第11章 第2讲 法拉第电磁感应定律 涡流、互感和自感-2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版，鲁湘共用）

第2讲　法拉第电磁感应定律　涡流、互感和自感 本讲关联考题 试题命制情境 本讲考情分析 2021·山东卷,T8 以迷你系绳卫星为背景,考查万有引力定律与电磁感应的综合应用(学习探索问题情境) 电磁感应定律也很少单独命题,感应电动势的判断多和感应电流计算放在一起综合考查,需要考生知道平均感应电动势和瞬时感应电动势大小的计算方法。尤其动生电动势涉及有效长度,单杆和双杆等问题较为频繁。 2021·山东卷,T12 以金属棒在复合磁场中的运动为背景考查感应电动势的相关计算(学习探索问题情境) 2021·广东卷,T10 以金属杆转动切割磁感线为背景考查感应电动势的计算(学习探索问题情境) 2021·河北卷,T7 以与电容器相连的导轨上的金属杆运动为背景考查电磁感应定律的相关应用(学习探索问题情境) 2021·全国甲卷,T21 以分析两个不同的闭合线圈进入匀强磁场的运动为背景考查电磁感应中的动力学问题(学习探索问题情境) 一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)概念:在电磁感应现象中产生的电动势。 (2)产生条件:穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关。 (3)方向判断:感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。 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,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 (2)公式:E=n,其中n为线圈匝数。 3.导体切割磁感线的情形 (1)垂直切割:E=Blv。 (2)倾斜切割:E=Blvsin θ,其中θ为v与B的夹角。   (3)旋转切割(以一端为轴):E=Bl2ω。 二、涡流、互感和自感 1.涡流 (1)涡流:块状金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内产生的旋涡状感应电流。 (2)产生原因:金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流。 (3)涡流的利用:冶炼金属的高频感应炉利用炉内金属中涡流产生焦耳热使金属熔化;家用电磁炉也是利用涡流原理制成的。 (4)涡流的减少:各种电动机和变压器中,用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯,以减少涡流。 2.互感 (1)互感现象:两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。它不仅可以发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。 (2)变压器是利用互感现象制成的。 3.自感 (1)自感现象:当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势。这种现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 (2)自感电动势表达式:E=L。 (3)自感系数L ①相关因素:与线圈的大小、形状、匝数,以及是否有铁芯等因素有关。 ②单位:亨利(H),1 mH=10-3H,1 μH=10-6H。 三、电磁阻尼和电磁驱动 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,安培力的方向总是阻碍导体的运动。 2.电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,它使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来。 1.(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法正确的有(　BCD　) A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作 B.取走磁体,电吉他将不能正常工作 C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化 解析:铜质弦为非磁性材料,不能被磁化,选用铜质弦,电吉他不能正常工作,A错误;若取走磁体,金属弦不能被磁化,其振动时,不能在线圈中产生感应电动势,电吉他不能正常工作,B正确;由E=n可知,C正确;弦振动过程中,穿过线圈的磁通量大小不断变化,由楞次定律可知,线圈中感应电流方向不断变化,D项正确。 2.(人教版选择性必修第二册第44页第6题改编)如图所示,在水平放置的、宽度为d的光滑U形框架上有一长度为L的金属棒,其单位长度对应的电阻为r,以速度v匀速向右运动,U形框左端连接一定值电阻R,整个空间充满垂直于U形框平面向里的匀强磁场B(不计其他电阻),则金属棒PQ两端电势差为(　C　) A.BLv B.Bdv C.Bv D.Bdv 解析:MN部分导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E=Bdv,PM和NQ部分导体棒产生的感应电动势为E′=B(L-d)v,MN部分导体棒与电阻R构成闭合回路,由闭合电路欧姆定律可知UMN=E=Bdv,则金属棒PQ两端电势差为UPQ=UMN+E′=Bv,故A、B、D错误,C正确。 考点一　对法拉第电磁感应定律的理解与应用 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 感应电动势求解技巧 公式E=n的应用,ΔΦ与B、