【新步步高】2018版浙江高考物理《选考总复习》第九章第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流

第九章电磁感应交变电流(加试)第2讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流考试标准知识内容必考要求加试要求说明法拉第电磁感应定律d1.导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限于l、B、v三者垂直的情形.2.不要求计算涉及反电动势的问题.3.在电磁感应现象中，不要求判断电路中各点电势的高低.电磁感应现象的两类情况b互感和自感b涡流、电磁阻尼和电磁驱动b知识内容必考要求加试要求说明法拉第电磁感应定律d4.不要求计算既有感生电动势，又有动生电动势的电磁感应问题.5.不要求计算自感电动势.6.不要求解释电磁驱动和电磁阻尼现象.电磁感应现象的两类情况b互感和自感b涡流、电磁阻尼和电磁驱动b加试考点自清课时训练加试题型突破内容索引加试考点自清一、法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)感应电动势：在中产生的电动势.(2)产生条件：穿过回路的发生改变，与电路是否闭合无关.(3)方向判断：感应电动势的方向用或判断.考点逐项排查1答案电磁感应现象磁通量楞次定律右手定则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：E＝_______，其中n为线圈匝数.(3)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路定律，即I＝.答案nΔΦΔtER＋r磁通量的变化率欧姆答案二、电磁感应现象的两类情况1.导体切割磁感线的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用E＝求出，式中l为导体切割磁感线的有效长度.(2)导体切割磁感线运动速度v和磁感线方向夹角为θ时，则E＝.(3)导体棒在磁场中转动时，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产生的感应电动势E＝Blv＝______(平均速度等于中点位置的线速度lω).2.闭合回路中磁通量发生变化12Bωl212BlvBlvsinθ[深度思考]判断下列说法是否正确.(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.()答案××√三、互感和自感1.互感的作用利用互感现象可以把由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器、收音机的磁性天线.答案能量2.自感现象(1)自感电动势①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做.②表达式：E＝_________.③自感电动势作用：导体中原电流的变化.(2)自感系数L①相关因素：与线圈的、形状、以及是否有铁芯有关.②单位：亨利(H)，1mH＝H,1μH＝10－6H.答案自感电动势阻碍大小匝数10－3LΔIΔt四、涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.涡流的应用(1)涡流热效应的应用，如.(2)涡流磁效应的应用，如探雷器.2.电磁阻尼的应用磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数.3.电磁驱动的应用交流感应电动机.答案真空冶炼炉判断下列说法是否正确.(1)线圈中的电流越大，自感系数也越大.()(2)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大.()答案[深度思考]×√加试题组专练21.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地增加2Wb，则()A.线圈中感应电动势每秒钟增加2VB.线圈中感应电动势每秒钟减少2VC.线圈中无感应电动势D.线圈中感应电动势保持不变√12342.(多选)在图1中，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则()A.当合上开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流B.当合上开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流C.当断开开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流D.当断开开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流1234图1√√3.如图2所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球()A.整个过程匀速B.进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动C.整个过程都做匀减速运动D.穿出时的速度一定小于初速度√1234图24.如图3所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应()A.先断开S1B.先断开S2C.先拆除电流表D.先拆除电阻R√1234图3返回加试题型突破例1(2016·浙江·16)如图4所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4D.a、b线圈中电功率之比为3∶1命题点一法拉第电磁感应定律的理解及应用√解析方法感悟图4解析1.(多选)(2016·宁波市联考)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图5所示，则()A.在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B.在t＝1×10－2s时刻，感应电动势最大C.在t＝2×10－2s时刻，感应电动势为零D.在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零[题组阶梯突破]123图5√√42.如图6所示，用两根相同的导线绕成匝数分别为n1和n2的圆形闭合线圈A和B，两线圈平面与匀强磁场垂直.当磁感应强度随时间均匀变化时，两线圈中的感应电流之比IA∶IB为()图6123A.n1n2B.n2n1C.n21n22D.n22n21√解析43.(多选)如图7所示，粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈.线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为I，下列说法正确的是()A.电流I与匝数n成正比B.电流I与线圈半径r成正比C.电流I与线圈面积S成正比D.电流I与导线横截面积S0成正比图7解析√123√44.如图8所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中.