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2023高考物理全复习（统考版）第十章 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件PPT
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这是一份2023高考物理全复习（统考版）第十章 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件PPT，共36页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查，关键能力·分层突破，电磁感应现象，磁通量，楞次定律，右手定则，磁通量的变化率，Blv，自感电动势，感应电流等内容，欢迎下载使用。
3．导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直，则E＝________．(2)v∥B时，E＝0.(3)公式中l为有效长度，示例图：
二、自感、涡流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)，1 mH＝________ H，1 μH＝________ H．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．,
教材拓展1.[人教版选修3－2P18T6改编]A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径rA＝2rB，分别按下图甲、乙两种方式放入匀强磁场中，且磁感应强度随时间均匀减小，则下列说法正确的是( )A．甲图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1B．甲图中，A、B两线圈中电流之比为2∶1C．乙图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1D．乙图中，A、B两线圈中电流之比为4∶1
2．[鲁科版选修3－2P33T1]在如图所示的电路中，LA为灯泡，S为开关，L为有铁芯的线圈．对于这样的电路，下列说法正确的是( )A．因为线圈L通电后会产生自感现象，所以S闭合后，灯泡LA中无电流通过B．在S打开或闭合的瞬间，电路中都不会产生自感现象C．当S闭合时，电路中会产生自感现象D．在S闭合后再断开的瞬间，灯泡LA可能不立即熄灭
2．如图甲所示，N＝200匝的线圈(图中只画了2匝)，电阻r＝2 Ω，其两端与一个R＝48 Ω的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场．线圈中的磁通量按图乙所示规律变化．(1)判断通过电阻R的电流方向；(2)求线圈产生的感应电动势E；(3)求电阻R两端的电压U.
答案：(1)a→b (2)10 V (3)9.6 V
考点二 导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算E＝BLv的三个特性
角度1平动切割例1. [2021·河北卷，7]如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点．狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连．导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻．下列说法正确的是( )A.通过金属棒的电流为2BCv2tan θB．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tan θC.金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定
角度2旋转切割例2. [2021·广东卷，10](多选)如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨．圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场．金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好．初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上．若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有( )A．杆OP产生的感应电动势恒定B．杆OP受到的安培力不变C．杆MN做匀加速直线运动D．杆MN中的电流逐渐减小
跟进训练3．(多选)如图所示是都由均匀导线制成的单匝正方形线框a和圆形线框b处于矩形有界匀强磁场区域中的俯视图，两线框置于光滑绝缘水平面上，现用外力分别同时作用于两线框使其以大小相等的速度v沿垂直于磁场的方向分别向左、向右做匀速直线运动，运动过程中正方形线框左边始终与磁场左边界平行，已知正方形线框的边长和圆形线框的直径相等，两线框的电阻相同．两线框在匀速离开磁场的过程中，下列说法正确的是( )A．外力对线框a、b做的功相等，线框a、b产生的热量也相等B．线框a、b全部离开磁场过程中通过线框的电荷量之比qa∶qb＝4∶πC．线框a所受安培力的冲量大于线框b所受安培力的冲量D．线框a、b中产生的最大感应电动势大小相等
考点三 自感现象 涡流角度1通电自感与断电自感现象1.自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化．(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化．(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体．(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向．
2．自感现象中灯泡“闪亮”与“不闪亮”的原因
例3. 图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是( )A．图甲中，A1与L1的电阻值相同B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
解析：断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过灯A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1>IA1，即RL1
解析：线圈接有交变电流，在线圈中会产生变化的磁场，变化的磁场在冶炼炉中产生电场，使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流，故A图中真空冶炼炉属于涡流的应用；充电器工作时有交变电流通过，交变电流产生的交变磁场穿过铁芯，在铁芯中产生电场，使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流，故B图中充电器属于涡流的应用；线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流(涡流)，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会影响线圈中的交变电流，从而使金属被探测到，这就是安检探测金属的原理，故C图中安检属于涡流的应用；工作服用包含金属丝的织物制成，形成一个导体壳，壳外有电场，壳内场强保持为0，高压外电场不会对内部产生影响，故D图中工作服属于静电屏蔽的应用．故选D.
