法拉利电磁感应定律-自感-涡流.ppt

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1、第第2讲法拉第电磁感应定律讲法拉第电磁感应定律 自感和涡流自感和涡流回顾一回顾一回顾一回顾一 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.如图所示，如图所示，A、B两个闭合两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都线圈用同样的导线制成，匝数都为为10匝，半径匝，半径RA=2RB，图示区域，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比线圈中产生的感应电动势之比为为EA EB=_，线圈中的感应电流之比，线圈中的感应电流之比为为IA IB=_。回顾一回顾一回顾一回顾一 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法

2、拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.如图所示，如图所示，A、B两个闭合两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都线圈用同样的导线制成，匝数都为为10匝，半径匝，半径RA=2RB，图示区域，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比线圈中产生的感应电动势之比为为EA EB=_，线圈中的感应电流之比，线圈中的感应电流之比为为IA IB=_。1:1回顾一回顾一回顾一回顾一 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.如图所示，如图所示，A、B两个闭合两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都线圈用同样的导线制

3、成，匝数都为为10匝，半径匝，半径RA=2RB，图示区域，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比线圈中产生的感应电动势之比为为EA EB=_，线圈中的感应电流之比，线圈中的感应电流之比为为IA IB=_。1:21:12.穿过某线圈的磁通量随时间的变化穿过某线圈的磁通量随时间的变化的关系如图的关系如图所示，在线圈内产生感应电动所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是势最大值的时间是()A.02 sB.24 sC.46 sD.68 s2.穿过某线圈的磁通量随时间的变化穿过某线圈的磁通量随时间的变化的关系如图的关系如图所示，

4、在线圈内产生感应电动所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是势最大值的时间是()A.02 sB.24 sC.46 sD.68 s3.如图所示，在绝缘如图所示，在绝缘光滑的水平面上，有一个边光滑的水平面上，有一个边长为长为L的单匝正方形线框的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒，在外力的作用下以恒定的速率定的速率v向右运动进入磁感应强向右运动进入磁感应强度为度为B的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的线框的ab边始终平行于磁场的边界。已知线框边始终平行于磁场的边界。已知线框

5、的四个边的电阻值相等，均为的四个边的电阻值相等，均为R。求：。求：(1)在在ab边刚进入磁边刚进入磁场区域时，线框内的电场区域时，线框内的电流大小；流大小；(2)在在ab边刚进入磁场区域时，边刚进入磁场区域时，ab边边两端的电压；两端的电压；(3)在线框被拉入磁场的整个过程中，在线框被拉入磁场的整个过程中，线框中电流产生的热量。线框中电流产生的热量。回顾二回顾二回顾二回顾二 自感、涡流自感、涡流自感、涡流自感、涡流4.关于自感现象，下列说法正确的是关于自感现象，下列说法正确的是()A.感应电流一定和原电流方向相反感应电流一定和原电流方向相反B.线圈中产生的自感电动势较大的其自线圈中产生的自感电

6、动势较大的其自感系数也一定较大感系数也一定较大C.对于同一线圈，当电流变化较快时，对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大线圈中的自感系数较大D.对于同一线圈，当电流变化较快时，对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大线圈中的自感电动势也较大回顾二回顾二回顾二回顾二 自感、涡流自感、涡流自感、涡流自感、涡流4.关于自感现象，下列说法正确的是关于自感现象，下列说法正确的是()A.感应电流一定和原电流方向相反感应电流一定和原电流方向相反B.线圈中产生的自感电动势较大的其自线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数也一定较大感系数也一定较大C.对于同一线圈，当电流变化较快时，

