是逆时针方向，感电动势大小为2.0×10－3VD．金属环中感电流方向是顺时针方向，感电动势大小为2.0×10－3 V【解析】铁芯内的磁通量情况是相同的，金属环的有效面积即铁芯的横截面积．根据电磁感律E＝n ΔΦΔt＝1×0.2×0.01 V＝2×10－3 V．又根据楞次律，金属环中电流方向为逆时针方向，即C正确．【答案】C●导体切割磁感线时感电动势的计算2．(2021·高考)某地的地磁场磁感强度的竖直分量方向向下，大小为×10－5 T．一灵敏电压表连接在当地入段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过．设落潮时，海水自西流，流速为2 m/s.以下说法正确的选项是( )A．岸的电势较高B．岸的电势较高C．电压表记录的电压为9 mVD．电压表记录的电压为5 mV【解析】海水在落潮时自西流，该过程可以理解为：自西运动的导体棒在切割竖直向下的磁场．根据右手那么，北岸是正极，北岸电势高，南岸电势低，故A对，B错．根据法拉第电磁感律E＝BLv＝×10－5×100×2 V＝9×10－3 V，故C对，D错．【答案】AC●自感现象的分析和用3．如图9－2－11所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈( )图9－2－11A．电键S闭合瞬间，A、B同时发光，随后A灯变暗直至熄灭，B灯变亮B．电键S闭合瞬间，B灯亮，A灯不亮C．断开电键S的瞬间，A、B灯同时熄灭D．断开电键S的瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭【解析】因线圈的自感系数很大，电阻可忽略，故闭合电键瞬间，线圈对电流的阻碍作用极大，相当于断路，故A、B同时发光，且亮度相同，当稳后，线圈相当于导线，A灯短路，B灯电压为电源电压，亮度比闭合瞬间更亮．断开电键瞬间，B灯立即熄灭，而线圈中的电流不会立即消失，线圈相当于一个电源使A灯中会有一短暂电流，从而使A灯会亮一下再熄灭．【答案】AD●法拉第电磁感律的综合用4．如图9－2－12所示，固在匀强磁场中的水平导轨ab 、cd 的间距为L 1＝0.5 m ，金属棒ad 与导轨左端bc 的距离为L 2＝0.8 m ，整个闭合回路的电阻为R ＝0.2 Ω，磁感强度为B 0＝1 T 的匀强磁场竖直向下穿过整个回路．ad 杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m ＝0.04 kg 的物体，不计一切摩擦，现使磁场以ΔB Δt ＝0.2 T/s 的变化率均匀地增大．求：图9－2－12(1)金属棒上电流的方向； (2)感电动势的大小；(3)物体刚好离开地面的时间(g ＝10 m/s 2)．【解析】 (1)由楞次律可以判断，金属棒上的电流方向是由a 到d . (2)由法拉第电磁感律得：E ＝ΔΦΔt ＝S ΔBΔt＝0.08 V. (3)物体刚要离开地面时，其受到的拉力F ＝mg ，而拉力F 又于棒所受的安培力． 即mg ＝F 安＝BIL 1 其中B ＝B 0＋ΔB ΔttI ＝E R解得t ＝5 s.【答案】 (1)由a 到d (2)0.08 V (3)5 s。
高三物理一轮复习人教版课件_9-2法拉第电磁感应定律_自感现象
4．涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体
中产生的像水的旋涡一样的 感应电流 。
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第九章 电磁感应
(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的 磁通量的 变化率 成正比。
(2)公式： ，其中n为 线圈匝数 。
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第九章 电磁感应
1．在电磁感应现象中有电流通过电路，那么也就有电荷 量通过，你一定可以通过法拉第电磁感应定律和电流的定义 求出，试一试。
q 【提示】 由电流的定义 I＝Δt可知 q＝I Δt。必须注意 I 应为 E 平均值，而 I ＝ R ，所以要通过求感应电动势的平均值再求其电 E ΔΦ 荷量，即：q＝ I Δt＝ R Δt＝n R 。由此可知，感应电荷量 q 由 磁通量变化大小 ΔΦ 及电路的电阻 R 决定，与变化时间无关。
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第九章 电磁感应
ΔΦ 2．公式 E＝Blv 与 E＝n Δt 的区别与联系
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2．(2012· 江苏启东中学质检)如图所示，一导线弯成半径 为a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
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第九章 电磁感应
(2)垂直于磁场的回路面积不变， 磁感应强度发生变化， 此时 ΔB ΔΒ E＝n Δt S，其中 Δt 是 B t 图象t变化的图象分别如下 图①～④所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，
高三物理一轮复习精品课件第9章-第2节法拉第电磁感应定律 自感现象解析
·
深
切 脉
2.命题趋势 感应电动势的几种求法的考查．
化 学
搏
习
·
(2)自感现象的考查．
核
心
课
突
时
破
提
升
练
菜单
高三总复习·物理
提
素
研
养
动
·
向
思
·
想
考 向
(1)设计不同的导体棒的切割方式，
方 法
真 题
灵活考查 E＝Blv 的应用．
重
落
3.选材特点
(2)利用常见的自感现象实验，分以及对电路
端开小口的导体圆环和长为 2a 的导体直
·
考
杆，单位长度电阻均为 R0.圆环水平固定
向
真 题
放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀
强磁场，磁感应强度为 B.杆在圆环上以速
度 v 平行于直径 CD 向右做匀速直线运
切
脉 搏
动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆
· 核 环中心 O 开始，杆的位置由 θ 确定，如图
习
·
核
的大小没有必然联系，ΔΔΦt 为单匝线圈产生的感应电动势大
心
课
突 破
小．
时 提
升
练
菜单
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提
素
研
养
动
·
向
思
·
想
考 向
2．法拉第电磁感应定律的适用范围
方 法
真
