《2020届高考物理总复习教科版课件：第10章 电磁感应 第2课时 法拉第电磁感应定律 自感和涡流 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理总复习教科版课件：第10章 电磁感应 第2课时 法拉第电磁感应定律 自感和涡流 .pdf（48页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第第2 2课时 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课时 法拉第电磁感应定律 自感和涡流 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律 1.1.感应电动势感应电动势 (1)(1)概念概念: :由由 产生的电动势产生的电动势. . (2)(2)产生条件产生条件: :穿过回路的穿过回路的 发生改变发生改变, ,与电路是否闭合与电路是否闭合 . . (3)(3)方向判断方向判断: :感应电动势的方向用感应电动势的方向用 或或 判断判断. . 2.2.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定
2、律 (1)(1)内容内容: :电路中感应电动势的大小电路中感应电动势的大小, ,跟穿过这个电路的跟穿过这个电路的 成正比成正比. . (2)(2)公式公式:E=n ,:E=n ,其中其中n n为线圈匝数为线圈匝数. . (3)(3)感应电流与感应电动势的关系感应电流与感应电动势的关系: :遵守闭合电路的遵守闭合电路的 定律定律, ,即即I=I= . . 电磁感应电磁感应 磁通量磁通量无关无关 楞次定律楞次定律右手定则右手定则 磁通量的变化率磁通量的变化率 t 欧姆欧姆 E R r 3.3.导体切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势 LvtLvt t BLvtBLvt BLvBLv
3、 vcos vcos vsin vsin BLvsin BLvsin (1)(1)匀速转动匀速转动: :如图如图, ,导体棒以某一端点为轴导体棒以某一端点为轴, ,在匀强磁场中垂直于磁感线方向在匀强磁场中垂直于磁感线方向 匀速转动产生感应电动势匀速转动产生感应电动势E=BL=E=BL= ( (平均速度等于中点位置的线平均速度等于中点位置的线 速度速度 L).L). 1 2 B BL L 2 2 1 2 (2)(2)下面图示情况下面图示情况,a,b,c,d,a,b,c,d四段导体两端的感应电动势各为多大四段导体两端的感应电动势各为多大? ? E Ea a= = ;E;Eb b= = ;E;Ec
4、c= = ;E;Ed d= = . . 导体导体b b向垂直于导体棒的方向运动时向垂直于导体棒的方向运动时, ,感应电动势最大感应电动势最大, ,最大是最大是 . . sin BLv BLvBLvB BL Lv vB BL Lv vB BL Lv v 终变为终变为0.0. 二、自感、涡流二、自感、涡流 1.1.自感自感 (1)(1)概念概念: :由于导体线圈本身的由于导体线圈本身的 变化而引起的电磁感应现象变化而引起的电磁感应现象, ,叫做自感叫做自感. . (2)(2)自感电动势自感电动势 定义定义: :在自感现象中产生的电动势叫做在自感现象中产生的电动势叫做 . . 表达式表达式:E:EL
5、 L= = 。 (3)(3)自感系数自感系数L L 相关因素相关因素: :跟线圈的跟线圈的 、体积、体积、 以及是否有铁芯有关以及是否有铁芯有关. . 单位单位: :亨利亨利(H),1 mH=(H),1 mH= H,1 H=H,1 H= H.H. 2.2.涡流涡流 当线圈中的电流发生变化时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在它附近的任何导体中都会产生 , ,这这 种电流像水的旋涡种电流像水的旋涡, ,所以叫涡流所以叫涡流. . 电流电流 自感电动势自感电动势 匝数匝数 I L t 形状形状 感应电流感应电流 1010-3 -3 1010-6 -6 自主检测自主检测 1.