7、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大线圈中的自感系数较大D.对于同一线圈，当电流变化较快时，对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大线圈中的自感电动势也较大5.如图所示，开关如图所示，开关S闭合且回路中电流闭合且回路中电流达到稳定时，小灯泡达到稳定时，小灯泡A能正常发光，能正常发光，L为自为自感线圈，则感线圈，则()A.开关开关S闭合时，小灯泡将慢慢变亮闭合时，小灯泡将慢慢变亮B.开关开关S闭合时，小灯泡立即变亮闭合时，小灯泡立即变亮C.开关开关S断开时，小灯断开时，小灯泡慢慢熄灭泡慢慢熄灭D.开关开关S断开时，小灯断开时，小灯泡先闪亮一下，再慢慢熄灭泡先闪亮一

8、下，再慢慢熄灭5.如图所示，开关如图所示，开关S闭合且回路中电流闭合且回路中电流达到稳定时，小灯泡达到稳定时，小灯泡A能正常发光，能正常发光，L为自为自感线圈，则感线圈，则()A.开关开关S闭合时，小灯泡将慢慢变亮闭合时，小灯泡将慢慢变亮B.开关开关S闭合时，小灯泡立即变亮闭合时，小灯泡立即变亮C.开关开关S断开时，小灯断开时，小灯泡慢慢熄灭泡慢慢熄灭D.开关开关S断开时，小灯断开时，小灯泡先闪亮一下，再慢慢熄灭泡先闪亮一下，再慢慢熄灭6.下列关于涡流的说法中正确的是下列关于涡流的说法中正确的是()A.涡流跟平时常见的感应电流一样，都涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而

9、产生的是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B.涡流不是感应电流，而是一种有别于涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流感应电流的特殊电流C.涡流有热效应，但没有磁效应涡流有热效应，但没有磁效应D.在硅钢中不能产生涡流在硅钢中不能产生涡流6.下列关于涡流的说法中正确的是下列关于涡流的说法中正确的是()A.涡流跟平时常见的感应电流一样，都涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B.涡流不是感应电流，而是一种有别于涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流感应电流的特殊电流C.涡流有热效应，但没有磁效应涡流有热效应，但没有磁

10、效应D.在硅钢中不能产生涡流在硅钢中不能产生涡流考点一考点一对法拉第电磁感应定律的理解对法拉第电磁感应定律的理解两个两个公式公式项目项目 E=nE=BLvsin区区 别别(1)求的是求的是t时间内时间内的平均感应电动势，的平均感应电动势，E与某段时间或某与某段时间或某个过程相对应个过程相对应(1)求的是瞬时感求的是瞬时感应电动势，应电动势，E与某与某个时刻或某个位置个时刻或某个位置相对应相对应两个两个公式公式项目项目 E=nE=BLvsin区区 别别(2)求的是整个回路的感求的是整个回路的感应电动势，而不是回路应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势，中某部分导体的电动势，整个回路的感应电动势

11、整个回路的感应电动势为零时，其回路某段导为零时，其回路某段导体的感应电动势不一定体的感应电动势不一定为零为零(2)求的是回路求的是回路中一部分导体中一部分导体切割磁感线时切割磁感线时产生的感应电产生的感应电动势动势两个两个公式公式项目项目E=nE=BLvsin区区 别别(3)由于是整个回路的由于是整个回路的感应电动势，因此电源感应电动势，因此电源部分不容易确定部分不容易确定(3)由于是由一部由于是由一部分导体切割磁感分导体切割磁感线的运动产生的，线的运动产生的，该部分就相当于该部分就相当于电源电源 温馨提示温馨提示温馨提示温馨提示 温馨提示温馨提示温馨提示温馨提示(2)在电磁感应现象中，感应电

12、流在电磁感应现象中，感应电流是由感应电动势引起的，产生感应电动是由感应电动势引起的，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。感应电流势的那部分导体相当于电源。感应电流的大小由感应电动势的大小和电路的电的大小由感应电动势的大小和电路的电阻共同决定。阻共同决定。【典例典例】例例1如图甲所示，一个电阻值为如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻的电阻R1连接成闭合回连接成闭合回路，线圈的半径为路，线圈的半径为r1，在线圈中半径为，在线圈中半径为r2的圆形区域的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场

