【文档说明】(新高考)高考物理一轮复习课件第11章 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流(含解析).ppt，共(70)页，2.050 MB，由MTyang资料小铺上传

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第十一章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流1.理解并应用法拉第电磁感应定律.2.会计算导体棒切割磁感线产生的感应电动势.3.了解自感现象、涡流、电磁驱动和电磁阻尼.【目标要求】考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用考点二导体切

割磁感线产生的感应电动势考点三自感现象考点四涡流电磁阻尼和电磁驱动课时精练内容索引NEIRONGSUOYIN考点一法拉第电磁感应定律的理解及应用011.感应电动势(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势.(2)产生条件：穿过回路的发生改变，与电路是否闭

合无关.(3)方向判断：感应电动势的方向用或右手定则判断.基础回扣磁通量楞次定律2.法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的__________成正比.磁通量的变化率技巧点拨例1(多选)(2018·全国卷Ⅲ·20)如图1(a)，在

同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧.导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向.导线框R中的感应电动势考向1判断感应电动势的方向、大小图1√√例2(多选)(2019·全国卷Ⅰ·20

)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图2(a)中虚线MN所示.一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上.t＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b

)所示.则在t＝0到t＝t1的时间间隔内考向2感应电动势、感应电流的计算图2A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向√√解析在0～t0时间内，磁感应强度减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左；在t0～t1时间内，磁感应强度反向增大，

感应电流的方向仍为顺时针，圆环所受安培力水平向右，所以选项A错误，B正确；1.(法拉第电磁感应定律的应用)如图3所示，竖直放置的矩形导线框MNPQ边长分别为L和2L，M、N间连接水平的平行板电容器，两极板间距为

d，虚线为线框中轴线，虚线右侧有垂直线框平面向里的匀强磁场.两极板间有一质量为m、电荷量为q的带负电油滴恰好处于平衡状态，已知重力加速度为g，则该磁场磁感应强度大小B的变化情况及其变化率分别是跟进训练√图3解析电荷量为q的带负电的油滴恰好处于静止状态，电场力竖直向上，则电场强度方

向竖直向下，所以电容器的上极板带正电，线框上端相当于电源正极，感应电动势沿逆时针方向，感应电流的磁场方向和原磁场方向相反，根据楞次定律可知，穿过线框的磁通量在均匀增强，考点二导体切割磁感线产生的感应电动势021.导体平动切割磁感线(1)有效长度公式E＝Blv中的l为导体切割磁感线

的有效长度.如图4中，导体的有效长度分别为：图4(2)相对速度E＝Blv中的速度v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.2.导体转动切割磁感线如图5，当长为l的导体在垂直于匀强磁场(磁感应强度为B)的平面内，绕一端以角速度ω匀速转动，当导体运动Δt

时间后，转过的弧度θ＝ωΔt，转过的面图5例3(多选)(2017·全国卷Ⅱ·20)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直.边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图6甲所示.已知导线框一直

向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正).下列说法正确的是A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动的速度的大小为0.5m/

sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t＝0.4s至t＝0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N考向1平动切割磁感线图6√√根据右手定则及正方向的规定可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C正确；例4如图7所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的磁感应强度为B的匀强磁场中，

绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)考向2转动切割磁感线图7√2.(平动切割磁感线)如图8所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒

两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E′.则等于跟进训练图8√23233.(转动切割磁感线)(2020·安徽宣城市期末调

研测试)边界MN的一侧区域内，存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场.边长为l的正三角形金属线框abc粗细均匀，三边阻值相等，a顶点刚好位于边界MN上，现使线框围绕过a点且垂直于桌面的转轴匀速转动，转动角速度为ω，如图

9所示，则在ab边开始转入磁场的瞬间a、b两端的电势差Uab为√图9232303考点三自感现象自感现象(1)概念：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出.这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势.(2)表达式：E＝.(3)自感系数L的影响因素：与线

圈的、形状、以及是否有铁芯有关.基础回扣感应电动势大小匝数1.通电自感和断电自感的比较技巧点拨电路图器材要求A1、A2同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)通电时在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮灯A立即亮，然后逐渐变暗达到稳定断电时回

路电流减小，灯泡逐渐变暗，A1电流方向不变，A2电流反向①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；②若I2＞I1，灯泡闪亮后逐渐变暗.两种情况下灯泡中电流方向均改变2.分析自感问题的三个技巧例5(2017·北京卷·19)如图10所示，图甲和图乙是教材中演示自

