1、选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）第2讲 法拉第电磁感应定律 自感现像知识点一 法拉第电磁感应定律想一想如图所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半径RA2RB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比和线圈中的感应电流之比分别为多少？选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）记一记1感应电动势(1)定义：在中产生的电动势。(2)产生条件：穿过回路的发生改变，与电路是否闭合。(3)方向判断：感应电动势的方向用或判断。2法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动
2、势的大小，跟穿过这一电路的成正比。(2)公式：，其中n为。电磁感应现像磁通量无关楞次定律右手定则磁通量的变化率线圈匝数选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）试一试1穿过某线圈的磁通量随时间的变化的关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是()A02 sB24 sC46 s D68 s【解析】t图像中，图像斜率越大，越大，感应电动势就越大。【答案】C选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）知识点二 导体切割磁感线时的感应电动势计算想一想如图所示，当导体棒在垂直于磁场的平面内，其一端为轴，以角速度匀速转动时，产生的感应电动势为多少？选修32 第九章 电磁感应高考总复习
3、 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）记一记切割方式电动势表达式说明垂直切割E导体棒与磁场方向垂直磁场为匀强磁场倾斜切割E其中为v与B的夹角旋转切割(以一端为轴)EBlvBlvsin 选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）试一试2如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出。设在整个过程中，棒的取向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A越来越大B越来越小C保持不变D无法判断【解析】金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向上的速度不变，由EBLv可知，感应电动势也不变。C项正确。【答案】C选修3
4、2 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）知识点三 自感 互感想一想如图所示，开关S闭合且回路中电流达到稳定时，小灯泡A能正常发光，L为自感线圈，则当开关S闭合或断开时，小灯泡的亮暗变化情况是怎样的？【提示】开关闭合时，自感电动势阻碍电流的增大，所以灯慢慢变亮；开关断开时，自感线圈的电流从有变为零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A不能构成闭合回路，所以灯立即熄灭。选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）记一记1互感现像两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的会在另一个线圈中产生的现像。2自感现像(1)定义：由于通过导体自身的而产生的电磁感应现像。(2)
5、自感电动势：定义：在中产生的感应电动势。表达式：E。磁场感应电动势电流发生变化自感现像选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）自感系数L：相关因素：与线圈的大小、形状、以及是否有有关。单位：亨利(H)，1 mHH，1 H106 H。圈数铁芯103选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）试一试3在如图所示的电路中，两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“”接线柱流入时，指针向左摆。在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是()AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆CG1、G2表的指
6、针都向左摆DG1、G2表的指针都向右摆选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【解析】电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈中电流减小，产生与原方向相同的自感电动势，与G2和电阻组成闭合回路，所以G1中电流方向向右，G2中电流方向向左，即G1指针向右摆，G2指针向左摆。B项正确。【答案】B选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【例1】如图甲所示，一个阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域
7、存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计。求0至t1时间内(1)通过电阻R1的电流大小和方向；(2)通过电阻R1的电荷量q及电阻R1上产生的热量。选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【解题探究】在求解该题时，应明确：(1)公式EnS 中的S应为。(2)公式qIt中的I应为。【自主解答】_线圈在磁场范围内的有效面积流过电阻的平均电流选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第
8、九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）变式训练1 如图甲所示，边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框静置于光滑水平面上，处于与水平面垂直的匀强磁场中，匀强磁场磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。求：(1)在t0到tt0时间内，通过导线框的感应电流大小；(2)在t时刻，ab边所受磁场作用力大小；(3)在t0到tt0时间内，导线框中电流做的功。选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式EBlv，应从以下几个方面理解和掌握：1使用条件本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需
9、B、l、v三者相互垂直。实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为EBlvsin，为B与v方向间的夹角。选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）2使用范围导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即EBlv。若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。3有效性公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度。例如，求图中MN两点间的电动势时，有效长度分别为选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）甲图：lcdsin；乙图：沿v1方向运动时，lMN；沿v2方向运动时，l0。丙图：沿v1方向运动时，lR；沿v2方向运动时，l0；沿v
10、3方向运动时，lR。4相对性EBlv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系。选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【例2】在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T。有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计。若杆cd以恒定加速度a2 m/s2由静止开始做匀加速运动，则：(1)在前5 s内，平均感应电动势是多少？(2)在第5 s末，回路中的电流有多大？(3)在第5 s末时，作用在cd杆上的水平外力有多大？选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）