13、，磁感应强度度B随时间随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为纵轴的截距分别为t0和和B0。导线的电阻不计，求。导线的电阻不计，求0至至t1时间内：时间内：(1)通过电阻通过电阻R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；(2)通过电阻通过电阻R1上的电荷量上的电荷量q及及电阻电阻R1上产生的上产生的热量。热量。1.(2011广东高考广东高考)将闭合多匝线圈置于仅随将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，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，下列关于线圈中产生的感应电动势和

14、感应电流，下列表述正确的是表述正确的是()A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关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，感应电动势穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同终相同练习练习1.(2011广东高考广东高考)将闭合多匝线圈置于仅随将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，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，下列关于线圈中产生的感应电动势和感应

15、电流，下列表述正确的是表述正确的是()A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关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，感应电动势穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同终相同练习练习2.一线圈匝数为一线圈匝数为10匝，两接线端连一匝，两接线端连一C=100F的电容器，的电容器，组成如图甲所示的回路，回组成如图甲所示的回路，回路所围面积路所围面积S=0.1 m2，取穿过线圈垂直向里的方向，取穿过线圈垂直向里的方向为磁场

16、的正方向，穿过回路的磁感应强度为磁场的正方向，穿过回路的磁感应强度B随时间随时间t的变化如图乙所示。则关于电容器两极板上的电的变化如图乙所示。则关于电容器两极板上的电荷量大小及荷量大小及M、N两极板带电的正负，下列说法中两极板带电的正负，下列说法中正确的是正确的是()A.带电荷量带电荷量1.2103 C，M极板带正电极板带正电B.带电荷量带电荷量1.2103 C，N极板带正电极板带正电C.带电荷量带电荷量1.2104 C，M极板带正电极板带正电D.带电荷量带电荷量1.2104 C，N极板带正电极板带正电A.带电荷量带电荷量1.2103 C，M极板带正电极板带正电B.带电荷量带电荷量1.2103

17、 C，N极板带正电极板带正电C.带电荷量带电荷量1.2104 C，M极板带正电极板带正电D.带电荷量带电荷量1.2104 C，N极板带正电极板带正电考点二考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生感应电动势的计算1.导体平动切割磁感线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对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式计算式E=Blv，应从以下几个方面理解和掌握。，应从以下几个方面理解和掌握。(1)公式使用条件：本公式是在一定条件下得公式使用条件：本公式是在一定条件下得出的，除了磁出的，除了磁 场是匀强磁场外，还需场是匀强磁场外，还需B、l、v三三者相互垂直。实

18、际问题中当它们不相互垂直时，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，公式可为应取垂直的分量进行计算，公式可为E=Blvsin，为为B与与v方向间的夹角。方向间的夹角。(4)相对性：相对性：E=Blv中的速度中的速度v是相对于是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系。间的相对关系。2.导体转动切割磁感线导体转动切割磁感线长为长为L的导体棒在磁感应强度为的导体棒在磁感应强度为B的匀的匀强磁场中以角速度强磁场中以角速度匀速转动，导体棒产匀速转动，导体棒产生的感应电动势有以下几种情况：生的感应电动势有以下几种情况：3.矩形线

19、框在磁场中转动矩形线框在磁场中转动面积为面积为S的矩形线圈在匀强磁场的矩形线圈在匀强磁场B中以角中以角速度速度绕线圈平面内垂直于磁场的任意轴匀速绕线圈平面内垂直于磁场的任意轴匀速转动，产生的感应电动势：转动，产生的感应电动势：(1)线圈平面与磁感线垂直时，线圈平面与磁感线垂直时，E=0；(2)线圈平面与磁感线平行时，线圈平面与磁感线平行时，E=BS；(3)线圈平面与磁感线夹角为线圈平面与磁感线夹角为时，时，E=BScos。例例2我国高速铁路发展已达到世界先进我国高速铁路发展已达到世界先进水平，实验最高时速可达到水平，实验最高时速可达到500公里，铁路运公里，铁路运输的自动控制原理是：将能够产生