6、1.思考判断思考判断 (1)(1)磁通量变化越大磁通量变化越大, ,产生的感应电动势也越大产生的感应电动势也越大.(.( ) ) (2)(2)磁通量变化越快磁通量变化越快, ,产生的感应电动势就越大产生的感应电动势就越大.(.( ) ) (3)(3)磁场相对导体棒运动时磁场相对导体棒运动时, ,导体棒中也能产生感应电动势导体棒中也能产生感应电动势.(.( ) ) (4)(4)线圈匝数线圈匝数n n越多越多, ,磁通量越大磁通量越大, ,产生的感应电动势越大产生的感应电动势越大.(.( ) ) (5)(5)线圈中的电流越大线圈中的电流越大, ,自感系数也越大自感系数也越大.(.( ) ) (6)
7、(6)自感电动势阻碍电流的变化自感电动势阻碍电流的变化, ,但不能阻止电流的变化但不能阻止电流的变化.(.( ) ) 答案答案: :(1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5) (6)(6) 2.2.(2018(2018惠州调研惠州调研)()(多选多选) )如图如图( (甲甲) )所示所示, ,面积面积S=1 mS=1 m2 2的导体圆环内通有垂直的导体圆环内通有垂直 于圆平面向里的磁场于圆平面向里的磁场, ,磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度B B随时间随时间t t变化的关系如图变化的关系如图( (乙乙) )所示所示 (B(B取向里为正取向里为正),),以下说法正确的是
8、以下说法正确的是( ( ) ) A.A.环中产生逆时针方向的感应电流环中产生逆时针方向的感应电流 B.B.环中产生顺时针方向的感应电流环中产生顺时针方向的感应电流 C.C.环中产生的感应电动势大小为环中产生的感应电动势大小为1 V1 V D.D.环中产生的感应电动势大小为环中产生的感应电动势大小为2 V2 V ACAC 3.3.(2018(2018无锡模拟无锡模拟) )如图所示如图所示, ,三个灯泡三个灯泡L L1 1,L,L2 2,L,L3 3的电阻关系为的电阻关系为R R1 1II2 2II3 3, ,开关开关S S从闭合状态从闭合状态 突然断开时突然断开时,L,L产生自感电动势产生自感电
9、动势, ,由于二极管的反向截止作用由于二极管的反向截止作用,L,L2 2立即熄灭立即熄灭, , 电感线圈、电感线圈、L L1 1,L,L3 3组成闭合回路组成闭合回路,L,L1 1逐渐变暗逐渐变暗, ,通过通过L L3 3的电流由的电流由I I3 3变为变为I I1 1, ,再逐再逐 渐减小渐减小, ,故故L L3 3先变亮先变亮, ,然后逐渐变暗然后逐渐变暗, ,选项选项B B正确正确. . 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 法拉第电磁感应定律的理解与应用考点一 法拉第电磁感应定律的理解与应用 【典例典例1 1】 (2018 (2018合肥校级模拟合肥校级模拟)()
10、(多选多选) )在如图在如图( (甲甲) )所示的电路中所示的电路中, ,螺线管匝数螺线管匝数 n=1 500n=1 500匝匝, ,横截面积横截面积S=20 cmS=20 cm2 2. .螺线管导线电阻螺线管导线电阻r=1.0 ,Rr=1.0 ,R1 1=4.0 ,R=4.0 ,R2 2=5.0 ,=5.0 , C=30F.C=30F.在一段时间内在一段时间内, ,穿过螺线管的磁场的磁感应强度穿过螺线管的磁场的磁感应强度B B按如图按如图( (乙乙) )所示的规所示的规 律变化律变化. .则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是( ( ) ) A.A.螺线管中产生的感应电动势为螺线管中产生的
11、感应电动势为1.2 V1.2 V B.B.闭合闭合S,S,电路中的电流稳定后电容器上极板带正电电路中的电流稳定后电容器上极板带正电 C.C.电路中的电流稳定后电路中的电流稳定后, ,电阻电阻R R1 1的电功率为的电功率为5 51010-2 -2W W D.SD.S断开后断开后, ,流经流经R R2 2的电荷量为的电荷量为1.81.81010-5 -5C C ADAD 方法技巧方法技巧 应用法拉第电磁感应定律注意点应用法拉第电磁感应定律注意点 多维训练多维训练 1.1. 法拉第电磁感应定律的理解法拉第电磁感应定律的理解 (2018(2018山东枣庄检测山东枣庄检测) )如图如图( (甲甲) )
