高考物理总复习第11单元电磁感应第30讲法拉第电磁感应定律自感和涡流.pptx
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1、第30讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题知识自查必备【知识总览】电磁感应变化闭合变化率知识自查必备大小形状匝数【辨别明理】(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)感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同.()(5)线圈中的电流越大,则自感系数也越大.()(6)对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈中的自感电动势越大.()知识自查必备考点一法拉第电磁感应定律的理解和应用考点互动探究例12021广东惠州模拟如图甲所示,N=200匝的线圈(
2、图中只画了2匝),电阻r=2,其两端与一个R=48的电阻相连.线圈内有垂直纸面向里的磁场,磁通量按图乙所示规律变化.下列选项正确的是()A.电阻R两端b点比a点电势高B.电阻R两端的电压大小为10VC.0.1s时间内非静电力所做的功为0.2JD.0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C考点互动探究C考点互动探究考点互动探究B考点互动探究要点总结考点二导体棒切割磁感线引起的感应电动势的推导与计算考点互动探究推理证明情景1:如图所示,两平行金属导轨P、Q左端用导线连接,间距为L,其间有垂直于导轨平面的磁感应强度为B的匀强磁场,长为L的导体棒ab与导轨垂直且接触良好,导体棒ab保持以速度v向右匀
3、速运动.证明:导体棒ab在运动过程中产生的感应电动势E=BLv.考点互动探究考点互动探究情景3:如图所示,匀强磁场方向水平向右,磁感应强度为B.N匝矩形线圈绕垂直于磁场的轴OO匀速转动,角速度是.线圈面积是S.证明:图示时刻线圈中产生的感应电动势为E=NBS.答案 设ad=bc=L1,ad边到轴的距离为L2,bc边到轴的距离为L3,根据法拉第电磁感应定律得Ead=NBL1L2Ebc=NBL1L3所以图示时刻线圈中产生的电动势E=Ead+Ebc=NBL1L2+NBL1L3=NBL1(L2+L3)=NBS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
4、有效长度,如图所示相对性E=BLv中的速度v是导体棒相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系考点互动探究特别说明:分析导体棒切割磁感线产生的感应电动势时应注意导体棒切割磁感线有平动切割和转动切割两种.E=BLv的三个特性考点互动探究B考点互动探究考点互动探究例3(多选)2021广东卷如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨,圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图所示的匀强磁场.金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好,初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上.若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中
5、始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有()A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小AD考点互动探究情景图研究对象回路一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与磁场垂直的轴转动的导线框表达式E=BLvE=NBSsint考点互动探究要点总结应用法拉第电磁感应定律的四种情况通电自感断电自感自感电路器材规格A1、A2灯规格相同,R=RL,L较大L很大(有铁芯)自感现象在S闭合瞬间,A2灯立即亮起来,A1灯逐渐变亮,最终两灯一样亮在开关S断开时,A灯逐渐变暗直至熄灭或闪亮一下再逐渐变暗直至熄灭考点三涡流、自感现象的理解及应
6、用考点互动探究考向一通电自感与断电自感现象对比考点互动探究通电自感断电自感产生原因开关闭合时,流过线圈L的电流迅速增大,L中产生自感电动势,阻碍电流的增大,流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢断开开关S时,流过线圈L的电流减小,L产生的自感电动势阻碍电流的减小,原来通过L的电流会通过A灯,A灯不会立即熄灭,若RLIA,则A灯熄灭前要闪亮一下,若RLRA,原来的电流ILIA,则A灯逐渐变暗直至熄灭,不会闪亮一下考点互动探究例42021广州二模如图所示,L是自感系数很大、电阻不计的线圈.a、b是两个相同的小灯泡,开关S由断开到闭合时()A.a先亮b后亮,然后b逐渐变亮B.b先亮a后亮,然后a
7、逐渐变亮C.a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭D.a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭C解析当S闭合瞬时,两灯同时获得电压,同时发光,随着线圈L电流的增加,逐渐将b灯短路,b逐渐变暗直到熄灭,同时,a灯电流逐渐增大,变得更亮.故C正确,A、B、D错误.变式 2021石家庄一中期中如图所示,平行金属导轨左端接有电阻和线圈,导体棒MN与导轨垂直,其右侧存在垂直于纸面的匀强磁场,MN保持向右做匀速运动,且与导轨接触良好,则MN中电流随时间变化的图像可能正确的是图中的()考点互动探究A考点互动探究考向二对涡流的考查1.产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中.(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.
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