20、匀强磁场输的自动控制原理是：将能够产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢的下面，如图甲的磁铁安装在火车首节车厢的下面，如图甲(俯视图俯视图)所示，当它经过安放在两铁轨之间的所示，当它经过安放在两铁轨之间的矩形线圈时，线圈会产生一个电信号传输给矩形线圈时，线圈会产生一个电信号传输给控制中心。控制中心。已知矩形已知矩形线圈的长线圈的长为为L1，宽，宽【典例典例】为为L2，匝数为，匝数为n。若安装在火车首节车厢下面的磁。若安装在火车首节车厢下面的磁铁产生的匀强磁场的宽度大于铁产生的匀强磁场的宽度大于L2，当火车通过安，当火车通过安放在两铁轨之间的矩形线圈时，控制中心接收到放在两铁轨之间的矩形线圈时，控

21、制中心接收到线圈两端的电压信号线圈两端的电压信号u随时间随时间t变化的关系如图乙变化的关系如图乙所示，不计线圈电阻，据此计算：所示，不计线圈电阻，据此计算：(1)火车的加速度；火车的加速度；(2)火车在火车在t1t2时间时间内的平均速度和安装在火内的平均速度和安装在火车首节车厢下面的磁铁产车首节车厢下面的磁铁产生的匀强磁场宽度。生的匀强磁场宽度。3.(2011安徽高考安徽高考)如图所示的区域内有垂直如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为。电阻为R、半径为半径为L、圆心角为、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的于纸

22、面的O轴以角速度轴以角速度匀速转动匀速转动(O轴位于磁场边轴位于磁场边界界)。则线框内产生的感应电流的有效值为。则线框内产生的感应电流的有效值为()练习练习3.(2011安徽高考安徽高考)如图所示的区域内有垂直如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。电阻为。电阻为R、半径为半径为L、圆心角为、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的于纸面的O轴以角速度轴以角速度匀速转动匀速转动(O轴位于磁场边轴位于磁场边界界)。则线框内产生的感应电流的有效值为。则线框内产生的感应电流的有效值为()练习练习4.如图所示，闭合的矩形如图所示，闭

23、合的矩形导体线圈导体线圈abcd在匀强磁场中绕在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴垂直于磁感线的对称轴OO匀匀速转动，沿着速转动，沿着OO方向观察，方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为，线圈匝数为n，ab边的边长为边的边长为l1，ad边的边长为边的边长为l2，线圈电阻，线圈电阻为为R，转动的角速度为，转动的角速度为，则当线圈转至图，则当线圈转至图示位置时示位置时()5.如图所示，水平放置的平行金属导轨，相如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距距L=0.50m，左端接一电阻，左端接一电阻R=0.20，磁感应强，磁感

24、应强度度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ab棒中感应电动势的大小，并指出棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高？哪端电势高？(2)回路中感应电流的大小？回路中感应电流的大小？(3)维持维持ab棒做匀速运动的棒做匀速运动的水平外力水平外力F的大小。的大小。答案：答案：(1)0.8 V a端电势高端电

25、势高 (2)4.0 A (3)0.8 N考点三考点三通电自感和断电自感的比较通电自感和断电自感的比较两种两种自感自感比较项目比较项目通电自感通电自感断电自感断电自感电路图电路图两种两种自感自感比较项目比较项目通电自感通电自感断电自感断电自感器材器材要求要求A1、A2同规格，同规格，R=RL，L较大较大L很大很大(有铁芯有铁芯)现象现象在在S闭合瞬间，灯闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终逐渐变亮，最终一样亮一样亮在开关在开关S断开时，断开时，灯灯A渐渐熄灭或闪渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭亮一下再熄灭两种两种自感自感比较项目比较项目通电自感通电自感断电自感断电自感原因原因由