12、所示所示, ,圆形线圆形线 圈垂直放在匀强磁场里圈垂直放在匀强磁场里, ,第第1 s1 s内磁场方向指向纸里内磁场方向指向纸里, ,如图如图( (乙乙).).若磁感应强度若磁感应强度 大小随时间变化的关系如图大小随时间变化的关系如图( (甲甲).).那么那么, ,下面关于线圈中感应电流的说法正确下面关于线圈中感应电流的说法正确 的是的是( ( ) ) A.A.在第在第1 s1 s内感应电流增大内感应电流增大, ,电流方向为顺时针电流方向为顺时针 B.B.在第在第2 s2 s内感应电流减小内感应电流减小, ,电流方向为逆时针电流方向为逆时针 C.C.在第在第3 s3 s内感应电流大小不变内感应电
13、流大小不变, ,电流方向为顺时针电流方向为顺时针 D.D.在第在第4 s4 s内感应电流大小不变内感应电流大小不变, ,电流方向为顺时针电流方向为顺时针 C C 2.2. 法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用 (2016(2016北京卷北京卷,16),16)如图所示如图所示, ,匀强磁场中有两匀强磁场中有两 个导体圆环个导体圆环a,b,a,b,磁场方向与圆环所在平面垂直磁场方向与圆环所在平面垂直. .磁感应强度磁感应强度B B随时间均匀增大随时间均匀增大. . 两圆环半径之比为两圆环半径之比为21,21,圆环中产生的感应电动势分别为圆环中产生的感应电动势分别为E Ea a和和E E
14、b b, ,不考虑两圆环不考虑两圆环 间的相互影响间的相互影响. .下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.EA.Ea aEEb b=41,=41,感应电流均沿逆时针方向感应电流均沿逆时针方向 B.EB.Ea aEEb b=41,=41,感应电流均沿顺时针方向感应电流均沿顺时针方向 C.EC.Ea aEEb b=21,=21,感应电流均沿逆时针方向感应电流均沿逆时针方向 D.ED.Ea aEEb b=21,=21,感应电流均沿顺时针方向感应电流均沿顺时针方向 B B 考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 公式公式E=BLvE=BLv的
15、的“四性四性” 1.1.正交性正交性: :公式是在一定条件下得出的公式是在一定条件下得出的, ,除磁场为匀强磁场外除磁场为匀强磁场外, ,还需还需B,L,vB,L,v三者互三者互 相垂直相垂直. . 2.2.瞬时性瞬时性: :若若v v为瞬时速度为瞬时速度, ,则则E E为相应的瞬时感应电动势为相应的瞬时感应电动势. . 3.3.有效性有效性: :公式中的公式中的L L为导体切割磁感线的有效长度为导体切割磁感线的有效长度. .即导体与即导体与v v垂直方向上的投垂直方向上的投 影长度影长度. .如图中有效长度分别为如图中有效长度分别为: : 4.4.相对性相对性: :公式中的速度公式中的速度v
16、 v是导体相对磁场的速度是导体相对磁场的速度, ,若磁场也在运动若磁场也在运动, ,应注意应注意 速度间的相对关系速度间的相对关系. . 【典例典例2 2】 (2017 (2017江苏卷江苏卷,13),13)如图所示如图所示, ,两条相距两条相距d d的平行金属导轨位于同一的平行金属导轨位于同一 水平面内水平面内, ,其右端接一阻值为其右端接一阻值为R R的电阻的电阻. .质量为质量为m m的金属杆静置在导轨上的金属杆静置在导轨上, ,其左侧其左侧 的矩形匀强磁场区域的矩形匀强磁场区域MNPQMNPQ的磁感应强度大小为的磁感应强度大小为B B、方向竖直向下、方向竖直向下. .当该磁场区当该磁场
17、区 域以速度域以速度v v0 0匀速地向右扫过金属杆后匀速地向右扫过金属杆后, ,金属杆的速度变为金属杆的速度变为v.v.导轨和金属杆的电导轨和金属杆的电 阻不计阻不计, ,导轨光滑且足够长导轨光滑且足够长, ,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保 持良好接触持良好接触. .求求: : (1)MN(1)MN刚扫过金属杆时刚扫过金属杆时, ,杆中感应电流的大小杆中感应电流的大小I;I; (2)MN(2)MN刚扫过金属杆时刚扫过金属杆时, ,杆的加速度大小杆的加速度大小a;a; (3)PQ(3)PQ刚要离开金属杆时刚要离开金属杆时, ,感应电流的功率
