第十一章 第2讲 法拉第电磁感应定律 涡流、自感-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版）

第2讲　法拉第电磁感应定律　涡流、自感 一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)定义:在电磁感应现象中产生的电动势。 (2)产生:穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关。 (3)方向:感应电动势的方向判断可用楞次定律或右手定则。 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=,其中n为线圈匝数。 (3)感应电流与感应电动势的关系:I=。 ①有感应电动势,不一定有感应电流(电路不闭合)。 ②有感应电流,一定有感应电动势(电路闭合)。 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、自感、涡流 1.自感现象 (1)定义: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。 ①定义:在自感现象中产生的感应电动势叫作自感电动势。 ②表达式:E=L。 (3)自感系数L。 ①影响因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。 ②单位:国际单位制单位为亨利(H),1 mH=10-3H,1 μH=10-6 H。 2.涡流 (1)定义:块状金属放在变化磁场中,或在磁场中有相对运动时,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。 1.正误辨析 (1)公式E=Blv中的l是导体棒的总长度。(　×　) (2)磁场相对导体棒运动时,导体棒中也可能产生感应电动势。(　√　) (3)Φ=0,不一定等于0。(　√　) (4)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大。(　×　) 2. 如图所示金属棒MN,金属棒中的自由电荷为电子。电子随着导体棒以速度v向右匀速运动,同时沿着导体棒以速度u匀速运动。下列说法正确的是(　C　) A.电子受到的总洛伦兹力为evB B.电子受到的总洛伦兹力为euB C.非静电力是电子受到的沿棒方向的洛伦兹力,大小为evB D.非静电力是电子受到的沿棒方向的洛伦兹力,大小为euB 解析:根据左手定则,电子沿导体棒向下运动,电子受洛伦兹力如图所示。 沿棒方向的洛伦兹力f1=evB,垂直棒方向的洛伦兹力f2=euB,故电子受到的总洛伦兹力为f===eB,故A、B错误;f1做正功,将电子从M端搬运到N端,f1相当于电源中的非静电力,宏观上表现为“电动势”,使电源的电能增加;大小为evB,故C正确,D错误。 考点一　法拉第电磁感应定律的理解与应用 1.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率的比较。 物理量 磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率 意义 某时刻穿过某个面的磁感线的条数 某段时间内穿过某个面的磁通量变化多少 穿过某个面的磁通量变化的快慢 大小 Φ=BSsin θ (θ为磁感线与该面的夹角) ΔΦ=Φ2-Φ1 ①ΔΦ=B·ΔS ②ΔΦ=S·ΔB ③ΔΦ=B2S2-B1S1 ①=B· ②=S· ③= 2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况。 产生原因 ΔΦ E 面积变化 ΔΦ=B·ΔS E=nB 磁场变化 ΔΦ=ΔB·S E=nS 面积和磁场 共同变化 ΔΦ=Φ末-Φ初 E=n 3.在有关图像问题中,磁通量的变化率是Φ-t图像上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小。 [例1] [公式E=n的应用] (2022·广东卷,10)(多选)如图所示,水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有(　AC　) A.N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同 B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变 C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流 D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等 解析:由于水平地面下的导线为通有恒定电流I的长直导线,且平行于y轴,而MN也平行于y轴,所以N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同,选项A正确;由于PN平行于x轴,故线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量始终变化,选项B错误;线圈从P点开始竖直向上运动时,穿过线圈的磁通量一直为零,磁通量不变,线圈中无感应电流,选项C正确;线圈从P到M过程和从P到N过程,线圈中磁通量变化量相同,而sPM>sPN,又速率相同,所以tPM>tPN,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈从P到M过程产生的感应电动势小于从P到N过程产生的感应电动势,选项D错误。 [例2] [公