11、【解题探究】求感应电动势的一般方法(1)求平均感应电动势时，用公式或。(2)求瞬时感应电动势时，用公式。【自主解答】_EBlvEBlv，其中v为瞬时速度选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）(3)杆cd匀加速运动，由牛顿第二定律得FF安ma即FBIlma0.164 N。【答案】(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【总结提升】感应电动势两个公式的比较选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）变式训练2(2013北京理综)如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的
12、匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1E2分别为()Aca，21Bac，21Cac，12 Dca，12选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【解析】杆MN向右匀速滑动，由右手定则判知，通过R的电流方向为ac；又因为EBLv，所以E1E212，故选项C正确。【答案】C选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【例3】如
13、图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()A在电路甲中，断开S，A将逐渐变暗B在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【解题探究】分析甲、乙电路，确定开关S断开时灯的亮暗变化情况：(1)灯的亮暗变化取决于。(2)乙电路中，断开S前，线圈L中的电流灯A中的电流。【自主解答】_【答案】AD流过灯的电流与灯中原电流的大小关系大于选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【总结提升
14、】分析自感现像的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流是逐渐变大，断电过程中，电流是逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路。(2)断电自感现像中灯泡是否“闪亮”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强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭。选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）变式训练3 在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开S。若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时
15、间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图像是()选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【解析】闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流均为I，说明RLR。若t时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍流过L1的电流i1增大，直至达到电流I，故A错误，B正确；而对于t时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流I，故C、D错误。【答案】B选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）电磁感应中的“双杆切割”问题(2013成都模拟)磁场在xOy平面内的分布如图所示，其磁感应强度的大小均
16、为B0，方向垂直于xOy平面，相邻磁场区域的磁场方向相反，每个同向磁场区域的宽度均为L0，整个磁场以速度v沿x轴正方向匀速运动。若在磁场所在区间内放置一由n匝线圈组成的矩形线框abcd，线框的bcLB、abL，LB略大于L0，总电阻为R，线框始终保持静止。求：选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）(1)线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小；(2)线框所受安培力的大小和方向。选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【深度剖析】(1)线框相对于磁场向左做切割磁感线的匀速运动，切割磁感线的速度大小为v，任意时刻线框ab边切割磁感线产生的感应电动势大小为E1nB0Lv，cd
17、边切割磁感线产生的感应电动势大小为E2nB0Lvab边和cd边所处的磁场方向总是相反的，故ab边和cd边线圈中产生的感应电动势方向顺时针时都是顺时针，逆时针时都是逆时针，所以总的感应电动势大小E2nB0Lv，选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）1某同学为了验证断电自感现像，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S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S，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像。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现像，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小
18、灯泡未闪亮的原因是()选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大【解析】由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流。由题图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A错误；造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现像，故B错误，C正确；自感系数越大，则产生的自感电流越大，灯泡更亮，故D错误。【答案】C选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）2如图所示，长为L的金属导线弯成一
19、圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以BB0Kt(K0)随时间变化，t0时，P、Q两极板电势相等。两极板间的距离远小于环的半径，则经时间t电容器P板()选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【答案】D选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）3如图，均匀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、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性
20、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()选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【答案】C选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）【答案】AC选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）5(2013常州模拟)如图甲所示，用粗细均匀的导线制成的一只圆形金属圈，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属圈的质量为m，半径为r，导线的电阻率为，截面积为S。金属圈的上半部分处在一方向垂直圈面向里的有界匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化满足Bkt(k为常量)，如图乙所示。金属圈下半部分在磁场外。若丝线所能承受的最大拉力FTm2mg，则从t0时刻起，经过多长时间丝线会被拉断？选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）选修32 第九章 电磁感应高考总复习 物理（JK）