18、感应电流的功率P.P. 审题图示审题图示 反思总结反思总结 (1)(1)在应用公式在应用公式E=BLvE=BLv求解电动势时求解电动势时, ,其中其中“v v”为相对于磁场的速为相对于磁场的速 度大小度大小. . (2)(2)求解切割类电磁感应中电流、安培力、电功、电功率、加速度、动量、求解切割类电磁感应中电流、安培力、电功、电功率、加速度、动量、 动能等物理量时动能等物理量时, ,牛顿运动定律、功能关系、动能定理及直流电路规律同样牛顿运动定律、功能关系、动能定理及直流电路规律同样 适用适用. . 多维训练多维训练 1.1. 转动切割转动切割 (2016(2016全国全国卷卷,20)(,20)
19、(多选多选) )法拉第圆盘发电机的示意图如图所示法拉第圆盘发电机的示意图如图所示. . 铜圆盘安装在竖直的铜轴上铜圆盘安装在竖直的铜轴上, ,两铜片两铜片P,QP,Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触分别与圆盘的边缘和铜轴接触. .圆盘处圆盘处 于方向竖直向上的匀强磁场于方向竖直向上的匀强磁场B B中中. .圆盘旋转时圆盘旋转时, ,关于流过电阻关于流过电阻R R的电流的电流, ,下列说法下列说法 正确的是正确的是( ( ) ) A.A.若圆盘转动的角速度恒定若圆盘转动的角速度恒定, ,则电流大小恒定则电流大小恒定 B.B.若从上向下看若从上向下看, ,圆盘顺时针转动圆盘顺时针转动, ,则电流沿则电流
20、沿a a到到b b的方向流动的方向流动 C.C.若圆盘转动方向不变若圆盘转动方向不变, ,角速度大小发生变化角速度大小发生变化, ,则电流方向可能发生变化则电流方向可能发生变化 D.D.若圆盘转动的角速度变为原来的若圆盘转动的角速度变为原来的2 2倍倍, ,则电流在则电流在R R上的热功率也变为原来的上的热功率也变为原来的2 2倍倍 ABAB 2.2. 含电容器的平动切割含电容器的平动切割 (2018(2018山东潍坊质检山东潍坊质检) )如图所示如图所示, ,平行光滑金属导轨平行光滑金属导轨 倾斜放置倾斜放置, ,与水平面间的夹角为与水平面间的夹角为,间距为间距为L,L,导轨上端与一电容为导
21、轨上端与一电容为C C的电容器相的电容器相 连连, ,匀强磁场磁感应强度为匀强磁场磁感应强度为B,B,方向垂直于导轨平面向上方向垂直于导轨平面向上. .质量为质量为m m的导体棒垂直的导体棒垂直 放在导轨上并由静止释放放在导轨上并由静止释放, ,导轨足够长导轨足够长, ,则导体棒则导体棒( ( ) ) A.A.做变加速直线运动做变加速直线运动 B.B.先做变加速直线运动先做变加速直线运动, ,再做匀速运动再做匀速运动 C.C.做匀加速直线运动且加速度大小为做匀加速直线运动且加速度大小为gsin gsin D.D.做匀加速直线运动且加速度大小为做匀加速直线运动且加速度大小为 D D 2 2 si
22、nmg m CB L 考点三 自感和涡流考点三 自感和涡流 1.1.自感现象的四大特点自感现象的四大特点 (1)(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)(2)通过线圈中的电流不能发生突变通过线圈中的电流不能发生突变, ,只能缓慢变化只能缓慢变化. . (3)(3)电流稳定时电流稳定时, ,自感线圈就相当于普通导体自感线圈就相当于普通导体. . (4)(4)线圈的自感系数越大线圈的自感系数越大, ,自感现象越明显自感现象越明显. .自感电动势只是延缓了过程的进自感电动势只是延缓了过程的进 行行, ,但它不能使过程停止但它不能使过程停止, ,更不
23、能使过程反向更不能使过程反向. . 2.2.自感中自感中“闪亮闪亮”与与“不闪亮不闪亮”问题问题 【典例典例3 3】 (2018(2018宜春模拟宜春模拟) )如图所示如图所示, ,电路中的电路中的A,BA,B是两个完全相同的灯泡是两个完全相同的灯泡,L,L 是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C,C是电容很大的电容器是电容很大的电容器. .当开关当开关S S 断开与闭合时断开与闭合时, ,关于关于A,BA,B两灯泡发光情况的说法两灯泡发光情况的说法, ,其中正确的是其中正确的是( ( ) ) A.SA.S刚闭合瞬间刚闭合瞬间,B,B灯亮一下又逐渐
