幻灯片 1法拉第电磁感应定律
如图9－2－1所示，A、B两个闭合线
圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半
径RA＝2RB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比和线圈中的感应电流之比分别为多少？
图9－2－1
----
幻灯片 2----
幻灯片 3 1．感应电动势
(1)定义：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。
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 。
电磁感应现象
无关
楞次定律
右手定则
磁通量的变化率
线圈匝数
磁通量
----
幻灯片 4[试一试]
1．穿过某线圈的磁通量随时间的变
化的关系如图9－2－2所示，在
线圈内产生感应电动势最大值
的时间是 ( )
图9－2－2
A．0～2 s B．2～4 s C．4～6 s D．6～8 s
答案：C
----
幻灯片 5导体切割磁感线时的感应电动势计算
如图9－2－3所示，当导体棒在垂直
于磁场的平面内，其一端为轴， 以角速
度ω匀速转动时，产生的感应电动势为多少？
图9－2－3
----
幻灯片 6----
幻灯片 7Blv
Blvsin θ
----
幻灯片 82．如图9－2－4所示，在竖直向下的匀强
磁场中，将一水平放置的金属棒ab以
水平速度v0抛出。设在整个过程中，
棒的取向不变且不计空气阻力，则在
金属棒运动过程中产生的感应电动势
大小变化情况是 ( )
A．越来越大 B．越来越小
C．保持不变 D．无法判断
解析：金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向上的速度不变，由E＝BLv可知，感应电动势也不变。C项正确。
图9－2－4
答案：C
[试一试]
----
幻灯片 9自感 涡流
如图9－2－5所示，开关S闭合且回路
中电流达到稳定时，小灯泡A能正常发光，
L为自感线圈，则当开关S闭合或断开时，小灯泡的亮暗变化情况是怎样的？
[提示] 开关闭合时，自感电动势阻碍电流的增大，所以灯慢慢变亮；开关断开时，自感线圈的电流从有变为零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A不能构成闭合回路，所以灯立即熄灭。
图9－2－5
----
幻灯片 10 1．互感现象
两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的 会在另一个线圈中产生_____________的现象。
2．自感现象
(1)定义：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。
磁场
感应电动势
电流发生变化
自感现象
----
幻灯片 11 ②表达式：E＝ 。
③自感系数L：
相关因素：与线圈的大小、形状、 以及是否有 有关。
单位：亨利(H)，1 mH＝ H,1 μH＝10－6 H。
3．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 ，这种电流像水的旋涡，所以叫涡流。
圈数
铁芯
10－3
感应电流
备注：
10－3
----
幻灯片 12 (1)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 导体的运动。
(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来。
交流感应电动机就是利用 的原理工作的。
安培力
阻碍
感应电流
电磁驱动
----
幻灯片 13[试一试]
3．在图9－2－6所示的电路中，两个灵敏电流表G1和
G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆。在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是 ( )
图9－2－6
----
幻灯片 14A．G1表指针向左摆，G2表指针向右摆
B．G1表指针向右摆，G2表指针向左摆
C．G1、G2表的指针都向左摆
D．G1、G2表的指针都向右摆
解析：电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈中电流减小，产生与原方向相同的自感电动势，与G2和电阻组成闭合回路，所以G1中电流方向向右，G2中电流方向向左，即G1指针向右摆，G2指针向左摆。B项正确。
答案：B
----
幻灯片 15法拉第电磁感应定律的应用
穿过某个面的磁通量变化的快慢
某段时间内穿过某个面的磁通量变化多少
某时刻穿过某个面的磁感线的条数
意义
磁通量的
变化量ΔΦ
磁通量Φ
物理量
项目
----
幻灯片 16物理量
项目
大小
注意
磁通量Φ
Φ＝B·Scos θ
若有相反方向磁场，磁通量可能抵消
磁通量的
变化量ΔΦ
ΔΦ＝Φ2－Φ1
ΔΦ＝B·ΔS
ΔΦ＝S·ΔB
转过180°前后穿过平面的磁通量是一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是零
----
幻灯片 17----
幻灯片 18 [例1] 如图9－2－7甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计。求0至t1时间内
图9－2－7
----
幻灯片 19 (1)通过电阻R1上的电流大小和方向；
(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量。
[审题指导]
----
幻灯片 20----
幻灯片 21----
幻灯片 22法拉第电磁感应定律的规范应用
(1)一般解题步骤：
①分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；
②利用楞次定律确定感应电流的方向；
③灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。
(2)应注意的问题：
----
幻灯片 23----
幻灯片 24导体切割磁感线产生感应电动势
1.导体平动切割磁感线
对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式E＝Blv，应从以下几个方面理解和掌握。
(1)正交性
本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需B、l、v三者相互垂直。实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为E＝Blvsin θ，θ为B与v方向间的夹角。
----
幻灯片 25 (3)瞬时性
若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。
(4)有效性
公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度。图9－2－8中有效长度分别为：
----
幻灯片 26图9－2－8
----
幻灯片 27 (5)相对性
E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。
