高考物理总复习10.2法拉第电磁感应定律自感现象课件PPT

这是一份高考物理总复习10.2法拉第电磁感应定律自感现象课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了知识导图，电路是否闭合，右手定则或楞次定律，磁通量的变化率，是否有铁芯等，止电流的变化，导体旋转切割磁感线，迁移训练等内容，欢迎下载使用。
穿过回路的磁通量发生变化
线圈的大小、形状、匝数以及
【微点拨】应用法拉第电磁感应定律应注意的问题:(1)由E=n 知,感应电动势的大小由穿过电路的磁通量变化率 和线圈匝数n共同决定,而磁通量Φ较大或磁通量的变化量ΔΦ较大时,感应电动势不一定较大。
(2)利用公式E=nS 求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积。(3)利用公式E=BLv求解感应电动势时需注意v为导体切割磁感线时相对于磁场的速度。
【慧眼纠错】(1)磁通量变化量越大,产生的感应电动势越大。纠错:______________________________________。(2)线圈的匝数越多,磁通量越大,产生的感应电动势越大。纠错:______________________________________________________________________________。
磁通量变化率越大,产生的感应电动势越大
磁通量与线圈匝数无关,感应电动势的大小与
磁通量的变化率有关,与磁通量的大小无关
(3)磁场相对于导体棒运动时,导体棒中不会产生感应电动势。纠错:_________________________________________________________________________________________________________________________________。
导体棒切割磁感线产生感应电动势的公式E=BLv
中的速度v是导体棒与磁场的相对速度,当磁场相
对于导体棒运动时,导体棒中也会产生感应电动势
(4)对于同一线圈,当电流变化越大时,线圈中的自感电动势越大。纠错:______________________________________________________________________。
对于同一线圈,根据E= 可知,当电流变化
越快时,线圈中的自感电动势越大
(5)线圈中的电流越大,自感系数也越大。纠错:___________________________________________。(6)自感电动势可以阻止电流的变化。纠错:___________________________________________________。
自感系数由线圈自身因素决定,与电流大小
自感电动势可以阻碍电流的变化,但不能阻
考点1　法拉第电磁感应定律的理解和应用【典题探究】【典例1】(2018·榆林模拟)在一空间有方向相反,磁感应强度大小均为B的匀强磁场,如图所示,向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内,向内的磁场分布在除
圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为b(b> a)的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度在Δt时间内均匀减小到 ,则此过程中该线圈产生的感应电动势大小为世纪金榜导学号04450223(　　)
【解题探究】(1)磁场变化前,穿过线圈的磁通量是多少?提示:线圈内存在两个方向相反的匀强磁场,由于b> a,所以向内的磁通量大于向外的磁通量,磁场变化前,穿过线圈的磁通量为Φ=πB(b2-a2)-πBa2 =πB(b2-2a2)。
(2)求解线圈中产生感应电动势的大小要利用什么规律?提示:法拉第电磁感应定律。
【解析】选D。线圈内存在两个方向相反的匀强磁场,穿过线圈的磁通量变化量为ΔΦ=πB(b2-2a2)- 。根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势的大小为E= = ,故选D。
【通关秘籍】1.应用法拉第电磁感应定律应注意的问题:(1)E=n 的研究对象是一个回路,求得的电动势是整个回路的感应电动势。(2)公式E=n 求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值。(3) 为单匝线圈产生的感应电动势的大小。
(4)磁通量变化率 对应Φ-t图线上某点切线的斜率。(5)通过回路截面的电荷量为q=
2.法拉第电磁感应定律的两个特例:(1)回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度发生变化,则ΔΦ=ΔB·S,E=n ·S。(2)磁感应强度B不变,回路与磁场垂直的面积发生变化,则ΔΦ=B·ΔS,E=nB 。
【考点冲关】1.如图所示,半径为r的金属环绕通过其直径的轴OO′以角度ω匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B。从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时,在转过30°角的过程中,环中产生的感应电动势的平均值为(　　)
A.2Bωr2B.2 Bωr2C.3Bωr2D.3 Bωr2
【解析】选C。图示位置时穿过线圈的磁通量为Φ1=0;转过30°时穿过线圈的磁通量为Φ2=BSsin30°= BS,转过30°用的时间为Δt= ,由法拉第电磁感应定律得感应电动势的平均值为: =n = =3Bωr2,故C项正确。
2.(2018·珠海模拟)在半径为r、电阻为R的圆形导线框内,以直径为界,左、右两侧分别存在着方向相反的匀强磁场,如图甲所示。以垂直纸面向外的磁场为正,两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示。则在0～t0时间内,导线框中(　　)
A.没有感应电流B.感应电流方向为逆时针C.感应电流大小为 D.感应电流大小为
【解析】选C。对左边的磁场分析,磁感应强度逐渐增大,导致圆形导线框中产生顺时针的电流,对右边的磁场分析,磁感应强度逐渐减小,导致圆形导线框中产生顺时针的电流,导线框中的总电流是两个磁场产生的总效果,根据法拉第电磁感应定律可知, 故C项正确。
【加固训练】如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为(　　)
【解析】选B。线圈在磁场中的面积S= a2,穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ=2BS-BS= Ba2。根据法拉第电磁感应定律E=n 得E= ,所以B正确。
考点2　导体切割磁感线产生感应电动势的计算　 【典题探究】【典例2】(多选)(2016·全国卷Ⅱ)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是(　　)
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上往下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
【题眼直击】圆盘旋转时→___________________。
【解析】选A、B。若圆盘转动的角速度恒定,则相当于无数切割磁感线的导体的运动速度恒定,切割磁感线感应电动势为E= Br2ω也恒定,则电流大小恒定,A正确;由右手定则可知,从上往下看,只要圆盘顺时针转动,电流就沿a到b的方向流动,不会改变,B正确,C错误;由于电流在R上的热功率与电流的平方成正比,圆盘转动
的角速度变为原来的2倍时,圆盘切割磁感线产生的感应电动势变为原来的2倍,电流也变为原来的2倍,电流在R上的热功率变为原来的4倍,选项D错误。
迁移1:导体垂直切割磁感线(2018·张家界模拟)如图所示,MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻R,金属棒ab斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨接触点之间的距离为L,金属棒与导轨间夹角为60°,以速度v水平向
右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为(　　)　　　　　　　　　　　　　　
【解析】选B。当金属棒以速度v水平向右匀速运动,金属棒切割磁感线,产生感应电动势和感应电流,金属棒有效的切割长度为 L,ab中产生的感应电动势为E=B Lv,通过R的电流为
迁移2:导体倾斜切割磁感线　(2018·钦州模拟)下列选项各图中所标的导体棒的长度为L,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,棒运动的速度均为v,产生的电动势为BLv的是(　　)
【解析】选D。A图中导体棒做切割磁感线运动时速度与磁场有一个夹角θ=30°,产生的感应电动势为E=BLvsin 30°=0.5BLv,故A项错误;B、C两图中导体棒都不切割磁感线,不产生感应电动势,故B、C项错误;图中导体棒做切割磁感线运动,产生的感应电动势为E=BLv,故D项正确。
迁移3:导体旋转切割磁感线 (2015·全国卷Ⅱ)如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是(　　)
A.Ua>Uc,金属框中无电流B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿a-b-c-aC.Ubc=- Bl2ω,金属框中无电流D.Ubc= Bl2ω,金属框中电流方向沿a-c-b-a
【解析】选C。穿过金属框的磁通量始终为零,没有发生变化,故金属框中无电流,B、D项错误;bc边切割磁感线的等效速度为 lω,根据右手定则Ub