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1、电磁感应,第 十 章,第2讲 法拉第电磁感应定律 自感和涡流,知识梳理自测,1感应电动势 (1)概念：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。,知识点1,法拉第电磁感应定律,电磁感应现象,磁通量,无关,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,欧姆定律,Blv,1自感现象 (1)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。 (2)自感电动势 定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做_。 表达式：E_。 (3)自感系数L 相关因素：与线圈的_、形状、_以及是否有铁芯有关。 单位：亨利(H)，1mH_H,1H
2、_H。,知识点2,自感、涡流,电流,自感电动势,大小,匝数,103,106,2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_，这种电流像水的漩涡，所以叫涡流。,感应电流,思考：(1)穿过线圈的磁通量变化越大，产生的感应电动势是否也越大？ (2)利用EBlv推导出导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动时产生感应电动势的表达式。,思维诊断： (1)磁通量变化越大，产生的感应电动势也越大。 ( ) (2)磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大。 ( ) (3)磁通量的变化率描述的是磁通量变化的快慢。 ( ) (4)感应电动势的大小与线圈的匝数无关。 ( ) (5)线圈
3、中的自感电动势越大，自感系数就越大。 ( ) (6)磁场相对导体棒运动时，导体棒中也能产生感应电动势。 ( ), ,1关于法拉第电磁感应定律，下列说法正确的是 ( ) A线圈中的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势就越大 B线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势就越大 C线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势就越大 D线圈放在磁场越强的地方，线圈中产生的感应电动势就越大,B,2(多选)如图甲是一个电容器，电容器外壳上标有“4.7F 50V”字样；图乙是一个标准自感线圈，外壳上标有“1H”字样，下列有关该电容器和自感线圈的说法正确的是 ( ) A电容器的电容为4.71012F B自
4、感线圈的自感系数为“1H” C电容器在20V的工作电压下，其带电荷量为9.4105C D自感线圈的自感电动势大小与流过线圈的电流大小有关,BC,D,C,解析 金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，不能防止细小的砂石颗粒混入食品中，A错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，B错误，C正确；探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动，相对静止时无法得到探测效果，D错误。,核心考点突破,考点一,法拉第电磁感应定律的理解及应用,例 1,BC,规律总结： 求电荷量三法 (1)qIt(式中I为回路中的恒定电流、t为时间) 由于导体棒匀速切割磁感线产生感应电动势使闭合回路中的电流恒定，根据电流定
5、义式可知qIt。 闭合线圈中磁通量均匀增大或减小且回路中电阻保持不变，则电路中的电流I恒定，时间t内通过线圈横截面的电荷量qIt。,(2018江苏常州模拟)(多选)如图所示，半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，已知弹性螺旋线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是 ( ),类题演练 1 ,BC,1导体平动切割磁感线 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)正交性 本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需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
6、计算，公式可为EBlvsin，为B与v方向间的夹角。,考点二,导体切割磁感线产生感应电动势的计算,(4)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。下图中有效长度分别为：,(2018河北衡水中学七调)如图甲所示，一个U形光滑足够长的金属导轨固定在水平桌面上，电阻R10，其余电阻均不计，两导轨间的距离l0.2m，有一垂直于桌面向下并随时间变化的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。一个电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨两边垂直。在t0时刻，金属杆紧靠在最左端，杆在外力的作用下以速度v0.5m/s向右做匀速运动。下列说法中正确的是
7、( ) A当t4s时，穿过回路的磁通量为0.16Wb B当t4s时，电路中感应电动势的大小E0.02V C当t4s时，金属杆所受到的安培力的大小为8105N D在04s内，流过电阻R的感应电流随时间均匀增加,例 2,D,类题演练 2 ,C,1通电自感和断电自感的比较,考点三,自感现象,2三点注意、三个技巧,(2018甘肃天水一中月考)如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计。当开关S闭合时，下列说法正确的是 ( ) AA和B一起亮，然后A熄灭 BA和B一起亮，然后A逐渐熄灭 CA比B先亮，然后A熄灭 DB比A先亮，然后A逐渐变亮 解析 当开关S闭合时，线
8、圈L产生较大的自感电动势阻碍电流的增加，使A灯中电流逐渐变大，而B灯中电流立即变大，因此，B灯先亮，然后A灯逐渐变亮，故A、B、C错误，D正确。,例 3,D,规律总结： 通过线圈的电流不能发生突变，只能缓慢变化。,(2017江苏泰兴期末)如图所示电路中，原先开关S闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为I1、I2，已知R1R2，不计线圈L的直流电阻，A为理想电流表。在某一时刻t1突然断开开关S，则通过电流表的电流I随时间t变化的图线可能是 ( ),类题演练 3 ,D,解析 原先开关S闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为I1、I2，断开开关，原来通过R1的电流I1立即
9、消失，自感线圈阻碍自身电流变化，瞬间产生的感应电流I2流过电阻R1，其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反，该电流逐渐减小最后为0，选项D正确，A、B、C错误。,阶段培优微专题,电磁感应在生活中的应用 电磁感应现象与生活密切相关，高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和STS问题中信息题的考查。命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等。,(2018江西抚州模拟)(多选)电磁炉采用感应电流(涡流)加热的原理，通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流以加热食品等。它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点。下列关于电磁炉的说法中正确的
10、是 ( ),例 4,AD,A电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部 B电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 C电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 D可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 解析 电磁炉面板如果用金属材料制成，使用电磁炉时，面板材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉面板要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，如以陶瓷器皿等绝缘材料为锅体，则不能产生涡流，起不到加热作用，故A正确，B、C错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故D正确。,(2018山东淄博摸底)随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁
11、感应原理。如图所示，由地面供电装置(主要装置是线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装置(主要装置是线圈)，该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为1525cm，允许的错位误差一般为15cm左右。下列说法正确的是 ( ),类题演练 4 ,B,A无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电动车快速充电 B车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C车身感应
12、线圈中感应电流的磁场总是与地面供电线圈中电流的磁场方向相反 D若线圈均采用超导材料，则能量的传输效率有望达到100% 解析 无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为1525cm，A错误；根据楞次定律，车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项B正确；车身感应线圈中感应电流的磁场可能与地面供电线圈中电流的磁场方向相同，也可能相反，选项C错误；由于电磁辐射等因素，能量的传输效率不会达到100%，选项D错误。,2年高考模拟,B,2(2017全国卷)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，为了有效隔离外界震动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若
13、干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，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其左右振动的衰减最有效的方案是 ( ),A,解析 施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；
14、方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A。,C,解析 题图1中，稳定时通过A1的电流记为IL，通过L1的电流记为I1。S1断开瞬间，A1突然变亮，可知ILI1，因此A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同。由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确。,
15、4(2018天津理综，12)真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图1是某种动力系统的简化模型，图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，电阻忽略不计。ab和cd是两根与导轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒，通过绝缘材料固定在列车底部，并与导轨良好接触，其间距也为l，列车的总质量为m。列车启动前，ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，如图1所示。为使列车启动，需在M、N间连接电动势为E的直流电源，电源内阻及导线电阻忽略不计。列车启动后电源自动关闭。,图1,图2,(1)要使列车向右运行，启动时图1中M、N哪个接电源正极，并简要说明理由。 (2)求刚接通电源时列车加速度a的大小。 (3)列车减速时，需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场宽度和相邻磁场间距均大于l。若某时刻列车的速度为v0，此时ab、cd均在无磁场区域，试讨论：要使列车停下来，前方至少需要多少块这样的有界磁场？,练案29,