24、变暗灯亮一下又逐渐变暗,A,A灯逐渐变亮灯逐渐变亮 B.SB.S刚闭合瞬间刚闭合瞬间,A,A灯亮一下又逐渐变暗灯亮一下又逐渐变暗,B,B灯逐渐变亮灯逐渐变亮 C.SC.S闭合足够长时间后闭合足够长时间后,A,A灯泡和灯泡和B B灯泡一样亮灯泡一样亮 D.SD.S闭合足够长时间后再断开闭合足够长时间后再断开,B,B灯立即熄灭灯立即熄灭,A,A灯逐渐熄灭灯逐渐熄灭 B B 核心点拨核心点拨 (1)S(1)S刚闭合时刚闭合时, ,电容器充电电容器充电, ,自感线圈阻碍电流增大自感线圈阻碍电流增大. . (2)S(2)S闭合足够长时间后闭合足够长时间后, ,电容器支路无电流电容器支路无电流, ,自感线
25、圈相当于短路自感线圈相当于短路. . 解析解析: :S S刚闭合后刚闭合后, ,灯泡灯泡A A与自感线圈并联与自感线圈并联, ,由于自感阻碍电流的增大由于自感阻碍电流的增大, ,所以所以A A灯亮灯亮 一下一下, ,然后逐渐熄灭然后逐渐熄灭,B,B灯与电容器并联灯与电容器并联, ,由于电容器充电由于电容器充电, ,所以所以B B灯逐渐变亮灯逐渐变亮. .故故 A A错误错误,B,B正确正确;S;S闭合足够长时间后闭合足够长时间后,C,C中无电流中无电流, ,相当于断路相当于断路,L,L相当于短路相当于短路, ,所以所以 B B灯很亮灯很亮, ,而而A A灯不亮灯不亮. .故故C,DC,D错误错
26、误. . 方法总结方法总结 解决自感问题的三个技巧解决自感问题的三个技巧 【针对训练针对训练】 (2018(2018太原模拟太原模拟) )电磁炉热效率高达电磁炉热效率高达90%,90%,炉面无明火炉面无明火, ,无烟无废气无烟无废气, ,“火火 力力”强劲强劲, ,安全可靠安全可靠, ,如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.当恒定电流通过线圈时当恒定电流通过线圈时, ,会产生恒定磁场会产生恒定磁场, ,恒定磁场越强恒定磁场越强, ,电磁炉加热效果越好电磁炉加热效果越好 B.B.在锅和电磁炉中间放一纸
27、板在锅和电磁炉中间放一纸板, ,则电磁炉不能起到加热作用则电磁炉不能起到加热作用 C.C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅, ,主要原因是这些材料的导热性能较差主要原因是这些材料的导热性能较差 D.D.电磁炉通电线圈加交变电流后电磁炉通电线圈加交变电流后, ,在锅底产生涡流在锅底产生涡流, ,进而发热工作进而发热工作 D D 解析解析: :电磁炉是通过锅体中的涡流加热的电磁炉是通过锅体中的涡流加热的, ,而锅体中的涡流是由变化的磁而锅体中的涡流是由变化的磁 场产生的场产生的, ,所加的电流是交流所加的电流是交流, ,不是直流不是直流, ,电流不恒定电流不恒定
28、, ,故故A A错误错误,D,D正确正确. .在在 锅和电磁炉中间放一纸板锅和电磁炉中间放一纸板, ,不会影响电磁炉的加热作用不会影响电磁炉的加热作用, ,故故B B错误错误. .金属锅金属锅 自身能够产生涡流而直接加热自身能够产生涡流而直接加热, ,但陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料但陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料, ,里里 面不会产生涡流面不会产生涡流, ,故故C C错误错误. . 演练提升演练提升 真题体验真题体验强化提升强化提升 高考模拟高考模拟 1.1. 法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用 (2017(2017天津卷天津卷,3),3)如图所示如图所示, ,两根平行金属导两
29、根平行金属导 轨置于水平面内轨置于水平面内, ,导轨之间接有电阻导轨之间接有电阻R.R.金属棒金属棒abab与两导轨垂直并保持良好接触与两导轨垂直并保持良好接触, , 整个装置放在匀强磁场中整个装置放在匀强磁场中, ,磁场方向垂直于导轨平面向下磁场方向垂直于导轨平面向下. .现使磁感应强度随现使磁感应强度随 时间均匀减小时间均匀减小,ab,ab始终保持静止始终保持静止, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.abA.ab中的感应电流方向由中的感应电流方向由b b到到a a B.abB.ab中的感应电流逐渐减小中的感应电流逐渐减小 C.abC.ab所受的安培力保持不变所受的安培力