26、于开关闭合时，由于开关闭合时，流过电感线圈的流过电感线圈的电流迅速增大，电流迅速增大，线圈产生自感电线圈产生自感电动势，阻碍了电动势，阻碍了电流的增大，使流流的增大，使流过灯过灯A1的电流比的电流比流过灯流过灯A2的电流的电流增加得慢增加得慢S断开时，线圈断开时，线圈L产生自产生自感电动势，阻碍了电流感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存的减小，使电流继续存在一段时间；灯在一段时间；灯A中电流中电流反向不会立即熄灭。若反向不会立即熄灭。若RLIA，则则A灯熄灭前要闪亮一下。灯熄灭前要闪亮一下。若若RLRA，原来的电流，原来的电流ILIA，则灯，则灯A逐渐熄灭逐渐熄灭不再闪亮一下不再闪亮一下两

27、种两种自感自感比较项目比较项目通电自感通电自感断电自感断电自感能量转能量转化情况化情况电能转化为磁场能电能转化为磁场能 磁场能转化为电能磁场能转化为电能温馨提示温馨提示温馨提示温馨提示(1)通电时线圈中产生的自感电动势阻碍通电时线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加，感应电流与原电流方向相反，此电流的增加，感应电流与原电流方向相反，此时含线圈时含线圈L的支路相当于断开。的支路相当于断开。(2)断电时线圈中产生的自感电动势阻碍断电时线圈中产生的自感电动势阻碍线圈中电流的减少，感应电流与原电流方向相线圈中电流的减少，感应电流与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电同，在与线圈串联的回路中

28、，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小。但流逐渐变小。但流过灯过灯A的电流方向与原来相反。的电流方向与原来相反。温馨提示温馨提示温馨提示温馨提示(3)线圈的自感系数越大，现象越线圈的自感系数越大，现象越明显。自感电动势只是延缓了过程的进明显。自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。程反向。例例3(2011北京高考北京高考)某同学为了验证断电自感某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡、小灯泡A、开关、开关S和和电池组电池组E，用导线将它们连接成如图所示

29、的电路。检，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关，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，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原因是()A.电源的内阻较大电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大线圈的自感系数较大【典例典例】例例3(2011北京高考北

30、京高考)某同学为了验证断电自感某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡、小灯泡A、开关、开关S和和电池组电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关，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，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想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原

31、因是原因是()A.电源的内阻较大电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大线圈的自感系数较大【典例典例】6.在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，a、b为两个完全为两个完全相同的灯泡，相同的灯泡，L为电阻可忽略不计的自感线圈，为电阻可忽略不计的自感线圈，E为电源，为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是先后次序，下列说法正确的是()练习练习A.合上开关，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；断开开关，后亮；断开开关，a、b同同时熄灭时熄灭B.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断开开

32、关，后亮；断开开关，a先熄先熄灭，灭，b后熄灭后熄灭C.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断开开后亮；断开开关，关，a、b同时缓慢熄灭同时缓慢熄灭D.合上开关，合上开关，a、b同时亮；断开开关，同时亮；断开开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭A.合上开关，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；断开开关，后亮；断开开关，a、b同同时熄灭时熄灭B.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断开开关，后亮；断开开关，a先熄先熄灭，灭，b后熄灭后熄灭C.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断开开后亮；断开开关，关，a、b同时缓慢熄灭同时缓慢熄灭D.合上开关，合上开关，a、b同时亮；断开开关，

33、同时亮；断开开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭7.如图所示的电路如图所示的电路(a)、(b)中，电阻中，电阻R和自感和自感线圈线圈L的电阻值相等，接通的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状，使电路达到稳定状态，灯泡态，灯泡D发光，则发光，则()在电路在电路(a)中，断开中，断开S，D将渐渐变暗将渐渐变暗在电路在电路(a)中，断开中，断开S，D将先变得更亮，将先变得更亮，然后渐渐变暗然后渐渐变暗在电路在电路(b)中，断开中，断开S，D将渐渐变暗将渐渐变暗在电路在电路(b)中，断开中，断开S，D将先变得更亮，将先变得更亮，然后渐渐变暗然后渐渐变暗A.B.C.D.7.如图所示的电路如图所示的电路