感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈.实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮.而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是图10A.图甲中，A1与L1的电阻值相同B.图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流

C.图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同D.图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等√解析断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1>IA1，即RL1<RA1，故A错；题图甲中，闭合开关S1，电

路稳定后，因为RL1<RA1，所以A1中电流小于L1中电流，故B错；题图乙中，闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，说明变阻器R与L2的电阻值相同，故C对；闭合S2瞬间，通过L2的电流增大，由于电磁感应，线圈L2产生自感电动势，阻碍电流的增大，则

L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错.4.(自感现象)(多选)(2020·江苏苏锡常镇二模)为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图11所示电路.已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于

闭合状态.关于实验过程，下列说法正确的是跟进训练A.闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值B.闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值C.待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值D.实验结束后，应先断开S1图11√√√04考点四涡流电磁阻尼和电磁驱动1.涡流现象(1)涡流：块状金属放在磁场中，或者让它在

磁场中运动时，金属块内产生的漩涡状感应电流.(2)产生原因：金属块内变化→感应电动势→感应电流.2.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力，安培力总是_____导体的相对运动.3.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受到安培力而运动起来.基础回扣变化磁通量

阻碍感应电流5.(涡流)如图12所示，关于涡流的下列说法中错误的是56跟进训练A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D.变压

器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流图12√6.(电磁阻尼)(2017·全国卷Ⅰ·18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫

铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图13所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是图13√56解析感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化.在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左

右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动；在B图中，只有紫铜薄板向左振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流；在D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产

生，故选项A正确，B、C、D错误.56课时精练051.将多匝闭合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A.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C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动

势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同123456789101112双基巩固练√13142.(多选)(2020·贵州省思南中学开学考试)穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图1甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法，正确的是123456789101112

A.图甲中回路产生的感应电动势恒定不变B.图乙中回路产生的感应电动势一直在变大C.图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的感应电动势D.图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大图1√

√1314解析Φ－t图象中图线的斜率的绝对值表示感应电动势的大小，故A、B错误；C、D正确.12345678910111213143.(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图2所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路

放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有A.选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B.取走磁体，电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化123456789101112图2√√√1314解析铜质弦为非磁性材料，不能

被磁化，选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A项错误；若取走磁体，金属弦不能被磁化，其振动时，不能在线圈中产生感应电动势，电吉他不能正常工作，B项正确；123456789101112弦振动过程中，穿过线圈的磁通量大小不断变化，由楞次定律可知，线圈中感应电流

方向不断变化，D项正确.13144.三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径，已知所有磁场的磁感应强度随时间变化关系都满足B＝kt，磁场方向如图3所示.测得A环内感应电流强度为I，则B环和C环内感应电流强度分别

为A.IB＝I，IC＝0B.IB＝I，IC＝2IC.IB＝2I，IC＝2ID.IB＝2I，IC＝0123456789101112图3√131412345678910111213145.如图4所示，在庆祝反法西斯胜利70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警－2000”在通过

天安门上空时机翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自东向西飞行.该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5T，则A.两翼尖之间的电势差为2.9VB.两翼尖之间的电势差为1.1VC.飞机左方翼尖的电势比右方翼

尖的电势高D.飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低123456789101112图4√1314解析飞机的飞行速度为4.5×102km/h＝125m/s，飞机两翼尖之间的电动势为E＝Blv＝4.7×10－5×50×125V≈0.29V，A、B项错误；飞机从东向西飞行，磁场竖直向下

，根据右手定则可知，飞机左方翼尖的电势高于右方翼尖的电势，C项正确，D项错误.12345678910111213146.(多选)如图5所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有A.增加

线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯123456789101112图5√√1314解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡流发热，使水温升高.要缩短加热时间，需增大涡流，即增大感应电动势或减小电阻.