两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带正电小球.K没有闭合时传感器有示数，K闭合时传感器示数变为原来的一半.则线圈中磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别为()图8解析123A.正在增强，ΔΦΔt＝mgd2qB.正在增强，ΔΦΔt＝mgd2nqC.正在减弱，ΔΦΔt＝mgd2qD.正在减弱，ΔΦΔt＝mgd2nq√4例2(多选)如图9所示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab杆的电阻为2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T.现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等.则()A.R2＝6ΩB.R1上消耗的电功率为0.375WC.a、b间电压为3VD.拉ab杆水平向右的拉力为0.75N解析√命题点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算方法感悟图9√565.(多选)如图10所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路.两个同学迅速摇动AB这段“绳”.假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北.图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点.下列说法正确的是()A.当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最小B.当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大C.当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向BD.在摇“绳”过程中，“绳”中电流总是从A流向B√图10√[题组阶梯突破]7896.(多选)如图11所示，AB、CD是两根固定的足够长的平行金属导轨，放置在水平面上，电阻不计，间距为L，MN是一根电阻为R、长度为L的金属杆，导轨间加垂直于纸面向里的匀强磁场，AC间有一电阻r＝.现用力拉MN以恒定的速度向右匀速运动，当开关S断开时，MN两点间电势差为U1；当开关S闭合时，MN两点间电势差为U2，则正确的是()A.U1＝0，U2≠0B.U1≠0，U2≠0C.U1∶U2＝3∶2D.U1∶U2＝3∶1√图11√解析56789R27.如图12所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)()A.由c到d，I＝Br2ωRB.由d到c，I＝Br2ωRC.由c到d，I＝Br2ω2RD.由d到c，I＝Br2ω2R图12解析√567898.如图13所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里).现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动.令U表示MN两端电压的大小，则()图13解析A.U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b经R到dB.U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d经R到bC.MN受到的安培力大小，方向水平向右D.MN受到的安培力大小，方向水平向左12FA＝B2l2v2RFA＝B2l2vR√567899.(多选)如图14所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，已知v1＝2v2，则在先后两种情况下()A.线圈中的感应电流之比I1∶I2＝2∶1B.线圈中的感应电流之比I1∶I2＝1∶2C.线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1D.通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶2图14解析√√56789例3矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图15甲所示.磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示.t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0～4s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象(规定向左为安培力的正方向)可能是选项图中的()命题点三电磁感应中的图象问题图15解析方法感悟√10.两块水平放置的金属板，板间距离为d，用导线将两块金属板与一线圈连接，线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场，如图16所示.两板间有一带正电的油滴恰好静止，则磁场的磁感应强度B随时间变化的图象是()图16[题组阶梯突破]√解析101111.如图17所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线间的距离为L，金属圆环的直径也为L.自圆环从左边界进入磁场开始计时，以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域.规定逆时针方向为感应电流i的正方向，则圆环中感应电流i随其移动距离x变化的i－x图象最接近图中的()图171011返回√解析1011课时训练1.电磁感应现象中，感应电动势的大小跟()A.磁感应强度大小成正比B.磁通量大小成正比C.磁通量变化率大小成正比D.磁通量变化大小成正比√12345678910111213解析根据法拉第电磁感应定律，在电磁感应现象中，感应电动势的大小跟磁通量变化率大小成正比，故A、B、D错误，C正确.14解析2.(多选)磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈围绕在铝框上，这样做的目的是()A.防止涡流而设计的B.利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用D.起电磁驱动的作用解析常用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动.而塑料做骨架达不到电磁阻尼的作用，这样做的目的是利用涡流，起到电磁阻尼的作用，故B、C正确，A、D错误.解析√12345678910111213√143.(多选)下列选项表示的是闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为b→a的是()12345678910111213√√√解析根据右手定则，A中感应电流方向是a→b；B、C、D中感应电流方向都是b→a，故选B、C、D.14解析4.如图1所示，将条形磁铁从相同的高度分别以速度v和2v插入线圈，电流表指针偏转角度