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  • 2022-04-12 发布

2020版高考物理第十章第63课时法拉第电磁感应定律(重点突破课)讲义

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第63课时 法拉第电磁感应定律(重点突破课)考点一 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,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。2.公式:E=n,这样求的是Δt时间内的平均感应电动势,其中n为线圈匝数。3.导体切割磁感线时的感应电动势:E=Blvsin_θ,式中l为导体切割磁感线的有效长度,θ为v与B的夹角。求瞬时感应电动势要用该公式,当然,代入平均速度时,该公式也可以求平均感应电动势。4.求解感应电动势的常见情况与方法情景图研究对象回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直的轴转动的导线框表达式E=nE=BlvsinθE=Bl2ωE=nBSω·sin(ωt+φ0)[考法细研]考法1 公式E=n的应用 [例1] 如图所示,有一接在电容器C两端的单匝圆形线圈,其内存在着垂直线圈平面向里的匀强磁场,其磁感应强度为B,已知圆的半径r=5cm,电容C=20μF,当磁感应强度B以4×10-2T/s的变化率均匀增加时(  )A.电容器a板带正电,电荷量为2π×10-9CB.电容器a板带负电,电荷量为2π×10-9CC.电容器b板带正电,电荷量为4π×10-9CD.电容器b板带负电,电荷量为4π×10-9C[解析] 根据楞次定律知,感应电动势的方向沿逆时针,则电容器a板带正电,b板带负电,根据法拉第电磁感应定律得E=S=4×10-2×π×52×10-4V=π×10-4V,则Q=CU=CE=2×10-5×π×10-4C=2π×10-9C,选项A正确,B、C、D错误。[答案] A考法2 导体切割磁感线问题 [例2] (2015·海南高考)如图,空间有一匀强磁场,一直金属棒与n磁感应强度方向垂直,当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为ε;将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时,棒两端的感应电动势大小为ε′。则等于(  )A.         B.C.1D.[解析] 设棒长度为l,则棒不弯折时感应电动势ε=Blv。弯折后,切割磁感线的有效长度l′=l,其感应电动势ε′=Bl′v=Blv。所以=,故B正确。[答案] B本题考查对切割磁感线产生感应电动势公式E=Blv的应用,解题时应注意l是“有效切割长度”。(1)若l与B不垂直,则l在垂直于B的方向的投影长度为有效切割长度。(2)若l出现弯折的情况,则先将两端点相连,再确定其有效切割长度。  [集训冲关]1.如图所示,半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外,匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形,当磁感应强度以的变化率均匀变化时,线圈中产生的感应电动势的大小为(  )A.πr2·        B.L2·C.nπr2·D.nL2·解析:选D 根据法拉第电磁感应定律,线圈中产生的感应电动势的大小为E=n=nL2·,D正确。2.如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增加为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为(  )A.c→a,2∶1B.a→c,2∶1nC.a→c,1∶2D.c→a,1∶2解析:选C 由右手定则可知,电阻R上电流的方向为a→c,由E=BLv可知,E1∶E2=1∶2,C正确。3.(2016·北京高考)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(  )A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向解析:选B 由楞次定律知,题图中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,故感应电流沿顺时针方向。由法拉第电磁感应定律知E===,由于两圆环半径之比Ra∶Rb=2∶1,所以Ea∶Eb=4∶1,选项B正确。考点二 自感和涡流1.自感(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。(2)自感电动势:由于自感而产生的感应电动势,表达式E=L。(3)自感系数L:与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关,单位为亨利(H)。(4)区别通电自感与断电自感通电自感断电自感电路图器材规格A1、A2灯同规格,R=RL,L较大L很大(有铁芯),RLI1,因此A1和L1电阻值不相等,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I2与I3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。3.如图所示,在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流,一段时间后,一个容器中水温升高,则通入的电流与水温升高的是(  )A.恒定直流、小铁锅B.恒定直流、玻璃杯C.变化的电流、小铁锅D.变化的电流、玻璃杯解析:选C 通入恒定直流时,所产生的磁场不变,不会产生感应电流,选项A、B错误;通入变化的电流,所产生的磁场发生变化,在空间产生感生电场,小铁锅是导体,感生电场在导体内产生涡流,电能转化为内能,使水温升高;涡流是由变化的磁场在导体内产生的,所以玻璃杯中的水不会升温,选项C正确,D错误。

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