高考物理一轮复习选择性必修第二册第十章电磁感应第二讲法拉第电磁感应定律自感和涡流课件

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(3)感应电流与感应电动势的关系：①有感应电动势，不一定有___________ (电路不闭合)；②有感应电流，一定有____________ (电路闭合)。3．导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直，则E＝_____。(2)v∥B时，E＝____。二、自感、涡流1．自感现象(1)定义：由于导体本身的______变化而产生的电磁感应现象称为自感。
情境创设　1．如图甲所示，线圈两端a、b与一电阻R相连，线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场，t＝0时刻起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化。2．如图丙、丁是研究通电自感和断电自感现象的电路。
微点判断　(1)图乙中t0时刻线圈磁通量最大，产生的电动势最大。( )(2)图乙中t0～2t0时间内线圈磁通量变化快，产生的电动势大。( )(3)图乙中t0～2t0时间内线圈产生的感应电动势大小是0～t0时间内的2倍。( )(4)图丙中K闭合瞬间，LA、LB一起亮起来。( )(5)图丙中K断开时，LA、LB一起逐渐熄灭。( )(6)图丁中K闭合时，LC立即亮起来。( )(7)图丁中K断开时，LC一定闪亮一下再熄灭。( )
A．0.30 V B．0.44 VC．0.59 V D．4.3 V
答案：(1)0.12 V　(2)0.2 A，电流方向见解析图(3)0.1 C
(二) 导体棒切割磁感线产生感应电动势(精研点)1．平动切割(1)公式E＝Blv的理解
[考法全析]考法(一)　垂直切割情形[例1]　如图，两光滑导轨水平放置 在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点。狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连。导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻。下列说法正确的是(　 )A．通过金属棒的电流为2BCv2tan θB．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tan θC．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定
考法(三)　转动切割情形[例3]　 (多选)如图是金属圆盘发电机的原理图。匀强磁场垂直于金属圆盘，电阻R通过导线与两块铜片电刷D、C连接，D、C分别与转动轴和圆盘的边缘良好接触。圆盘绕通过圆心O的固定转动轴按图示顺时针方向转动，电阻R中就有电流通过。则(　 )A．电流方向由D经过电阻R流向CB．通过电阻R的电流大小与铜盘的半径成正比C．通过电阻R的电流大小与磁感应强度成正比D．通过电阻R的电流大小与圆盘转动的角速度成正比
(三) 自感和涡流 电磁阻尼与电磁驱动(释疑点)考法(一)　自感现象分析[例1]　(2023·北京高考)如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关(　 ) A．P与Q同时熄灭 B．P比Q先熄灭C．Q闪亮后再熄灭 D．P闪亮后再熄灭
[解析]　由题知，开关S闭合后，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，通过线圈L的电流大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感现象，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。[答案]　 D
[例2]　 (多选)如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则四个选项中能定性描述电流I随时间t变化关系的图像是 (　 )
[解析]　闭合开关S，D1缓慢变亮，D2和D3立即变亮，稳定后流过D1的电流比D2和D3大。在t1时刻断开开关S后，由于自感现象，通过D1的电流逐渐减小，方向不变，而通过D2和D3的电流方向立即改变，且电流大小先变大后逐渐减小，B、C正确。[答案]　BC
[规律方法]　自感现象中灯泡亮度变化分析
[规律方法]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。2．产生涡流时的能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能。(1)金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能。(2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。　
考法(三)　电磁阻尼与电磁驱动问题[例4·电磁阻尼]　 如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是 (　 )A．磁体做匀加速直线运动B．磁体的机械能守恒C．磁体动能的增加量小于重力势能的减少量D．铝管对桌面的压力大于铝管和磁体的重力之和
[解析]　磁体在铝管中运动的过程中，安培力做负功，磁体的加速度小于重力加速度；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体速度越快，产生的感应电动势越大，受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，故A错误；磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故B错误，C正确；以铝管和磁体整体为研究对象，因磁体有向下的加速度，则整体合力向下，故地面对整体的支持力小于总重力，根据牛顿第三定律可知，铝管对桌面的压力小于铝管和磁体的重力之和，故D错误。[答案]　C
[例5·电磁驱动]　 在物理兴趣小组的活动中，某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固定点O上，铝板可以绕O点自由摆动，如图所示。在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板附近左右来回拉动(与铝板始终不相碰)，若空气流动对铝板的影响可忽略不计，则下列对这个实验结果的判断，正确的是 (　 )A．铝板内不会产生感应电动势B．铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流C．铝板可以在安培力的作用下摆动起来D．铝板始终保持静止不动
[解析]　当条形磁铁靠近和远离铝板时，铝板切割磁感线，产生感应电动势，A错误；因铝板各部分切割磁感线的密集程度不同，磁通量的改变量不同，故各部分产生的感应电动势不同，由此能产生感应电流，B错误；铝板产生感应电流后，可在安培力的作用下摆动起来，C正确，D错误。[答案]　C