電磁感應(yīng)第十章第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流欄目導(dǎo)航01知識(shí)梳理回顧03核心素養(yǎng)提升02要點(diǎn)各個(gè)擊破04配套訓(xùn)練知識(shí)梳理回顧11．感應(yīng)電動(dòng)勢(1)感應(yīng)電動(dòng)勢：在____________中產(chǎn)生的電動(dòng)勢．(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的__________發(fā)生改變，與電路是否閉合__________．(3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用______________或____________判斷．一法拉第電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量無關(guān)楞次定律右手定則磁通量的變化率

歐姆3．導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算(1)公式E＝Blv的使用條件__________磁場，B、l、v三者相互__________．(2)“瞬時(shí)性”的理解若v為瞬時(shí)速度，則E為__________感應(yīng)電動(dòng)勢；若v為平均速度，則E為__________感應(yīng)電動(dòng)勢．勻強(qiáng)垂直瞬時(shí)平均【答案】C二自感和渦流1．(1)自感現(xiàn)象：由于線圈本身的________________而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．(2)互感現(xiàn)象：兩個(gè)互相靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象．2．自感電動(dòng)勢(1)定義：在____________中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢．(2)大小：和電流的________及線圈的__________有關(guān)．(3)自感系數(shù)：與線圈的________、形狀、________及是否有鐵芯有關(guān)．(4)單位：亨利(H)，1mH＝______H,1μH＝______H.電流發(fā)生變化自感現(xiàn)象

變化率自感系數(shù)大小匝數(shù)10－3

10－6

3．渦流(1)當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像____________狀的感應(yīng)電流．(2)大小：導(dǎo)體的外周長__________，交變磁場的頻率________，渦流越大．(3)應(yīng)用：____________、感應(yīng)加熱、____________、渦流探測等．水的旋渦越長越高電磁灶渦流制動(dòng)【答案】D【解析】閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，因線圈L的直流電阻不計(jì)，所以L1與二極管被短路，導(dǎo)致燈泡L1不亮，而L2將更亮，因此L1、L2亮度不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．?dāng)嚅_S的瞬間，L2會(huì)立刻熄滅．?dāng)嚅_S的瞬間，線圈L與燈泡L1及二極管構(gòu)成的回路不能形成反向的電流，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，a端的電勢高于b端．選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確．要點(diǎn)各個(gè)擊破2要點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用(1)在t＝0到t＝t0時(shí)間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的絕對(duì)值；(2)在時(shí)刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小．【答案】見解析練1

如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大．兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢分別為Ea和Eb.不考慮兩圓環(huán)間的相互影響．下列說法正確的是(

)A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向【答案】B要點(diǎn)2導(dǎo)體切割磁感線類問題1．切割的“有效長度”公式中的l為有效切割長度，即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度．圖中有效長度分別為：例2

如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy的2、4象限有垂直坐標(biāo)系向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B；在第3象限有垂直坐標(biāo)系向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B．現(xiàn)將半徑為R，圓心角為90°的扇形閉合導(dǎo)線框OPQ在外力作用下以恒定角速度繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．t＝0時(shí)線框在圖示位置，設(shè)電流逆時(shí)針方向?yàn)檎较颍畡t下列關(guān)于導(dǎo)線框中的電流隨時(shí)間變化關(guān)系正確的是(

)【答案】B練2

(多選)(2019年廣東名校聯(lián)考)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有一水平放置的U形導(dǎo)軌．導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．導(dǎo)軌間距離為L.在導(dǎo)軌上垂直放置一根長度為L的金屬棒MN，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，電阻為r.用外力拉著金屬棒向右以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，則在金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中(

)【答案】AC感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算及電勢高低的判斷1．計(jì)算說明：①導(dǎo)體與磁場方向垂直；②磁場為勻強(qiáng)磁場．2．判斷：把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分電路或?qū)w當(dāng)作電源的內(nèi)電路，相當(dāng)于電源．若電路是不閉合的，則先假設(shè)有電流通過，然后應(yīng)用楞次定律或右手定則判斷出電流的方向．電源內(nèi)部電流的方向由負(fù)極(低電勢)流向正極(高電勢)，外電路順著電流方向每經(jīng)過一個(gè)電阻電勢都要降低．要點(diǎn)3感應(yīng)電荷量的計(jì)算例3

(2019屆龍巖月考)如圖所示，abcd為水平放置的平行U形光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計(jì)．導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．金屬桿放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌的接觸點(diǎn)為M、N，并與導(dǎo)軌成θ角．金屬桿以ω

的角速度繞N點(diǎn)由圖示位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到與導(dǎo)軌ab垂直．轉(zhuǎn)動(dòng)過程中金屬桿與導(dǎo)軌始終接觸良好，金屬桿單位長度的電阻為r.則在金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中(

)

由于導(dǎo)軌電阻不計(jì)，外電路電壓為零，由此判斷MN電勢；根據(jù)楞次定律判斷金屬桿中感應(yīng)電流的方向；根據(jù)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小計(jì)算公式，結(jié)合閉合電路的歐姆定律求解感應(yīng)電流大小；導(dǎo)體棒MN在回路中的電阻逐漸減小，不能計(jì)算通過電路的電荷量．【答案】B練3

(2020屆北京名校模擬)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中傾斜放置電阻不計(jì)的兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌，金屬導(dǎo)軌與水平面成θ＝37°角，平行導(dǎo)軌間距L＝1.0m．勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T．兩根金屬桿ab和cd可以在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)．兩金屬桿的質(zhì)量均為m＝0.20kg，ab桿的電阻為R1＝1.0Ω，cd桿的電阻為R2＝2.0Ω.若用與導(dǎo)軌平行的拉力F作用在金屬桿ab上使ab桿勻速上滑并使cd桿在導(dǎo)軌上保持靜止，整個(gè)過程中兩金屬桿均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)ab桿上滑的速度v的大小；(2)ab桿兩端的電勢差Uab；(3)0.5s的時(shí)間內(nèi)通過cd桿的電量q.【答案】(1)3.6m/s

