1、第第2讲法拉第电磁感应定律、自感、涡流讲法拉第电磁感应定律、自感、涡流高考总复习 物理考点考点0双基过关掌握双基过关掌握一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1感应电动势感应电动势(1)感应电动势：在感应电动势：在_中产生的电动势产生感应电动势的那部分中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于导体就相当于_，导体的电阻相当于，导体的电阻相当于_(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循感应电流与感应电动势的关系：遵循_定律，即定律，即I_.电磁感应现象电磁感应现象电源电源电源内阻电源内阻闭合电路欧姆闭合电路欧姆 高考总复习 物理2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路
2、中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的_成正比成正比(2)公式：公式：E_，n为线圈匝数为线圈匝数变化率变化率 高考总复习 物理Blv 高考总复习 物理二、自感与涡流二、自感与涡流1自感现象自感现象(1)概念：由于导体本身的概念：由于导体本身的_变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感而产生的感应电动势叫作_(2)表达式：表达式：E_.(3)自感系数自感系数L的影响因素：与线圈的的影响因素：与线圈的_、形状、形状、_以及是否有铁以及是否有铁芯有关芯有关电流电流自感电
3、动势自感电动势大小大小匝数匝数 高考总复习 物理2涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生像涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生像_状的感应电流状的感应电流(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到_，安培，安培力方向总是力方向总是_导体的运动导体的运动(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生_，使导体，使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来交流感应电动机就是利用受到安培力作用，安培力使导体运动起来交流感应电动机就是利
4、用_的的原理工作的原理工作的水的旋涡水的旋涡安培力安培力阻碍阻碍感应电流感应电流电磁驱动电磁驱动高考总复习 物理1(人教版选修人教版选修32 第第17页第页第1题改题改)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的
5、磁场方向与原磁场方向始终相同感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【答案【答案】C高考总复习 物理高考总复习 物理【答案【答案】8 000 VB【解析【解析】由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律EBLv可知感应电动势为可知感应电动势为8 000 V，由右手定，由右手定则得则得B端电势高端电势高高考总复习 物理3(人教版选修人教版选修32 第第21页第页第3题改题改)如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，向右匀速滑动，MN中产生的感应电动
6、势为中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，其他条件不变，MN中产生的感中产生的感应电动势变为应电动势变为E2.则通过电阻则通过电阻R的电流方向及的电流方向及E1与与E2之比分别为之比分别为()Aca,2 1Bac,2 1Cac,1 2Dca,1 2【答案【答案】C【解析【解析】由右手定则可知，电阻由右手定则可知，电阻R上电流的方向为上电流的方向为ac，由，由EBLv可知，可知，E1E212，C正确正确高考总复习 物理4(人教版选修人教版选修32 第第25页第页第3题改题改)(多选多选)如图所示，如图所示，L是自感系数很大的线是自感系数很大的线圈，但其自
7、身的电阻几乎为零圈，但其自身的电阻几乎为零A和和B是两个完全相同的灯泡，则下列说法中正确的是两个完全相同的灯泡，则下列说法中正确的有有()A当开关当开关S闭合瞬间，闭合瞬间，A、B两灯同时亮，最后两灯同时亮，最后B灯熄灭灯熄灭B当开关当开关S断开瞬间，断开瞬间，A、B两灯同时熄灭两灯同时熄灭C当开关当开关S断开瞬间，断开瞬间，a点电势比点电势比b点电势低点电势低D当开关当开关S断开瞬间，流经灯泡断开瞬间，流经灯泡B的电流由的电流由a到到b【答案【答案】AD高考总复习 物理【解析【解析】开关开关S闭合瞬间，线圈闭合瞬间，线圈L对电流有阻碍作用，则相当于灯泡对电流有阻碍作用，则相当于灯泡A与与B串
8、联，串联，因此同时亮，且亮度相同，稳定后因此同时亮，且亮度相同，稳定后B被短路熄灭，被短路熄灭，A正确当开关正确当开关S断开后，断开后，A马上马上熄灭，由于自感，线圈中的电流慢慢减小，其相当于电源，左端为高电势，与灯泡熄灭，由于自感，线圈中的电流慢慢减小，其相当于电源，左端为高电势，与灯泡B构成闭合回路放电，流经灯泡构成闭合回路放电，流经灯泡B的电流由的电流由a到到b，B闪一下再熄灭，闪一下再熄灭，D正确，正确，B、C错错误误高考总复习 物理考点考点1法拉第电磁感应定律的理解与应用法拉第电磁感应定律的理解与应用高考总复习 物理高考总复习 物理高考总复习 物理例例1如图甲所示，一个电阻值为如图甲
9、所示，一个电阻值为R，匝，匝数为数为n的圆形金属线圈与阻值为的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻的电阻R1连连接成闭合回路线圈的半径为接成闭合回路线圈的半径为r1.在线圈中半径在线圈中半径为为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度匀强磁场，磁感应强度B随时间随时间t变化的关系图变化的关系图甲甲 乙乙(1)通过电阻通过电阻R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；(2)通过电阻通过电阻R1上的电荷量上的电荷量q及电阻及电阻R1上产生的热量上产生的热量线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和和B0，导