30、保持不变 D.abD.ab所受的静摩擦力逐渐减小所受的静摩擦力逐渐减小 D D 解析解析: :根据楞次定律根据楞次定律, ,感应电流产生的磁场向下感应电流产生的磁场向下, ,再根据安培定则再根据安培定则, ,可判断可判断abab 中感应电流方向从中感应电流方向从a a到到b,Ab,A错误错误; ;磁场变化是均匀的磁场变化是均匀的, ,根据法拉第电磁感应定根据法拉第电磁感应定 律律, ,感应电动势恒定不变感应电动势恒定不变, ,感应电流感应电流I I恒定不变恒定不变,B,B错误错误; ;安培力安培力F=BIL,F=BIL,由于由于I,LI,L 不变不变,B,B减小减小, ,所以所以abab所受的
31、安培力逐渐减小所受的安培力逐渐减小, ,根据力的平衡条件根据力的平衡条件, ,静摩擦力逐静摩擦力逐 渐减小渐减小,C,C错误错误,D,D正确正确. . 2.2. 平动切割平动切割 (2018(2018遵义模拟遵义模拟)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,阻值为阻值为R R的金属棒从图示位的金属棒从图示位 置置abab分别以分别以v v1 1,v,v2 2的速度沿光滑水平导轨的速度沿光滑水平导轨( (电阻不计电阻不计) )匀速滑到匀速滑到abab位置位置, ,若若 v v1 1vv2 2=12,=12,则在这两次过程中则在这两次过程中( ( ) ) A.A.回路电流回路电流I I1 1II
32、2 2=12=12 B.B.产生的热量产生的热量Q Q1 1QQ2 2=14=14 C.C.通过任一截面的电荷量通过任一截面的电荷量q q1 1qq2 2=11=11 D.D.外力的功率外力的功率P P1 1PP2 2=12=12 ACAC 3.3. 自感现象自感现象 (2017(2017北京卷北京卷,19),19)图图1 1和图和图2 2是教材中演示自感现象的两个电路是教材中演示自感现象的两个电路 图图,L,L1 1和和L L2 2为电感线圈为电感线圈. .实验时实验时, ,断开开关断开开关S S1 1瞬间瞬间, ,灯灯A A1 1突然闪亮突然闪亮, ,随后逐渐变暗随后逐渐变暗; ; 闭合开
33、关闭合开关S S2 2, ,灯灯A A2 2逐渐变亮逐渐变亮, ,而另一个相同的灯而另一个相同的灯A A3 3立即变亮立即变亮, ,最终最终A A2 2与与A A3 3的亮度的亮度 相同相同. .下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.图图1 1中中,A,A1 1与与L L1 1的电阻值相同的电阻值相同 B.B.图图1 1中中, ,闭合闭合S S1 1, ,电路稳定后电路稳定后,A,A1 1中电流大于中电流大于L L1 1中电流中电流 C.C.图图2 2中中, ,变阻器变阻器R R与与L L2 2的电阻值相同的电阻值相同 D.D.图图2 2中中, ,闭合闭合S S2 2瞬间瞬间
34、,L,L2 2中电流与变阻器中电流与变阻器R R中电流相等中电流相等 C C 解析解析: :图图1 1中中, ,开关开关S S1 1断开瞬间断开瞬间, ,灯灯A A1 1突然闪亮突然闪亮, ,随后逐渐变暗随后逐渐变暗, ,说明电路稳定说明电路稳定 时时I IL1 L1I IA1 A1, ,故 故R RL1 L1R RA1 A1, ,选项 选项A,BA,B错误错误; ;图图2 2中中, ,电路稳定后电路稳定后A A2 2与与A A3 3的亮度相同的亮度相同, ,说说 明两支路电流相等明两支路电流相等, ,故故R=RR=RL2 L2, ,选项 选项C C正确正确, ,闭合闭合S S2 2瞬间瞬间,
35、L,L2 2对电流的变化起阻对电流的变化起阻 碍作用碍作用,L,L2 2所在支路的电流小于滑动变阻器所在支路的电流所在支路的电流小于滑动变阻器所在支路的电流, ,选项选项D D错误错误. . 4.4. 电磁感应的综合应用电磁感应的综合应用 (2016(2016全国全国卷卷,24),24)如图如图, ,两固定的绝缘斜面倾角均两固定的绝缘斜面倾角均 为为,上沿相连上沿相连, ,两细金属棒两细金属棒ab(ab(仅标出仅标出a a端端) )和和cd(cd(仅标出仅标出c c端端) )长度均为长度均为L,L,质量质量 分别为分别为2m2m和和m;m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路用两根不可
