法拉第电磁感应定律(一轮复习)

解析
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3. (2015· 江苏高考)做磁共振(MRI)检查时， 对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉
图 924 组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组
织的影响， 将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈， 线圈的半径 r＝5.0 cm，线圈导线的截面积 A＝0.80 cm2，电 阻率 ρ＝1.5 Ω·m。如图 924 所示，匀强磁场方向与线圈平 面垂直，若磁感应强度 B 在 0.3 s 内从 1.5 T 均匀地减为零， 求：(计算结果保留一位有效数字) (1)该圈肌肉组织的电阻 R；
(2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E； (3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q。
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要点二 导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算
1． E＝ Blv 的三个特性 (1)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。 (2)有效性：公式中的 l 为导体切割磁感线的有效长度。如 图 925 中，导体棒的有效长度为 ab 间的距离。
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3． (多选)(2015· 茂名一模)漏电 保护开关由一个触电保安 器和继电器 J 组成，如图 9214 所示。保安器 A 处
图 9214
用火线和零线双股平行绕制成线圈，然后接到用电器，B 处 有一个输出线圈，一旦线圈 B 中有电流，经放大后便能推动 继电器切断电源。关于保安器的说法正确的是 A．保安器的工作原理是电磁感应原理 B．多开灯会使保安器切断电源 C．线圈 B 中电流一定大于线圈 A 中的电流 D．如图人“手—地”触电会切断电源
BCD
【备考指南】
2016年
2015年 2014年 2013年 2012年
6、13
13 1、13 13 13
第 2 节 法拉第电磁感应定律
(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大。 (2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。 (3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。 (4)线圈匝数 n 越多，磁通量越大，产生的感应电动势也越大。 (5)磁场相对于导体棒运动时，导体棒中也可能产生感应电动势。
图 929 4ωB0 A. π ωB0 C. π 2ωB0 B.要点三 通电自感和断电自感
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。
nS B2－B1 A．恒为 t2－t1 nS B2－B1 C． 恒为－ t2－t1
nS B2－B1 B．从 0 均匀变化到 t2－t1 nS B2－B1 D． 从 0 均匀变化到－ t2－t1
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[方法规律] 应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题 ΔΦ (1)公式 E＝ n 求解的是一个回路中某段时间内的平均电 Δt 动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。 ΔB (2)利用公式 E＝nS 求感应电动势时， S 为线圈在磁场范围 Δt 内的有效面积。 (3)通过回路截面的电荷量 q 仅与 n、 ΔΦ 和回路电阻 R 有关， nΔΦ nΔΦ 与时间长短无关。推导如下：q＝ I Δt＝ Δ t＝ R 。 Δ t· R
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2. ( 多选 )(2016· 苏州高三调研 ) 如图 9211 所示是研究通电自感实验的 电路图，A1、A2 是两个规格相同的 小灯泡，闭合开关调节电阻 R，使
图 9211 两灯泡的亮度相同。 调节可变电阻 R1， 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，A1 立刻变亮，A2 逐渐变亮 B．闭合瞬间，A2 立刻变亮，A1 逐渐变亮 C．稳定后，L 和 R 两端电势差一定相同 D．稳定后，A1 和 A2 两端电势差不相同
E＝n 研究对象 闭合回路 E＝Blv
回路中做切割磁感线运动 的那部分导体 的是瞬时感应电动势
求的是Δt时间内的平 (1)若v为瞬时速度，则求
区 别
研究内容
均感应电动势，E与
某段时间或某个过程 (2)若v为平均速度，则求
对应
适用范围 对任何电路普遍适用
的是平均感应电动势
只适用于导体垂直于匀强 磁场做切割磁感线的运动
图 9212
v0 解析：若将刷卡速度改为 ，线圈切割磁感线运动时产生的 2 感应电动势大小将会减半，周期将会加倍，故 D 项正确，其 他选项错误。 答案：D
2．(2016· 佛山高三质检)图 9213 甲为手机无线充电的原理图， 下列哪种装置的工作原理与其相同 ( )
图 9213
A．电磁炉 C．回旋加速器 B．电动机 D．速度选择器
2．三点注意、三个技巧
[多角练通] 1．(多选)(2016· 深圳南山期末)如图 9210， A、B 是相同的白炽灯，L 是自感系数很 大、 电阻可忽略的自感线圈。 下面说法正 确的是 ( )
图 9210