(2)2.4V

(3)0.60C(2)ab桿兩端的電勢差是路端電壓，根據(jù)歐姆定律可得U＝IR2＝1.2×2V＝2.4V根據(jù)右手定則可知a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)的高，故有Uab＝2.4V.(3)由于桿勻速運(yùn)動(dòng)，所以通過桿的電流強(qiáng)度為一個(gè)定值，根據(jù)電荷量的計(jì)算公式可得q＝It＝1.2×0.5C＝0.60C．要點(diǎn)4對(duì)自感現(xiàn)象的理解及應(yīng)用由楞次定律可知，自感電動(dòng)勢總是阻礙原來導(dǎo)體中電流的變化．當(dāng)回路中的電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢和原來電流的方向相反；當(dāng)回路中的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢和原來電流的方向相同．自感對(duì)電路中的電流變化有延遲作用，使電流不能突變．通電自感和斷電自感的比較：比較項(xiàng)目通電自感斷電自感原因由于開關(guān)閉合時(shí)流過電感線圈的電流迅速增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的增大，使流過燈A1的電流比流過燈A2的電流增加得慢S斷開時(shí)，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間．燈A中電流反向不會(huì)立即熄滅．若RL<RA，原來的IL>IA，則A燈熄滅前要閃亮一下．若RL≥RA，原來的電流IL≤IA，則燈A逐漸熄滅不會(huì)閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能【答案】C【解析】由于a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡，當(dāng)開關(guān)接通瞬間，b燈泡立刻發(fā)光，而a燈泡由于線圈的自感現(xiàn)象，導(dǎo)致燈泡漸漸變亮；當(dāng)開關(guān)斷開瞬間，兩燈泡串聯(lián)，由線圈產(chǎn)生瞬間電壓提供電流，導(dǎo)致兩燈泡同時(shí)熄滅．故選C．練4

(2019屆石家莊一模)如圖所示電路中，A、B、C為完全相同的三個(gè)燈泡，L是一直流電阻不可忽略的電感線圈，a、b為線圈L上的左右兩端點(diǎn)．原來開關(guān)S是閉合的，三個(gè)燈泡亮度相同．將開關(guān)S斷開，下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，A燈閃亮后緩慢熄滅B．a(chǎn)點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅C．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅D．a(chǎn)點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)，B、C燈不會(huì)閃亮只是緩慢熄滅【答案】D【解析】開關(guān)閉合穩(wěn)定時(shí)，三個(gè)燈泡亮度相同，則流過A的電流等于流過B、C的電流．開關(guān)由閉合到斷開瞬間，B、C燈原來的電流瞬間消失，而線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙B、C燈中電流減小，并與A、B、C組成回路．原來兩支路燈電流相等，開關(guān)斷開瞬間電流都從原來A的值開始減小，所以三燈均過一會(huì)兒才熄滅．由于電流的方向與A的原電流的方向相同，則流過三個(gè)燈的電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)．核心素養(yǎng)提升3電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用

電磁感應(yīng)現(xiàn)象與生活密切相關(guān)，高考對(duì)這部分的考查更趨向于現(xiàn)代生活中和STS信息中電磁感應(yīng)知識(shí)的實(shí)用．命題背景有電磁爐、電子秤、電磁卡、電磁焊接術(shù)、衛(wèi)星懸繩發(fā)電、磁懸浮列車等．例1

(多選)物理知識(shí)在生活中應(yīng)用非常廣泛，下列事例是利用電磁感應(yīng)原理工作的有(

)A．來回?fù)u晃手搖式電筒，使磁體在線圈中運(yùn)動(dòng)，小燈泡就能發(fā)光B．對(duì)著動(dòng)圈式話筒說話，聲音帶動(dòng)線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生變化的電流C．將帶有磁條的銀行卡在POS機(jī)中的線圈中刷一下，POS機(jī)便通過產(chǎn)生的電流讀出銀行卡的信息D．動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的線圈中通過變化的電流時(shí)，線圈在磁場力的作用下帶動(dòng)紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音【答案】ABC【解析】來回?fù)u晃手搖式電筒，使磁體在線圈中運(yùn)動(dòng)，則線圈切割磁感線，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使小燈泡發(fā)光，利用了電磁感應(yīng)原理；對(duì)著動(dòng)圈式話筒說話，聲音帶動(dòng)線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)，線圈切割磁感線，產(chǎn)生變化的電流，利用了電磁感應(yīng)原理；將帶有磁條的銀行卡在POS機(jī)中的線圈中刷一下，POS機(jī)便通過產(chǎn)生的電流讀出銀行卡的信息，利用了電磁感應(yīng)原理；動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的線圈中通過變化的電流時(shí)，線圈在磁場力的作用下，帶動(dòng)紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音，是利用了磁場對(duì)電流產(chǎn)生力的作用，不是利用電磁感應(yīng)原理，選項(xiàng)A、B、C正確．例2

(2019年北京名校模擬)隨著科技的不斷發(fā)展，無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線．小到手表、手機(jī)，大到電腦、電動(dòng)汽車，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無線充電從理論研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化．如圖所示為某品牌的無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式充電的原理圖．關(guān)于無線充電，下列說法正確的是(

)A．無線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B．只有將充電底座接到直流電源上才能對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電C．接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同D．只要有無線充電底座，所有手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電點(diǎn)評(píng)：電磁感