第二讲法拉第电磁感应定律自感

高三物理一轮复习学案第十章电磁感应第二讲法拉第电磁感应定律自感【课前预习导读】教学目标：1．理解法拉第电磁感应定律2．掌握各种情况下感应电动势的计算方法3．知道自感现象及其应用本讲重点：掌握各种情况下感应电动势的计算方法本讲难点：法拉第电磁感应定律的应用【自主预习部分】（一）知识整合1．感应电动势：无论电路是否闭合，只要穿过电路的发生变化，电路中就一定有，若电路是闭合的就有．产生感应电动势的那部分导体就相当于一个．2.法拉第电磁感应定律文字表述：。表达式为。式中n表示____________，ΔΦ表示____________，Δt表示____________，t表示____________。3．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，则导体中的感应电动势为____________,式中θ表示___________________，当θ等于__________时公式变为__________。式中的L是。v若是平均速度，则E为；若v为瞬时速度，则E为。若导体的运动不切割磁感线，则导体中感应电动势。4．一段长为Ｌ的导体，在匀强磁场Ｂ中，以角速度ω垂直于磁场的方向绕导体的一端做切割磁感线运动，则导体中的感应电动势为_________________。5．自感现象：线圈中电流发生变化而在它本身激发出感应电动势的现象叫_________。这种电动势叫________。自感电动势的大小与____________________________成正比，比例系数叫做__________，与________________________________________等因素有关。【课堂探究导学与应用】（一）公式的选用【例1】如图9-2-5所示，边长为L的正方形金属线框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B=kt.已知细线所能承受的最大拉力为2mg，则从t=0开始，经过多长时间细线被拉断？【例2】（2009·广东高考）如图9-2-4（a）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（b）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（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量.☆考点精炼1．如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B。一半径为b，电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电量q____________。2．（2006全国理综卷Ⅰ）如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：①以速率v移动d，使它与ob的距离增大一倍；②再以速率v移动c，使它与oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；④最后以速率2v移动d，使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则A．Q1=Q2=Q3=Q4B．Q1=Q2=2Q3=2Q4C．2Q1=2Q2=Q3=Q4D．Q1≠Q2=Q3≠Q4o×××××××××××××××××××××××××acbdR（二）旋转切割产生的感应电动势【例3】如图9-2-8，一直导体棒质量为m、长为L、电阻为r，其两端放在位于水平面内间距也为L的光滑平行导轨上，并与之紧密接触；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面.开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0.在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流I保持恒定.导体棒一直在磁场中运动.若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值.【例4】如图2所示，导体棒AB长2R，绕O点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，OB为R，且OBA三点在一直线上，有一匀强磁场磁感应强度为B，充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差大小为（）A.BωR2B.2BωR2C.4BωR2D.6BωR2☆考点精炼3．（2010·龙岩模拟）如图9-2-9所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒与电路接触良好.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，若不计摩擦和导体棒的电阻，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.电容器C的上极板带负电C.电容器两极板间的电场强度将减小D.灯泡的亮度变大4．如图所示，金属圆环圆心为O，半径为L，金属棒Oa以O点为轴在环上转动，角速度为ω，与环面垂直的匀强磁场磁感应强度为B，电阻R接在O点与圆环之间，求通过R的电流大小。（三）电磁感应中的能量守恒【例5】如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？☆考点精炼5．如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电量为q；第二次用09.s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电量为q2，则（）A.WWqq1212，B.WWqq1212，C.WWqq1212，D.WWqq1212，（四）自感现象的分析与应用【例6】如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（）A．合上开关S接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C．断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会熄灭D．断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会才熄灭☆考点精炼6．如图所示，L为一个自感系数很大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（）。A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭B．小灯立即亮，小灯立即熄灭C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭7．如图所示，电阻R和电感线圈L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，下面能发生的情况是A．B比A先亮，然后B熄灭abdcB．A比B先亮，然后A熄灭C．A、B一起亮，然后A熄灭D．A、B一起亮，然后B熄灭三、考点落实训练1．闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比A．磁通量B．磁感强度C．磁通量的变化率D．磁通量的变化量2．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb，则（）A．线圈中感应电动势每秒增加2VB．线圈中感应电动势每秒减少2VC．线圈中无感应电动势D．线圈中感应电动势保持不变3．如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接电阻为R，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成θ角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是A．Bdv/（Rsinθ）B．Bdv/RC．Bdvsinθ/RD．Bdvcosθ/R4．关于自感系数下列说法正确的是（）A．其它条件相同，线圈越长自感系数越大B．其它条件相同，线圈匝数越多自感系数越大C．其它条件相同，线圈越细自感系数越大D．其它条件相同，有铁芯的比没有铁芯的自感系数越大5．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa∶Wb，则Wa∶Wb为（）A．1∶4B．1∶2C．1∶1D．不能确定6．如图所示，电感线圈的电阻和电池内阻均可忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键K原来打开着，电流为I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此时自感电动势（）A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C．有阻碍电流增大的作用，因而电流I0D．有阻碍电流增大的作用，因而电流最后还是增大到2I07．如图所示，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，有一长为0.5m的导体AB在金属框架上以10m/s的速度向右滑动，R1=R2=20Ω，其它电阻不计，则流过AB的电流是。8．如图所示，在匀强磁场中，有一接有电容器的导线回路，已知C=30μF，L1=5cm，L2=8cm，磁场以5×10-2T/s的速率均匀增强，则电容器C所带的电荷量为C9．如图所示，圆环a和b的半径之比R1∶R2=2∶1，且是粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环导线的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中的两种情况下，AB两点的电势差之比为多少？10．如图所示，匝数N=100匝、截面积S=0.2m2、电阻r=0.5Ω的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内，磁感应强度随时间按B=0.6+0.02t（T）的规律变化．处于磁场外的电阻R1=3.5Ω，R2=6Ω，电容C=30μF，开关S开始时未闭合，求：（1）闭合S后，线圈两端M、N两点间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率；（2）闭合S一段时间后又打开S，则S断开后通过R2的电荷量为多少？R2R1SCNM