10、线的电阻不计求，导线的电阻不计求0至至t1时时间内，间内，高考总复习 物理题眼题眼(1)要判断感应电流的方向和感应电动势的大小应用什么规律？要判断感应电流的方向和感应电动势的大小应用什么规律？(2)要求解通过要求解通过R1的电荷量及的电荷量及R1上产生的热量应用哪些公式？上产生的热量应用哪些公式？高考总复习 物理高考总复习 物理练练1(2019届江苏名校模拟届江苏名校模拟)(多选多选)如图甲所示，一个圆形线圈的匝数如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n100，线圈面积线圈面积S200 cm2，线圈的电阻，线圈的电阻r1，线圈外接一个阻值，线圈外接一个阻值R4 的电阻，把线的电阻，把线圈放入一方向垂直
11、线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示下列说法中正确的是所示下列说法中正确的是()A电阻电阻R两端的电压保持不变两端的电压保持不变B初始时刻穿过线圈的磁通量为初始时刻穿过线圈的磁通量为0.4 WbC线圈电阻线圈电阻r消耗的功率为消耗的功率为4104 WD前前4 s内通过内通过R的电荷量为的电荷量为4104 C【答案【答案】AC甲乙甲乙 高考总复习 物理高考总复习 物理练练2(2019年石家庄质量检测年石家庄质量检测)如图甲所示，导体棒如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，置于水平导轨上，PQ之之间有阻
12、值为间有阻值为R的电阻，的电阻，PQNM所围的面积为所围的面积为S，不计导轨和导体棒的电阻导轨所在，不计导轨和导体棒的电阻导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在02t0时间内磁感时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态下列说法正确的是始终处于静止状态下列说法正确的是()高考总复习 物理【答案【答案】D高考总复习 物理高考总复习 物理应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤1分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；分析穿
13、过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；2利用楞次定律确定感应电流的方向；利用楞次定律确定感应电流的方向；3灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解高考总复习 物理考点考点2导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生感应电动势的计算1EBlv的特性的特性(1)正交性：要求磁场为匀强磁场，而且正交性：要求磁场为匀强磁场，而且B，l，v三者互相垂直三者互相垂直(2)有效性：有效性：l为导体切割磁感线的有效长度如图甲中，导体棒的有效长度为为导体切割磁感线的有效长度如图甲中，导体棒的有效长度为ab间距离间距离(3)相对性：相对性：v
14、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关系高考总复习 物理甲甲 乙乙 高考总复习 物理高考总复习 物理高考总复习 物理例例2如图所示，如图所示，abcd为水平放置的平行为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为形光滑金属导轨，间距为l，导轨间，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为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，导轨电阻不计已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度，保持金属杆以速度v沿平行于沿平行
15、于cd的方向滑动的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好金属杆滑动过程中与导轨接触良好)则则()高考总复习 物理题眼题眼(1)金属杆切割磁感线的有效长度是哪一部分？如何求电路中感应电动金属杆切割磁感线的有效长度是哪一部分？如何求电路中感应电动势？势？(2)组成闭合回路的总电阻如何变化？如何求出？组成闭合回路的总电阻如何变化？如何求出？【答案【答案】B高考总复习 物理高考总复习 物理【答案【答案】C高考总复习 物理高考总复习 物理高考总复习 物理【答案【答案】BD高考总复习 物理高考总复习 物理公式公式EBlv中中l的意义应理解为导体的有效切割长度所谓导体的有效切割长的意义应理解为导体的有效切
16、割长度所谓导体的有效切割长度，指的是切割导体两端点的连线在同时垂直于度，指的是切割导体两端点的连线在同时垂直于v和和B的方向上的投影的长度对于的方向上的投影的长度对于公式公式EBlv中的中的v，首先应理解为导体与磁场间的相对速度，所以即使导体不动而，首先应理解为导体与磁场间的相对速度，所以即使导体不动而磁场运动，也能使导体切割磁感线而产生感应电动势；其次，还应注意到磁场运动，也能使导体切割磁感线而产生感应电动势；其次，还应注意到v应该是垂应该是垂直切割速度；另外，还应注意到在直切割速度；另外，还应注意到在“旋转切割旋转切割”这类问题中，导体棒上各部分的切这类问题中，导体棒上各部分的切割速度不同
17、，此时的割速度不同，此时的v则应理解为导体棒上各部分切割速度的平均值，在数值上一般则应理解为导体棒上各部分切割速度的平均值，在数值上一般等于旋转导体棒中点的切割速度等于旋转导体棒中点的切割速度高考总复习 物理考点考点3通电自感和断电自感通电自感和断电自感1自感现象自感现象“阻碍阻碍”作用的理解作用的理解(1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，使其缓慢地增加流的增加，使其缓慢地增加(2)流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感
18、电动势与电流方向相同，阻碍电流的减小，使其缓慢地减小流的减小，使其缓慢地减小高考总复习 物理2自感现象的四大特点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，更不能使过程反向行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向高考总复习