图9－2－9
----
幻灯片 28 [例2] 在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L＝0.4 m，如图9－2－10所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计。若杆cd以恒定加速度a＝2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，求：
图9－2－10
----
幻灯片 29 (1)在5 s内平均感应电动势；
(2)第5 s末回路中的电流；
(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力。
----
幻灯片 30----
幻灯片 31[答案] (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N
----
幻灯片 32通电自感与断电自感的比较
L很大(有铁芯)
A1、A2同规格，
R＝RL，L较大
器材
要求
电路图
断电自感
通电自感
两种自感
比较项目
现象
在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终和A2一样亮
在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭
----
幻灯片 33磁场能转化为电能
电能转化为磁场能
能量转化情况
S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭。若RLIA，则A灯熄灭前要闪亮一下。若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下
由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢
原因
断电自感
通电自感
两种自感
比较项目
----
幻灯片 34 [例3] (2011·北京高考)某同学
为了验证断电自感现象，自己找来
带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S
和电池组E，用导线将它们连接成
如图9－2－11所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ( )
图9－2－11
----
幻灯片 35 A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大
C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
[解析] 闭合开关S，电路稳定灯泡正常发光时，如果电感线圈L中的电阻比灯泡的电阻大，则电感线圈L中的电流IL比灯泡A中的电流IA小，当开关S断开，则由于自感现象，L和A 构成回路使L和A 中的电流从IL开始减小，因此不可能看到小灯泡闪亮的现象，C项正确。
[答案] C
----
幻灯片 36 [模型概述]
1．模型特点
“杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景富于变化，是我们复习中的难点。
超链接
----
幻灯片 37匀强磁场与导轨垂直，磁感应强
度为B，棒ab长为L，质量为m，
初速度为零，拉力恒为F，水平导轨光滑，除电阻R外，其他电阻不计
“杆＋导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂形式多变。
2．模型分类
(1)单杆水平式
物理模型
----
幻灯片 38动态分析
I恒定
电学特征
a＝0 v恒定不变
力学特征
匀速直线运动
运动形式
收尾状态
----
幻灯片 39匀强磁场与导轨垂直，磁感应
强度为B，导轨间距L，导体
棒质量m，电阻R，导轨光滑，电阻不计
(2)单杆倾斜式
物理模型
动态分析
----
幻灯片 40I恒定
电学特征
力学特征
匀速直线运动
运动形式
收尾状态
----
幻灯片 41 [典例] (2012·广东高考)如图9－2－12所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。
图9－2－12
----
幻灯片 42 (1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。
----
幻灯片 43----
幻灯片 44 [题后悟道] 由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制约的关系，故导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态。分析这一动态过程进而确定最终状态是解决这类问题的关键。
分析电磁感应问题中导体运动状态的方法：
(1)首先分析导体最初在磁场中的运动状态和受力情况；
(2)其次分析由于运动状态变化，导体受到的安培力、合力的变化情况；
(3)再分析由于合力的变化，导体的加速度、速度又会怎样变化，从而又引起感应电流、安培力、合力怎么变化；
(4)最终明确导体所能达到的是什么样的稳定状态。
----
幻灯片 45 如图9－2－13所示，质量m1＝0.1 kg，
电阻R1＝0.3 Ω，长度l＝0.4 m的导体棒ab
横放在U型金属框架上，框架质量m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T。垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触。当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。
图9－2－13
----
幻灯片 46(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；
(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q＝0.1 J，求该过程ab位移x的大小。
解析：(1)ab对框架的压力
FN1＝m1g①
框架受水平面的支持力
FN2＝m2g＋FN1②
依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力
----
幻灯片 47----
幻灯片 48答案：(1)6 m/s (2)1.1 m
----
幻灯片 49[随堂巩固落实]
1．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈
平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是 ( )
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相
同
----
幻灯片 50答案：C
----
幻灯片 512．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂
直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为 ( )
----
幻灯片 52答案：B
----