36、伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,abdca,并通并通 过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上, ,使两金属棒水平使两金属棒水平. .右右 斜面上存在匀强磁场斜面上存在匀强磁场, ,磁感应强度大小为磁感应强度大小为B,B,方向垂直于斜面向上方向垂直于斜面向上, ,已知两根导已知两根导 线刚好不在磁场中线刚好不在磁场中, ,回路电阻为回路电阻为R,R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为,重重 力加速度大小为力加速度大小为g.g.已知金属棒已知金属棒abab匀速下滑匀速下滑. .求求: : 解析解析
37、: :(1)(1)设导线的张力的大小为设导线的张力的大小为T,T,右斜面对右斜面对abab棒的支持力的大小为棒的支持力的大小为N N1 1, ,作用在作用在 abab棒上的安培力的大小为棒上的安培力的大小为F,F,左斜面对左斜面对cdcd棒的支持力大小为棒的支持力大小为N N2 2, ,对于对于abab棒棒, ,由力由力 的平衡条件得的平衡条件得 2mgsin =N2mgsin =N1 1+T+F, +T+F, N N1 1=2mgcos =2mgcos 对于对于cdcd棒棒, ,同理有同理有 mgsin +Nmgsin +N2 2=T, =T, N N2 2=mgcos , =mgcos ,
38、 联立式得联立式得 F=mg(sin -3cos ). F=mg(sin -3cos ). 答案答案: :(1)mg(sin -3cos )(1)mg(sin -3cos ) (1)(1)作用在金属棒作用在金属棒abab上的安培力的大小上的安培力的大小; ; (2)(2)金属棒运动速度的大小金属棒运动速度的大小. . 拓展增分拓展增分 电磁感应在生活中的应用的有关问题电磁感应在生活中的应用的有关问题 有关现代信息和有关现代信息和STSSTS问题中信息题问题中信息题( (命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电命题背景有电磁炉、电子秤、电磁卡、电 磁焊接术、卫星悬绳发电、磁悬浮列车等磁焊接术、卫星悬
39、绳发电、磁悬浮列车等) )是高考命题的重点之一是高考命题的重点之一, ,解题策略解题策略 是认真审题是认真审题, ,挖掘题干给定的信息挖掘题干给定的信息, ,灵活运用给定的信息是解题的关键灵活运用给定的信息是解题的关键. . 【示例示例】 (2017(2017湖南长沙三模湖南长沙三模) )随着科技的不断发展随着科技的不断发展, ,无线充电已经进入人无线充电已经进入人 们的视线们的视线. .小到手表、手机小到手表、手机, ,大到电脑、电动汽车的充电大到电脑、电动汽车的充电, ,都已经实现了从理都已经实现了从理 论研发到实际应用的转化论研发到实际应用的转化. .下图给出了某品牌的无线充电手机利用电
40、磁感应下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应 方式无线充电的原理图方式无线充电的原理图. .关于无线充电关于无线充电, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应电流的磁效应” B.B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电 C.C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同 D.D.只要有无线充电底座只要有无线充电底座, ,所有手机都可以进行无线充电所有手机都可以进
41、行无线充电 C C 解析解析: :由于题干给定的是无线充电手机利用电磁感应方式由于题干给定的是无线充电手机利用电磁感应方式, ,因此其工作原理因此其工作原理 是电磁感应现象是电磁感应现象, ,故故A A错误错误; ;当充电设备通以恒定直流当充电设备通以恒定直流, ,发射线圈不会产生交发射线圈不会产生交 变磁场变磁场, ,那么不能够正常使用那么不能够正常使用, ,故故B B错误错误; ;接收线圈中交变电流的频率与发射接收线圈中交变电流的频率与发射 线圈中交变电流的频率相同线圈中交变电流的频率相同, ,故故C C正确正确; ;被充电手机内部有一被充电手机内部有一“接收线圈接收线圈”, , 与手机电池相连与手机电池相连, ,当有交变磁场时当有交变磁场时, ,则出现感应电动势则出现感应电动势, ,而普通手机无此功而普通手机无此功 能能, ,不能够利用无线充电设备进行充电不能够利用无线充电设备进行充电, ,故故D D错误错误. .