19、 物理例例3(多选多选)如图所示的电路中，如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，圈，D1，D2是两个完全相同的电灯，是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源是内阻不计的电源t0时刻，闭合开关时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关时刻断开开关S.I1，I2分别表示通过电灯分别表示通过电灯D1和和D2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时随时间间t变化关系的是变化关系的是()高考总复
20、习 物理题眼题眼 开关开关S闭合时，线圈闭合时，线圈L对电流对电流I1，I2有什么影响？断开开关有什么影响？断开开关S后，线圈后，线圈L对电流对电流I1，I2有什么影响？有什么影响？【答案【答案】AC【解析【解析】当当S闭合时，闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当流过；当L的阻碍作用变小时，的阻碍作用变小时，L中的电流变大，中的电流变大，D1中的电流变小至零；中的电流变小至零；D2中的电流为电路总中的电流为电路总电流，电流流过电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，电流较小，当时，电路总电阻较大，电流较小，当D1中电流为零时，电流流过
21、中电流为零时，电流流过L与与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，再断开时，D2马上熄灭，马上熄灭，D1与与L组成回组成回路，由于路，由于L的自感作用，的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项A、C正正确确高考总复习 物理练练5某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L，小灯泡，小灯泡A，开，开关关S和电池组和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再
22、断开开关小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因，你认为最有可能未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是造成小灯泡未闪亮的原因是()A电源的内阻较大电源的内阻较大B小灯泡电阻偏大小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大线圈的自感系数较大【答案【答案】C高考总复习 物理【解析【解析】闭合开关闭合开关S，电路稳定后小灯泡正常发光时，如果电感线圈，电路稳定后小灯泡正常发光时，如果电感线圈L的
23、电阻比的电阻比小灯泡小灯泡A的电阻大，则电感线圈的电阻大，则电感线圈L中的电流中的电流IL比小灯泡比小灯泡A中的电流中的电流IA小，当开关小，当开关S断开断开时，则由于自感现象，电感线圈时，则由于自感现象，电感线圈L和小灯泡和小灯泡A构成回路使电感线圈构成回路使电感线圈L和小灯泡和小灯泡A中的中的电流从电流从IL开始减小，看不到小灯泡闪亮的现象，故开始减小，看不到小灯泡闪亮的现象，故C项可能其他项都会产生闪亮的项可能其他项都会产生闪亮的现象现象高考总复习 物理练练6(2018年济南模拟年济南模拟)如图所示，如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，是两个完全相同的灯泡，D是理想二极是理想二极管，管
24、，L是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计下列说法正确的是是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计下列说法正确的是()AS闭合瞬间，闭合瞬间，A先亮先亮BS闭合瞬间，闭合瞬间，A、B同时亮同时亮CS断开瞬间，断开瞬间，B逐渐熄灭逐渐熄灭DS断开瞬间，断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭闪亮一下，然后逐渐熄灭【答案【答案】D【解析【解析】S闭合瞬间，闭合瞬间线圈相当于短路，二极管为反向电流，故电流闭合瞬间，闭合瞬间线圈相当于短路，二极管为反向电流，故电流走走B灯泡，则灯泡，则B灯亮，灯亮，A灯没有电流通过，灯没有电流通过，A灯不亮，故灯不亮，故A、B错误；错误；S断开瞬间，断开瞬间，B马马上熄灭，由于线圈产生自感电
25、动势，电流通过二极管，上熄灭，由于线圈产生自感电动势，电流通过二极管，A闪亮一下，然后逐渐熄闪亮一下，然后逐渐熄灭，所以选项灭，所以选项D正确正确高考总复习 物理分析自感现象的两点注意分析自感现象的两点注意1通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程，线圈中电流是逐渐变通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程，线圈中电流是逐渐变大；断电过程，线圈中电流是逐渐变小，方向不变此时线圈可等效为大；断电过程，线圈中电流是逐渐变小，方向不变此时线圈可等效为“电源电源”，该该“电源电源”与其他电路元件形成回路与其他电路元件形成回路2断电自感现象中灯泡是否断电自感现象中灯泡是否“闪亮闪亮”问题的判断，
26、在于对电流大小的分析，若问题的判断，在于对电流大小的分析，若断电后通过灯泡的电流比原来大，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭断电后通过灯泡的电流比原来大，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭高考总复习 物理高考总复习 物理设上述四个过程中通过电阻设上述四个过程中通过电阻R的电荷量的大小依次为的电荷量的大小依次为Q1、Q2、Q3和和Q4，则，则()AQ1Q2Q3Q4BQ1Q22Q32Q4C2Q12Q2Q3Q4DQ1Q2Q3Q4【答案【答案】A高考总复习 物理高考总复习 物理高考总复习 物理例例5如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场，若第一次用强磁场，若第一次用0.3 s时间拉出，外力做的功为时间拉出，外力做的功为W1，通过导线截面的电荷量为，通过导线截面的电荷量为q1，第二次用，第二次用0.9 s时间拉出，外力做的功为时间拉出，外力做的功为W2，通过导线截面的电荷量为，通过导线截面的电荷量为q2，则，则()AW1W2，q1q2BW1W2，q1q2DW1W2，q1q2【答案答案】C高考总复习 物理
