【大高考】(全国通用)2016届高考物理 专题十 电磁感应课件

知识点一电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量_________时，电路中有_________产生的现象.2.产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量_________.(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做___________的运动.发生变化感应电流发生变化切割磁感线3.产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生____________，如果回路闭合则产生__________；如果回路不闭合，则只产生___________，而不产生__________.4.能量转化发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为_____.感应电动势感应电流感应电动势感应电流电能【易错防范】(1)闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生.()(2)电路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流.()(3)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生.()(4)当导体切割磁感线时，一定产生感应电流.()××√×知识点二楞次定律阻碍磁通量导体运动切割磁感线【易错防范】(1)由楞次定律知，感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反.()(2)回路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用.()(3)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化.()××√知识点三法拉第电磁感应定律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.电磁感应现象磁通量无关楞次定律右手定则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.(2)公式：_________，其中n为_________.(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守______________定律，即I＝______.磁通量的变化率线圈匝数闭合电路欧姆E＝nΔΦΔtER＋r(4)导体切割磁感线时的感应电动势切割方式电动势表达式说明垂直切割E＝______①导体棒与磁场方向垂直，磁场为匀强磁场②式中L为导体切割磁感线的有效长度③旋转切割中导体棒的平均速度等于中点位置的线速度12Lω倾斜切割E＝_________(θ为v与B的夹角)旋转切割(以一端为轴)E＝Blv＝12BL2ωBLvBLvsinθ【易错防范】(1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大.()(2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大.()(3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大.()(4)线圈中磁通量增加时感应电动势增大，线圈中磁通量减小时感应电动势减小.()××√×知识点四自感涡流1.自感现象由于通过导体自身的_____________而产生的电磁感应现象.2.自感电动势(1)定义：在________中产生的感应电动势.(2)表达式：________.(3)自感系数L①相关因素：与线圈的大小、形状、_____以及是否有______等因素有关.②单位：亨利(H)，常用单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)、1mH＝______H，1μH＝_____H.电流发生变化自感现象E＝LΔIΔt圈数铁芯10－310－63.涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水的旋涡一样的_________.电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到_______,安培力的方向总是______导体的相对运动.感应电流安培力阻碍【名师助学】要点一楞次定律的理解及应用[突破指南]1.判断感应电流方向的“四步法”2.用右手定则判断该方法适用于部分导体切割磁感线.判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心——磁感线垂直穿入；(2)拇指——指向导体运动的方向；(3)四指——指向感应电流的方向.【典例1】(2015·湖南五市十校联考)(多选)下列各图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是()审题指导解析根据楞次定律可确定感应电流的方向：以C选项为例，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同.线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥.运用以上分析法可知，C、D正确.答案CD【借题发挥】楞次定律中“阻碍”的主要表现形式要点二“三个定则、一个定律”的综合应用技巧[突破指南]1.应用现象及规律比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生的磁场安培定则磁场对运动电荷、电流的作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律2.应用技巧各定则应用的关键是抓住因果关系：(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.3.一般解题步骤(1)分析题干条件，找出闭合电路或切割磁感线的导体棒.(2)结合题中的已知条件和待求量的关系选择恰当的规律.(3)正确地利用所选择的规律进行分析和判断.【典例2】(2015·辽宁葫芦岛六校联考)(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动.