幻灯片 533.如图9－2－14所示，匀强磁场的方向垂
直于电路所在平面，导体棒ab与电路
接触良好。当导体棒ab在外力F作用
下从左向右做匀加速直线运动时，
若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则该过程中 ( )
A．感应电动势将变大
B．灯泡L的亮度变大
C．电容器C的上极板带负电
D．电容器两极板间的电场强度将减小
图9－2－14
----
幻灯片 54答案：AB
----
幻灯片 554．(2013·苏州模拟)如图9－2－15(a)、(b)所示的电路中，
电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )
图9－2－15
A．在电路(a)中，断开S后，A将逐渐变暗
B．在电路(a)中，断开S后，A将先变得更亮，然后
逐渐变暗
----
幻灯片 56C．在电路(b)中，断开S后，A将逐渐变暗
D．在电路(b)中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐
变暗
解析： (a)电路中，灯A和线圈L串联，电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R、A形成回路，A将逐渐变暗。(b)电路中，电阻R和灯A串联，灯A的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不给灯A供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过A、R形成回路，灯A中电流比原来大，变得更亮，然后逐渐变暗。所以选项A、D正确。
答案：AD
----
幻灯片 575.如图9－2－16所示，金属杆ab放在光
滑的水平金属导轨上，与导轨组成
闭合矩形电路，长l1＝0.8 m，宽l2＝
0.5 m，回路总电阻R＝0.2 Ω，回路
处在竖直方向的磁场中，金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量M＝0.04 kg的木块，磁感应强度从B0＝1 T开始随时间均匀增加，5 s末木块将离开水平面，不计一切摩擦，g取10 m/s2，求回路中的电流强度。
图9－2－16
----
幻灯片 58----
幻灯片 59答案：0.4 A
课时跟踪检测
见“课时跟踪
检测（三十四）”
----
幻灯片 60（给有能力的学生加餐）
1.如图1所示，金属棒ab置于水平放
置的金属导体框架cdef上，棒ab
与框架接触良好。从某一时刻开
始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是 ( )
A．摩擦力大小不变，方向向右
B．摩擦力变大，方向向右
C．摩擦力变大，方向向左
D．摩擦力变小，方向向左
图1
----
幻灯片 61解析：由法拉第电磁感应定律，ab中产生的电流的大小恒定，方向由b到a，由左手定则，ab受到的安培力方向向左下方，F＝BIL，由于B均匀变大，F变大，F的水平分量Fx变大，静摩擦力Ff＝Fx变大，方向向右，B正确。
答案：B
----
幻灯片 622．如图2所示，在水平面内固定着U形光滑金属导轨，
轨道间距为50 cm，金属导体棒ab质量为0.1 kg，电阻为0.2 Ω，横放在导轨上，电阻R的阻值是0.8 Ω(导轨其余部分电阻不计)。现加上竖直向下的磁感应强度为0.2 T的匀强磁场。用水平向右的恒力F＝0.1 N拉动ab，使其从静止开始运动，则 ( )
图2
----
幻灯片 63A．导体棒ab开始运动后，电阻R中的电流方向是从P流
向M
B．导体棒ab运动的最大速度为10 m/s
C．导体棒ab开始运动后，a、b两点的电势差逐渐增加
到1 V后保持不变
D．导体棒ab开始运动后任一时刻，F的功率总等于导
体棒ab和电阻R的发热功率之和
----
幻灯片 64答案：B
----
幻灯片 653．(2012·青岛模拟)如图3甲所示，水平面上的平行导轨
MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd，两棒中间用绝缘丝线系住。开始时匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，I和FT分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力(不计电流之间的相互作用力)，则在t0时刻 ( )
图3
----
幻灯片 66A．I＝0，FT＝0 B．I＝0，FT≠0
C．I≠0，FT＝0 D．I≠0，FT≠0
解析：t0时刻，磁场变化，磁通量变化，故I≠0；由于B＝0，故ab、cd所受安培力均为零，丝线的拉力为零。C项正确。
答案：C
----
幻灯片 674．如图4所示，三个相同的金属圆环内存在着不同的有
界匀强磁场，虚线表示环的某条直径，已知所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足B＝kt，磁场方向如图4所示。测得A环内感应电流强度为I，则B环和C环内感应电流强度分别为 ( )
图4
A．IB＝I、IC＝0 B．IB＝I、IC＝2I
C．IB＝2I、IC＝2I D．IB＝2I、IC＝0
----
幻灯片 68答案：D
----
幻灯片 695．一线圈匝数为10匝，两接线端连一C＝100 μF的电容
器，组成如图5甲所示的回路，回路所围面积S＝0.1 m2，取穿过线圈垂直于纸面向里的方向为磁场的正方向，穿过回路的磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示。则关于电容器两极板上的电荷量大小及M、N两极板带电的正负，下列说法中正确的是 ( )
图5
----
幻灯片 70A．带电荷量1.2×10－3 C，M极板带正电
B．带电荷量1.2×10－3 C，N极板带正电
C．带电荷量1.2×10－4 C，M极板带正电
D．带电荷量1.2×10－4 C，N极板带正电
答案：A
----
幻灯片 716．有一个匀强磁场边界是EF，在EF右侧无磁场，左侧
是匀强磁场区域，如图6甲所示。现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域。线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示，则可能的线框是图7中的 ( )
图6
----
幻灯片 72图7
答案：A
----
幻灯片 737．如图8所示的电路中，三个相同的
灯泡a、b、c和电感线圈L1、L2与
直流电源连接，电感线圈的电阻
忽略不计。开关S从闭合状态突然
断开时，下列判断正确的有 ( )
图8
A．a先变亮，然后逐渐变暗
B．b先变亮，然后逐渐变暗
C．c先变亮，然后逐渐变暗
D．b、c都逐渐变暗
----
幻灯片 74解析：a、b、c三个灯泡相同，设S闭合时通过三个灯泡的电流均是I，则L1中的电流为2I，L2中的电流为I。在S断开瞬间，L1中的电流由2I逐渐减小，L2的电流由I逐渐减小，L1、L2中的产生的感应电流方向相同，故b、c两灯的电流逐渐减小，即b、c两灯逐渐变暗，B、C错误，D项正确；两个支路的电流汇集后为2I通过a灯，a灯电流由2I反向减弱，故a灯先变亮再逐渐变暗，即A正确。
答案：AD
----
【点此下载】