增加线圈匝数、提高交流电源的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡流，取走铁芯会导致磁性减弱，故选项A、B正确，选项C、D错误.12345678910111213147.(多选)(2019·山东青岛市质检)如图6所示的电路中，A1和A2是完全

相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是123456789101112A.闭合开关S接通电路时，A2始终比A1亮B.闭合开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮C.断开开关S切断电路时，A2先熄灭，A1过一会儿才熄灭D.断开开关S切断电路时

，A1和A2都要过一会儿才熄灭图6√√1314解析闭合开关S接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，故A错误，B正确；断开开关S切断电路时，线圈对电流的减小有阻碍作用，相当于电源，与A1和A2串

联，所以两灯泡都要过一会儿才熄灭，故C错误，D正确.12345678910111213148.(2020·浙江杭州市一模)用导线绕一圆环，环内有一用同样导线折成的内接正方形线框，圆环与线框绝缘，如图7甲所示.圆环的半径R＝2m，导线单位长度的电阻r0＝0.2Ω/m.把它们放在磁感应强度为

B的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里.磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，求：(1)正方形线框产生的感应电动势；答案4V123456789101112图71314解析正方形线框的面积为S＝2R2，根据法拉第电磁感应定律得：1234567891011121314(

2)在0～2.0s内，圆环产生的焦耳热；123456789101112答案31.75J1314解析圆环面积为S′＝πR2，圆周长为L＝2πR，圆环的电阻为：r′＝2πRr0＝2×3.14×2×0.2Ω≈2.5Ω根据法拉第电磁感应定律得：

123456789101112在0～2.0s内，圆环产生的焦耳热为：1314(3)若不知道圆环半径数值，在0～2.0s内，圆环中的电流与正方形线框中的电流之比.1234567891011121314解析正方形线框中

的电流为：12345678910111213149.如图8，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φa、φb、φc.已知bc边的长度为l.下列判断正确

的是123456789101112能力提升练A.φa＞φc，金属框中无电流B.φb＞φc，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图8√1314解析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；123456789101112ac边切割磁感线，根据右手定则得φa＜φc，A项错误.131410.(多选)(2019·湖南永州市第二次模拟)如图9(a)所示，半径为r的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两

根导线，与电阻R构成闭合回路.若圆环内加一垂直于纸面的变化的磁场，变化规律如图(b)所示.规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻.以下说法正确的是123456789101112图9A.0～1s内，流过电阻R的电流方向为b→

R→aB.2～3s内，穿过金属圆环的磁通量在减小C.t＝2s时，流过电阻R的电流方向发生改变D.t＝2s时，Uab＝πr2B0(V)√√1314解析规定磁场方向垂直纸面向里为正，根据楞次定律，在0～1s内，穿过金属圆环向里的磁通量增大，则金属圆环中产生逆

时针方向的感应电流，那么流过电阻R的电流方向为b→R→a，故A正确；123456789101112由题图(b)可知，在2～3s内，穿过金属圆环的磁通量在增大，故B错误；1～2s内，穿过金属圆环的磁通量向里减小，由楞次定律可知，产生的电流方向为a→R→b，2～3s穿过

金属圆环的磁通量增大，且磁场反向，由楞次定律可知，产生的电流方向为a→R→b，故C错误；1314123456789101112131411.(2019·安徽蚌埠市第三次质量检测)如图10所示，某小组利用电流传感器(接入电脑，图中未画出)记录灯泡A和自感元件L

构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，i1表示小灯泡中的电流，i2表示自感元件中的电流(已知开关S闭合时i2>i1)，则下列图象中正确的是123456789101112图10√1314123456789101112解析当开关S断开后，自感元件与灯泡形成回路

，自感元件阻碍自身电流变化，自感元件产生的感应电流仍沿着原来方向，大小从i2开始不断减小，灯泡的电流反向，大小与自感元件电流相等，故C正确，A、B、D错误.131412.(多选)如图11所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感

应强度为B，质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向右上穿进磁场，当AC刚进入磁场时的速度为v，方向与磁场边界成45°角，若线框的总电阻为R，则123456789101112图11√√13141234567891

01112解析线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则知感应电流的方向为ABCD方向，A错误；1314123456789101112131413.如图12所示，匀强磁场中有一由半圆

弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合，磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0，使该线框从静止开始绕过圆心O且垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置不变，磁感应强度大小随时间线性变化.为了

产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为123456789101112图12√1314123456789101112解析若要产生的电流相等，则产生的感应电动势应相等.设半圆半径的长度为L，从静止开始绕过圆心O以角速度

ω匀速转动时，线框中产生的感应电动势大小为E＝B0L2ω；131414.如图13所示，两根光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，导轨间距为L，导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上.导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好.在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直

向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B.开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为Ff的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内.(1)求导体棒所达到的恒定速度v2的大小；123456789101

112图131314123456789101112解析由法拉第电磁感应定律得E＝BL(v1－v2)1314(2)为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少.123456789101112解析为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过所受的最大安培力，1314