34、(a)、(b)中，电阻中，电阻R和自感和自感线圈线圈L的电阻值相等，接通的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状，使电路达到稳定状态，灯泡态，灯泡D发光，则发光，则()在电路在电路(a)中，断开中，断开S，D将渐渐变暗将渐渐变暗在电路在电路(a)中，断开中，断开S，D将先变得更亮，将先变得更亮，然后渐渐变暗然后渐渐变暗在电路在电路(b)中，断开中，断开S，D将渐渐变暗将渐渐变暗在电路在电路(b)中，断开中，断开S，D将先变得更亮，将先变得更亮，然后渐渐变暗然后渐渐变暗A.B.C.D.模型概述模型概述 1模型特点模型特点 “杆杆导轨导轨”模型是模型是电电磁感磁感应问题应问题高考命高考命题题的的“基

35、本基本道具道具”，也是高考的，也是高考的热热点，考点，考查查的知的知识识点多，点多，题题目的目的综综合性合性强强，物理情景富于，物理情景富于变变化，是我化，是我们们复复习习中的中的难难点。点。匀匀强强磁磁场场与与导轨导轨垂直，磁感垂直，磁感应应强强度度为为B，棒，棒ab长为长为L，质质量量为为m，初速度初速度为为零，拉力恒零，拉力恒为为F，水平，水平导轨导轨光滑，除光滑，除电电阻阻R外，其他外，其他电电阻不阻不计计“杆杆导轨导轨”模型又分模型又分为为“单单杆杆”型和型和“双杆双杆”型；型；导轨导轨放置方式放置方式可分可分为为水平、水平、竖竖直和直和倾倾斜；杆的运斜；杆的运动动状状态态可分可分为

36、为匀速运匀速运动动、匀匀变变速运速运动动、非匀、非匀变变速运速运动动或或转动转动等；磁等；磁场场的状的状态态可分可分为为恒恒定不定不变变、均匀、均匀变变化和非均匀化和非均匀变变化等等，情景复化等等，情景复杂杂形式多形式多变变。2模型分模型分类类 (1)单单杆水平式杆水平式物理模型物理模型动动态态分分析析I恒定恒定电电学特征学特征a0v恒定不恒定不变变力学特征力学特征匀速直匀速直线线运运动动运运动动形式形式收尾收尾状状态态匀匀强强磁磁场场与与导轨导轨垂直，磁感垂直，磁感应应强强度度为为B，导轨间导轨间距距L，导导体体棒棒质质量量m，电电阻阻R，导轨导轨光滑，光滑，电电阻不阻不计计(2)单单杆杆倾

37、倾斜式斜式物理模型物理模型动态动态分析分析I恒定恒定电电学特征学特征力学特征力学特征匀速直匀速直线线运运动动运运动动形式形式收尾收尾状状态态 典例典例(2012广东高考广东高考)如如图图9212所示，所示，质质量量为为M的的导导体棒体棒ab，垂直放在相距，垂直放在相距为为l的平行光滑金属的平行光滑金属导轨导轨上，上，导轨导轨平面与水平面的平面与水平面的夹夹角角为为，并，并处处于磁感于磁感应应强强度大小度大小为为B、方向垂直于、方向垂直于导轨导轨平面向上的匀平面向上的匀强强磁磁场场中，左中，左侧侧是水平是水平放置、放置、间间距距为为d的平行金属板，的平行金属板，R和和Rx分分别别表示定表示定值电