角度3电磁阻尼和电磁驱动例5. (多选)在某次科技活动中，有人做了一个电磁“小车”实验：如图所示，用裸露的铜导线绕制成一根长螺线管，将螺线管固定在水平桌面上．用一节干电池和两个磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上．将这辆“小车”推入螺线管中，磁铁与电极和铜线间均能良好导电，“小车”就加速运动起来．关于“小车”的运动，以下说法正确的是( )A．图中“小车”加速度方向向右B．图中“小车”加速度方向向左C．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，“小车”就不能加速运动D．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，“小车”的加速度方向不变
解析：两磁极间的磁感线如图甲所示，干电池与磁铁及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁铁的左侧线圈和右端磁铁的右侧线圈中没有电流．线圈中电流方向的左视图如图乙所示，由左手定则可知，中间线圈所受的安培力向右，根据牛顿第三定律可知，“小车”所受的力向左，则“小车”向左加速，故A错误，B正确．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，则磁感线不会向外发散，通电线圈受到的合力为零，不能加速运动，故C正确．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，磁感线方向反向，受到的力向右，故“小车”的加速度方向将发生改变，故D错误．
跟进训练5.为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路．已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态．关于实验过程，下列说法不正确的是( )A．闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值B．闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值C．待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值D．实验结束后，应先断开S1
3．导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直，则E＝________．(2)v∥B时，E＝0.(3)公式中l为有效长度，示例图：
二、自感、涡流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)，1 mH＝________ H，1 μH＝________ H．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．,
教材拓展1.[人教版选修3－2P18T6改编]A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径rA＝2rB，分别按下图甲、乙两种方式放入匀强磁场中，且磁感应强度随时间均匀减小，则下列说法正确的是( )A．甲图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1B．甲图中，A、B两线圈中电流之比为2∶1C．乙图中，A、B两线圈中电动势之比为4∶1D．乙图中，A、B两线圈中电流之比为4∶1
2．[鲁科版选修3－2P33T1]在如图所示的电路中，LA为灯泡，S为开关，L为有铁芯的线圈．对于这样的电路，下列说法正确的是( )A．因为线圈L通电后会产生自感现象，所以S闭合后，灯泡LA中无电流通过B．在S打开或闭合的瞬间，电路中都不会产生自感现象C．当S闭合时，电路中会产生自感现象D．在S闭合后再断开的瞬间，灯泡LA可能不立即熄灭
2．如图甲所示，N＝200匝的线圈(图中只画了2匝)，电阻r＝2 Ω，其两端与一个R＝48 Ω的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场．线圈中的磁通量按图乙所示规律变化．(1)判断通过电阻R的电流方向；(2)求线圈产生的感应电动势E；(3)求电阻R两端的电压U.
答案：(1)a→b (2)10 V (3)9.6 V
考点二 导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算E＝BLv的三个特性
角度1平动切割例1. [2021·河北卷，7]如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点．狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连．导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻．下列说法正确的是( )A.通过金属棒的电流为2BCv2tan θB．金属棒到达x0时，电容器极板上的电荷量为BCvx0tan θC.金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D．金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定
角度2旋转切割例2. [2021·广东卷，10](多选)如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨．圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场．金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好．初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上．若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有( )A．杆OP产生的感应电动势恒定B．杆OP受到的安培力不变C．杆MN做匀加速直线运动D．杆MN中的电流逐渐减小
跟进训练3．(多选)如图所示是都由均匀导线制成的单匝正方形线框a和圆形线框b处于矩形有界匀强磁场区域中的俯视图，两线框置于光滑绝缘水平面上，现用外力分别同时作用于两线框使其以大小相等的速度v沿垂直于磁场的方向分别向左、向右做匀速直线运动，运动过程中正方形线框左边始终与磁场左边界平行，已知正方形线框的边长和圆形线框的直径相等，两线框的电阻相同．两线框在匀速离开磁场的过程中，下列说法正确的是( )A．外力对线框a、b做的功相等，线框a、b产生的热量也相等B．线框a、b全部离开磁场过程中通过线框的电荷量之比qa∶qb＝4∶πC．线框a所受安培力的冲量大于线框b所受安培力的冲量D．线框a、b中产生的最大感应电动势大小相等
考点三 自感现象 涡流角度1通电自感与断电自感现象1.自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化．(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化．(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体．(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向．
2．自感现象中灯泡“闪亮”与“不闪亮”的原因
例3. 图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是( )A．图甲中，A1与L1的电阻值相同B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
解析：断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过灯A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1>IA1，即RL1
解析：线圈接有交变电流，在线圈中会产生变化的磁场，变化的磁场在冶炼炉中产生电场，使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流，故A图中真空冶炼炉属于涡流的应用；充电器工作时有交变电流通过，交变电流产生的交变磁场穿过铁芯，在铁芯中产生电场，使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流，故B图中充电器属于涡流的应用；线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流(涡流)，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会影响线圈中的交变电流，从而使金属被探测到，这就是安检探测金属的原理，故C图中安检属于涡流的应用；工作服用包含金属丝的织物制成，形成一个导体壳，壳外有电场，壳内场强保持为0，高压外电场不会对内部产生影响，故D图中工作服属于静电屏蔽的应用．故选D.
角度3电磁阻尼和电磁驱动例5. (多选)在某次科技活动中，有人做了一个电磁“小车”实验：如图所示，用裸露的铜导线绕制成一根长螺线管，将螺线管固定在水平桌面上．用一节干电池和两个磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上．将这辆“小车”推入螺线管中，磁铁与电极和铜线间均能良好导电，“小车”就加速运动起来．关于“小车”的运动，以下说法正确的是( )A．图中“小车”加速度方向向右B．图中“小车”加速度方向向左C．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，“小车”就不能加速运动D．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，“小车”的加速度方向不变
解析：两磁极间的磁感线如图甲所示，干电池与磁铁及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁铁的左侧线圈和右端磁铁的右侧线圈中没有电流．线圈中电流方向的左视图如图乙所示，由左手定则可知，中间线圈所受的安培力向右，根据牛顿第三定律可知，“小车”所受的力向左，则“小车”向左加速，故A错误，B正确．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，则磁感线不会向外发散，通电线圈受到的合力为零，不能加速运动，故C正确．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，磁感线方向反向，受到的力向右，故“小车”的加速度方向将发生改变，故D错误．
跟进训练5.为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路．已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态．关于实验过程，下列说法不正确的是( )A．闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值B．闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值C．待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值D．实验结束后，应先断开S1
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