题
法拉第电磁感应定律适用于任何情况下感应电动势的计 重
落
算．但在中学物理中一般用来计算某段时间内的平均电动
图 9-2-2
课 时 提 升 练
2013届高考一轮物理复习课件(人教版)：第九章第4节 电磁感应中的动力学问题和功能关系
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【解析】
方法一：(1)细线烧断前：F＝3mg①
细线烧断后，MN 向上运动，M′N′向下运动，某 时刻，设 MN 和 M′N′的加速度分别为 a 和 a′，则由 牛顿第二定律得： F－mg－F 安＝ma② 2mg－F 安＝2ma′③ 由①②③得 a＝2a′
第九章
第4节
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第九章
第4节
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【重点提示】
外
当外力为恒力时，常常出现 F 安＝F
，导体最终达到平衡状态，此时 a＝0，速度达到最大速
度(稳定速度)．
第九章
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二、电磁感应过程中的能量转化 1．从能量转化角度看，电磁感应过程是⑤________ 能转化为⑥________能的过程． 2．能量转化流程 电磁感应 电流做功 其他能(如机械能) ――→ 电能 ――→ 其他能如内能
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(3)下滑过程中，速度最大时，ab 杆所受合力为零， 即 B2L2vmax 0 F 合＝mgsinθ－ R ＝0， mgRsinθ 则 vmax＝ . B2L2 0
第九章
第4节
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题后反思
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(1)棒在重力作用下沿导轨向下运动，从而棒产生感 应电动势―→产生感应电流―→受到安培力阻碍棒的速 度增大． (2)只要安培力小于 mgsinθ.棒就要加速下滑，导致 E 继续增大，使 F 增大．当棒合力为零时，达到最终的最 大速度． (3)重点要放在受力及力的变化上，以及对运动全过 程的分析．同时注意分析速度及加速度的变化情况．
2013高三物理一轮复习课件：第九章 电磁感应现象 楞次定律
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第九章 电磁感应
2
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在 N 极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁感线方向 向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流过线圈的电流方向 向下，外电路电流由 b 流向 a，同时线圈作为电源，下端应 为正极，则电容器下极板电势高，带正电．
[答案] D
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答案 A
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2．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈 B、零刻度在中央的电流计及开关按如图所示连接．在开关 闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑 动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏 转．由此可以推断( )
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A．线圈 A 向上移动或滑动变阻器的滑动端 P 向右加速 滑动，都能引起电流计指针向左偏转 B．线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流 计指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向右滑动， 都能使电流计指针静止在中央 D．因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知，故无法判断 电流计指针偏转的方向
考 情 分 析
3
2013届高考物理一轮复习课件(人教版)第九章第2节法拉第电磁感应定律、自感
(3)后 2 s 内有恒定电流，焦耳热为 Q＝I2Rt＝0.04 J
【答案】 (1)见解析 (2)0.2 A 沿顺时针方向 (3)0.04 J
二、导体切割磁感线产生感应电动势的计算 规律方法 1．导体平动切割磁感线产生的感应电动势 对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式 E＝Blv，应从以下几个方面理解和掌握：
【重点提示】 (1)感生电动势和动生电动势都属于 感应电动势，但二者产生机理有所不同．
(2)在实际的感应电动势中，可能既有感生电动势， 同时也有动生电动势．
二、法拉第电磁感应定律 1．法拉第电磁感应定律 (1)定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的⑦________成正比． (2)公式：⑧________.
【解析】 导体棒受到的安培力方向向左，是阻力， 大小为 F 安＝BR2L2v，随着速度减小，安培力减小，故选 项 A 错误，选项 D 正确，通过金属棒横截面的电荷量为 q＝ I ·Δt＝B·RΔS，选项 B 正确；
因为从 a 到 b 的平均安培力 F1，大于从 b 到 c 的平均安 培力 F2，故导体棒从 a 到 b 克服安培力做的功比较多， 回路产生的电能大，选项 C 正确．
(5)相对性 E＝Blv 中的速度 v 是相对于磁场 B 的速度，若磁场 也运动时，应注意速度间的相对关系．
2．导体转动切割磁感线产生的感应电动势
当求导体在垂直于磁场的平面内因绕一端以角速度 ω 匀速转动而切割磁感线产生感应电动势时，如图所 示．E＝Blv 中＝Blω2l＝12Bl2ω.式中的 v 中为导体杆中点的 转动线速度(v 中实为整个杆的平均速度 v ＝0＋2vA)．
【答案】 BCD
请做：课时作业（三十九 ）
2．磁通量的变化率ΔΔΦt 是 Φ-t 图像上某点切线的斜 率．若变化率ΔΔΦt 恒定，则 Φ-t 图像为倾斜的直线，感应 电动势为定值．