38、值电阻阻和滑和滑动变动变阻器的阻阻器的阻值值，不，不计计其他其他电电阻。阻。图图9212 (1)调节调节RxR，释释放放导导体棒，当棒沿体棒，当棒沿导轨导轨匀速下滑匀速下滑时时，求通，求通过过棒的棒的电电流流I及棒的速率及棒的速率v。(2)改改变变Rx，待棒沿，待棒沿导轨导轨再次匀速下滑后，将再次匀速下滑后，将质质量量为为m、带电带电量量为为q的微粒水平射入金属板的微粒水平射入金属板间间，若它能匀速，若它能匀速通通过过，求此，求此时时的的Rx。题题后悟道后悟道由于感由于感应电应电流与流与导导体切割磁感体切割磁感线线运运动动的加速的加速度有着相互制度有着相互制约约的关系，故的关系，故导导体一般不

39、是做匀体一般不是做匀变变速运速运动动，而，而是是经历经历一个一个动态变动态变化化过过程再程再趋趋于一个于一个稳稳定状定状态态。分析。分析这这一一动动态过态过程程进进而确定最而确定最终终状状态态是解决是解决这类问题这类问题的关的关键键。分析分析电电磁感磁感应问题应问题中中导导体运体运动动状状态态的方法：的方法：(1)首先分析首先分析导导体最初在磁体最初在磁场场中的运中的运动动状状态态和受力情况；和受力情况；(2)其次分析由于运其次分析由于运动动状状态变态变化，化，导导体受到的安培力、合体受到的安培力、合力的力的变变化情况；化情况；(3)再分析由于合力的再分析由于合力的变变化，化，导导体的加速度、

40、速度又会怎体的加速度、速度又会怎样变样变化，从而又引起感化，从而又引起感应电应电流、安培力、合力怎么流、安培力、合力怎么变变化；化；(4)最最终终明确明确导导体所能达到的是什么体所能达到的是什么样样的的稳稳定状定状态态。如如图图9213所示，所示，质质量量m10.1 kg，电电阻阻R10.3，长长度度l0.4 m的的导导体棒体棒ab横放在横放在U型金属框架上，框架型金属框架上，框架质质量量m20.2 kg，放在，放在绝缘绝缘水平面上，与水平面水平面上，与水平面间间的的动动摩擦因数摩擦因数0.2，相距，相距0.4 m的的MM、NN相互平行，相互平行，电电阻不阻不计计且足且足够长够长。电电阻阻R2

41、0.1 的的MN垂直于垂直于MM。整个装置。整个装置处处于于竖竖直向上的匀直向上的匀强强磁磁场场中，磁感中，磁感应应强强度度B0.5 T。垂直于。垂直于ab施加施加F2 N的的水平恒力，水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运从静止开始无摩擦地运动动，始，始终终与与MM、NN保持良好接触。当保持良好接触。当ab运运动动到某到某处时处时，框架开始运，框架开始运动动。设设框架与水平面框架与水平面间间最大静摩擦力等于滑最大静摩擦力等于滑动动摩擦力，摩擦力，g取取10 m/s2。图图9213(1)求框架开始运求框架开始运动时动时ab速度速度v的大小；的大小；(2)从从ab开始运开始运动动到框架开始运到框架开

42、始运动动的的过过程中，程中，MN上上产产生生的的热热量量Q0.1 J，求，求该过该过程程ab位移位移x的大小。的大小。解析：解析：(1)ab对对框架的框架的压压力力FN1m1g框架受水平面的支持力框架受水平面的支持力FN2m2gFN1依依题题意，最大静摩擦力等于滑意，最大静摩擦力等于滑动动摩擦力，摩擦力，则则框架受到最框架受到最大静摩擦力大静摩擦力答案：答案：(1)6 m/s(2)1.1 m常见易错题常见易错题示例示例t=0时，磁场在时，磁场在xOy平面内的分布如图平面内的分布如图所示，其磁感应强度的大小均为所示，其磁感应强度的大小均为B0，方向垂直于，方向垂直于xOy平面，相邻磁场区域的磁场