A．闭合开关 S 时，A、B 灯同时亮，且达到正常 B．闭合开关 S 时，B 灯比 A 灯先亮，最后一样亮 C．闭合开关 S 时，A 灯比 B 灯先亮，最后一样亮 D．断开开关 S 时，A 灯与 B 灯同时慢慢熄灭
Blv A．电路中感应电动势的大小为 sin θ Bvsin θ B．电路中感应电流的大小为 r B2lvsin θ C．金属杆所受安培力的大小为 r B2lv2 D．金属杆的热功率为 rsin θ [思路点拨] (1)金属杆切割磁感线的有效长度为 l。 l (2)计算安培力的公式 F＝BIL 中 L 应为 。 sin θ
解析
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电磁感应在生活中的应用
电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查 更趋向于有关现代气息和 STS 问题中信息题的考查。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。
1． (2013· 浙江高考)磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不 同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度 v0 刷卡时， 在线圈中产生感应电动势，其 Et 关系如图 9212 所示。如 v0 果只将刷卡速度改为 ，线圈中的 Et 关系图可能是( 2 )
图 925
(3)相对性：E＝Blv 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。 2．导体转动切割磁感线 当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度 ω 匀速转 1 2 动时，产生的感应电动势为 E＝Bl v ＝ Bl ω，如图 926 所示。 2
图 926
ΔΦ 3．公式 E＝n 与 E＝Blv 的区别与联系 Δt
ΔΦ E＝ n Δt
E＝Blv
ΔΦ (1)E＝Blv 可由 E＝n 在一定条件下推导出来 Δt ΔΦ (2)E＝n 也可求瞬时感应电动势，当 Δt→0 时的 E Δt 联系 即为瞬时感应电动势 (3)当导体切割磁感线运动时用 E＝Blv 求 E 方便，当 ΔΦ 得知穿过回路的磁通量发生变化情况时，用 E＝n Δt 求 E 比较方便
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[针对训练] 1．(2015· 海南高考)如图 928，空间有一匀强磁 场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当 它以速度 v 沿与棒和磁感应强度都垂直的方
图 928
向运动时，棒两端的感应电动势大小为 ε，将此棒弯成两段长 度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面 内。当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度 v 运动时，棒两 ε′ 端的感应电动势大小为 ε′，则 ε 等于 ( )
解析
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小结
法拉第电磁感应定律
感 应 电 动 势
E ＝n ΔΦ Δt
E ＝Bl v
同学们 再见！
A、铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正 常工作，故A错误；B、取走磁体，就没有磁场，振弦 不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作， 故B正确；C、根据E=可知，增加线圈匝数可以增大 线圈中的感应电动势，故C正确；D、磁振动过程中， 磁场方向不变，但磁通量有时变大，有时变小，则线 圈中的电流方向不断变化，故D正确． 故选：BCD
解析
图 922
( )
2. (2014· 安徽高考 )英国物理学家麦克斯韦 认为，磁场变化时会在空间激发感生电
图 923 场。如图 923 所示，一个半径为 r 的绝缘细圆环水平放置，
环内存在竖直向上的匀强磁场 B，环上套一带电荷量为＋ q 的小球。已知磁感应强度 B 随时间均匀增加，其变化率为 k， 若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功 的大小是 A． 0 C． 2πr2qk 1 B. r2qk 2 D． πr2qk
[典例]
(2015· 安徽高考)如图
927 所示， abcd 为水平放置的平行 “ ”形光滑金属导轨，间距为 l，
图 927 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 θ 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 ( )
Ф /wb
线圈匝数 n=100
0.18
0.09
O
2
t/s
2．应用法拉第电磁感应定律的三种情况 (1)磁通量的变化是由面积变化引起时， ΔΦ＝ B·ΔS，则 E BΔS ＝n ； Δt (2)磁通量的变化是由磁场变化引起时， ΔΦ＝ ΔB· S，则 E ΔB· S ＝n ； Δt (3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时， 则根据 B2S2－ B1S1 ΔBΔS 定义求， ΔΦ＝ Φ 末 － Φ 初， E＝ n ≠n 。 Δt Δt
【温故知新】
（多选题2016江苏.6）电吉他中电拾音器的基本结构 如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时， 在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音 箱发生声音，下列说法正确的有 A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D．磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变化