则PQ所做的运动可能是()A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动解析MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里――→左手定则MN中的感应电流由M→N――→安培定则L1中感应电流的磁场方向向上――→楞次定律L2中磁场方向向上减弱L2中磁场方向向下增强；若L2中磁场方向向上减弱――→安培定则PQ中电流为Q→P且减小――→右手定则向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强――→安培定则PQ中电流为P→Q且增大――→右手定则向左加速运动.答案BC【借题发挥】电势高低的判断方法(1)明确电路中哪部分导体相当于电源；(2)根据楞次定律或右手定则判断出感应电流的方向；(3)电流方向在电源内部：从低电势(负极)流向高电势(正极)；在电源外部：从高电势(正极)流向低电势(负极).要点三法拉第电磁感应定律E＝nΔΦΔt的应用[突破指南]1.磁通量变化通常有两种方式(1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E＝nBΔSΔt.(2)垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时E＝nΔBΔtS，其中ΔBΔt是B－t图象的斜率.2.决定感应电动势E大小的因素E的大小由ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定.【特别提示】(1)E的大小与Φ、ΔΦ的大小无必然联系.(2)Φ＝0时，ΔΦΔt不一定为零.【典例3】如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直.已知线圈的匝数N＝100，边长ab＝1.0m、bc＝0.5m，电阻r＝2Ω.磁感应强度B在0～1s内从零均匀变化到0.2T.在1～5s内从0.2T均匀变化到－0.2T，取垂直纸面向里为磁场的正方向.求：(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；(2)在1～5s内通过线圈的电荷量q；(3)在0～5s内线圈产生的焦耳热Q.审题指导(1)0～1s内谁引起线圈中的磁通量发生变化？(2)感应电动势的计算公式E＝.(3)公式q＝It中的I应为电路中电流值，如何计算电流I?(4)①公式Q＝I2rt中的I是恒定的还是变化的？②在0～5s内线圈的电流一样吗？如何计算0～5内线圈产生的焦耳热？提示(1)磁感应强度B(2)E＝NΔBΔtS(3)平均利用公式E＝NΔΦΔt和I＝Er(4)①恒定的②不一样分段计算焦耳热解析(1)感应电动势E1＝NΔΦ1Δt1，磁通量的变化量ΔΦ1＝ΔB1S解得E＝NΔB1SΔt1，代入数据解得E＝10V感应电流方向为a―→d―→c―→b―→a(或逆时针).(2)同理可得E′＝NΔB2SΔt2，感应电流I2＝E′r电荷量q＝I2Δt2解得q＝NΔB2Sr，代入数据得q＝10C.(3)0～1s内线圈产生的焦耳热Q1＝I21rΔt1且I1＝E1r1～5s内线圈产生的焦耳热Q2＝I22rΔt2由Q＝Q1＋Q2，代入数据得Q＝100J.答案(1)10Vadcba(或逆时针)(2)10C(3)100J【借题发挥】应用法拉第电磁感应定律解题应注意以下三点(1)公式E＝nΔΦΔt是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择.(2)用公式E＝nSΔBΔt求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积.(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路总电阻R总有关，与时间长短无关.推导如下：q＝IΔt＝nΔΦΔtR总·Δt＝nΔΦR总.要点四导体切割磁感线产生感应电动势的计算[突破指南]1.四种求感应电动势方法的比较表达式情景图研究对象意义适用条件E＝回路(不一定闭合)一般求平均电动势，当Δt→0时求的是瞬时电动势匀强磁场定量计算，非匀强磁场定性分析nΔΦΔtE＝BLvsinθ一段直导线(或等效成直导线)一般求瞬时电动势，当v为平均速度时求的是平均电动势匀强磁场E＝12BL2ω绕一端转动的一段导体棒用平均值法求瞬时电动势匀强磁场E＝nBSω·sin(ωt＋φ0)绕与B垂直的轴转动的导线框求瞬时电动势匀强磁场2.感应电荷量当回路中的磁通量发生变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流.在Δt的时间内通过导体横截面的电荷量表达式为q＝IΔt＝ER·Δt＝ΔΦR·Δt·Δt＝ΔΦR.由上式可以看出，感应电荷量仅由磁通量的变化量ΔΦ和回路的电阻R决定，与时间Δt无关.【典例4】如图所示，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点.棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好.下列说法正确的是()A.拉力的大小在运动过程中保持不变B.棒通过整个圆环所用的时间为C.棒经过环心时流过棒的电流为B/πrD.棒经过环心时所受安培力的大小为8B2R/πr【解题探究】(1)棒做直线运动.(2)棒经过环心时，切割有效长度为.(3)棒经过环心时，两侧的电阻联，r总＝.提示(1)匀加速(2)2R(3)并πRr2解析导体棒做匀加速运动，合外力恒定，由于受到的安培力随速度的变化而变化，故拉力一直变化，选项A错误；设棒通过整个圆环所用的时间为t，由匀变速直线运动的基本关系式可得2R＝12at2，解得t＝4Ra，选项B错误；由v2－v20＝2ax可知棒经过环心时的速度v＝2aR，此时的感应电动势E＝2BRv，此时金属圆环的两侧并联，等效电阻r总＝πRr2，故棒经过环心时流过棒的电流为I＝Er总＝4B2aRπr，选项C错误；由对选项C的分析可知棒经过环心时所受安培力的大小为F＝2BIR＝8B2R2aRπr，选项D正确.答案D要点五电磁感应中的电路问题[突破指南]1.电磁感应中电路知识的关系图2.电磁感应中电路问题的题型特点闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动，在回路中将产生感应电动势和感应电流.从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算，也可能涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合分析.3.分析电磁感应电路问题的基本思路(1)确定电源：用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向，电源内部电流的方向是从低电势流向高电势；(2)分析电路结构：根据“等效电源”和电路中其他元件的连接方式画出等效电路.注意区别内、外电路，区别路端电压、电动势；(3)利用电路规律求解：根据E＝BLv或E＝nΔΦΔt结合闭合电路欧姆定律，串、并联电路知识和电功