43、方向相反，每个同平面，相邻磁场区域的磁场方向相反，每个同向磁场区域的宽度均为向磁场区域的宽度均为L0，整个磁场以速度，整个磁场以速度v沿沿x轴正方向匀速运动。若在磁场所在区间，轴正方向匀速运动。若在磁场所在区间，xOy平面平面内放置一由内放置一由n匝线圈串联而成的矩形导线框匝线圈串联而成的矩形导线框abcd，线框的线框的bc边平行于边平行于x轴，轴，bc=L0，ab=L，总电阻为，总电阻为R，线框始终保持静止，求：，线框始终保持静止，求：(1)线框中产生的总电动势大小和导线中线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小；的电流大小；(2)线框所受安培力的大小和方向。线框所受安培力的大小和方向。【

44、检测检测】1.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为方向向下，大小为4.5105T。一灵敏电压。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体视为导体)流过。流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s。下列说法正确的是下列说法正确的是()A.河北岸的电势较高河北岸的电势较高B.河南岸的电势较高河南岸的电势较高C.电压表记录的电压为电压表记录的电压为9mVD.电压表记录的电压为电压表记录的电压为5mV【检测检测】1.某地的地

45、磁场磁感应强度的竖直分量某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为方向向下，大小为4.5105T。一灵敏电压。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体视为导体)流过。流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s。下列说法正确的是下列说法正确的是()A.河北岸的电势较高河北岸的电势较高B.河南岸的电势较高河南岸的电势较高C.电压表记录的电压为电压表记录的电压为9mVD.电压表记录的电压为电压表记录的电压为5mV2.矩形导线框矩形导线框abcd固定在匀强磁场

46、中，如图固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间随时间t变化的规律如图乙所示，则变化的规律如图乙所示，则()A.从从0到到t1时间内，导线框中电流的方向为时间内，导线框中电流的方向为adcbaB.从从0到到t1时间内，导线框中电流越来越小时间内，导线框中电流越来越小C.从从t1到到t2时间内，导线框中电流越来越大时间内，导线框中电流越来越大D.从从t1到到t2时间时间内，导线框内，导线框bc边受到边受到安培力大小保持不变安培力大小保持不变

47、2.矩形导线框矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，如图固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间随时间t变化的规律如图乙所示，则变化的规律如图乙所示，则()A.从从0到到t1时间内，导线框中电流的方向为时间内，导线框中电流的方向为adcbaB.从从0到到t1时间内，导线框中电流越来越小时间内，导线框中电流越来越小C.从从t1到到t2时间内，导线框中电流越来越大时间内，导线框中电流越来越大D.从从t1到到t2时间时间内，导线框内，导线框bc边

48、受到边受到安培力大小保持不变安培力大小保持不变3.(2012龙岩模拟龙岩模拟)如图所示，让线圈由位置如图所示，让线圈由位置1通通过一个匀强磁场的区域运动到位置过一个匀强磁场的区域运动到位置2，下列说法中正，下列说法中正确的是确的是()A.线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大B.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流是恒定的有感应电流，而且感应电流是恒定的C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中整个线圈在匀

49、强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大有感应电流，而且感应电流越来越大D.线圈穿出匀强磁线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且感应电有感应电流，而且感应电流越来越大流越来越大3.(2012龙岩模拟龙岩模拟)如图所示，让线圈由位置如图所示，让线圈由位置1通通过一个匀强磁场的区域运动到位置过一个匀强磁场的区域运动到位置2，下列说法中正，下列说法中正确的是确的是()A.线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大B.整个线圈在

50、匀强磁场中匀速运动时，线圈中整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流是恒定的有感应电流，而且感应电流是恒定的C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大有感应电流，而且感应电流越来越大D.线圈穿出匀强磁线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且感应电有感应电流，而且感应电流越来越大流越来越大4.如图所示的电路中，三个相同的灯泡如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感线圈和电感线圈L1、L2与直流电源连接，与直流电源连接，电感线圈的电阻忽略不计。开关电感线圈的电阻忽略