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(共56張PPT)
第十章　電磁感應
第2講　法拉第電磁感應定律　自感　渦流
素養目標　1.了解感應電動勢的概念，區分磁通量、磁通量的變化和磁通量的變化率，知道自感現象和渦流.（物理觀念） 2.理解能量守恒在電磁感應、自感現象和渦流中的體現.（物理觀念） 3.靈活選用判斷感應電動勢大小的公式.（科學思維） 4.能夠結合電路知識判斷電勢的高低.（科學思維）
A. φO＞φa＞φb＞φc B. φO＜φa＜φb＜φc
C. φO＞φa＞φb＝φc D. φO＜φa＜φb＝φc
C
解析：根據幾何關系可知Ob＝Oc，根據v＝ωr、E＝Brv及右手定則可知，UOb＝UOc＞UOa，且O點的電勢最高，即φO＞φa＞φb＝φc，C正確.
C
C. 1 N
電磁感應現象　
磁通量　
無關　
楞次定律　
右手定則　
磁通量的變化率　
歐姆　

深化1　　磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的比較
物理量 磁通量Φ 磁通量變化量ΔΦ
意義 某時刻穿過某個面的磁感線的條數 某段時間內穿過某個面的磁通量變化了多少 穿過某個面的磁通量變化的快慢
大小 Φ＝BS（S與B垂直） ΔΦ＝Φ2－Φ1
A. kS1 B. 5kS2
C. k（S1－5S2） D. k（S1＋5S2）
D
A. πkr2 B. πkR2
C. πB0r2 D. πB0R2
A
ABD
A. MN最終一定靜止于OO'位置
B. MN運動過程中安培力始終做負功
C. 從釋放到第一次到達OO'位置過程中，MN的速率一直在增大
D. 從釋放到第一次到達OO'位置過程中，MN中電流方向由M到N
解析：MN在運動過程中，受重力、支持力和安培力作用，且MN始終克服安培力做
功，將機械能轉化為電能，電能又轉化為焦耳熱；MN最后靜止時，安培力為零，重
力與支持力平衡，只能在OO'位置，A、B正確.MN從釋放到第一次運動到OO'位置過
程中，由右手定則可得MN的電流方向由M到N，D正確.當重力沿導軌切線方向的分
力與安培力沿導軌切線方向的分力等大反向時，MN速率最大，故從釋放到第一次到
達OO'位置過程中，MN的速率先增大后減小，C錯誤.
A
A. 通過金屬棒的電流為2BCv2tan θ
B. 金屬棒到達x0時，電容器極板上的電荷量為BCvx0tan θ
C. 金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶負電
D. 金屬棒運動過程中，外力F做功的功率恒定
切割方式 電動勢表達式 說明
垂直切割 E＝Blv （1）導體棒與磁場方向垂直.
（2）磁場為勻強磁場
傾斜切割 E＝Blvsin θ，其中θ為v與B的夾角
旋轉切割（以一端為軸）
Blv　
深化2　　對公式E＝Blv的理解
項目 含義
正交性 B、l、v三者互相垂直
瞬時性 若v是瞬時速度，則E為相應的瞬時感應電動勢
有效性 公式中的l為導體切割磁感線的有效長度.如圖所示，導體的有效長度為ab間的距離
　 　
相對性 速度v是導體相對磁場的速度，若磁場也在運動，應注意速度間的相對關系
角度1　平動切割磁感線
C
A. R1中的電流方向為P到M，且電流大小逐漸增大
AC
A. O點電勢比D點高
B. 通過R的電流方向由下至上
D. 發電機的電動勢為E＝Br2ω
解析：銅質圓盤轉動時，根據右手定則可知，電流方向由D點指向O點，則O點
相當于電源的正極，D點相當于電源的負極，則O點電勢比D點高，通過R的電流
故C正確，D錯誤.
AC
A. 金屬棒在傾斜導軌上做勻加速運動
B. 金屬棒在水平導軌上做勻減速運動
C. 金屬棒進入DEFG區域后，閉合開關S瞬間，通過電感線圈的電流最小
A. 摩擦 B. 聲波
C. 渦流 D. 光照
解析：雷電發生時，變化的電流周圍會產生變化的磁場，處于該磁場中的金屬會產生渦流，渦流的熱效應導致金屬熔化，C正確.
C
A. P與Q同時熄滅
B. P比Q先熄滅
C. Q閃亮后再熄滅
D. P閃亮后再熄滅
D
解析：由題圖可知，當開關S閉合時，流經Q燈的電流等于流經P燈與電感線圈L的電流之和，又知電感線圈電阻很小，由并聯電路分流原理可知流經電感線圈的電流大于流經P燈的電流.當開關S斷開時，由電感線圈的性質可知其中會產生與原電流方向相同的自感電動勢，以阻礙其自身電流減小，此時流經P燈的電流和電感線圈電流相等，所以P燈會閃亮后再熄滅，而Q燈會立即熄滅，D正確.
電流　
自感電動勢　
大小　
匝數　
10－3　
10－6　
感應電流　
阻礙　
感應電流　
深化1　　自感現象的四大特點
（1）自感電動勢總是阻礙導體中原電流的變化.
（2）通過線圈中的電流不能發生突變，只能緩慢變化.
（3）電流穩定時，自感線圈相當于普通導體.
（4）線圈的自感系數越大，自感現象越明顯，自感電動勢只是延緩了過程的進行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向.
深化2　　自感中“閃亮”與“不閃亮”的問題
項目 與線圈串聯的燈泡 與線圈并聯的燈泡
電路圖
通電時 電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮 電流突然增大，燈泡立刻變亮，然后逐漸減小達到穩定
斷電時 電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變 電路中穩態電流為I1、I2：
①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；
②若I2＞I1，燈泡閃亮后逐漸變暗.
兩種情況下燈泡中電流方向均改變
深化3　　電磁阻尼與電磁驅動的比較
項目 電磁阻尼 電磁驅動
不同點 成因 由于導體在磁場中運動而產生感應電流，從而使導體受到安培力 由于磁場運動引起磁通量的變化而產生感應電流，從而使導體受到安培力
效果 安培力的方向與導體運動方向相反，阻礙導體運動 導體受安培力的方向與導體運動方向相同，推動導體運動
能量
轉化 導體克服安培力做功，其他形式的能轉化為電能，最終轉化為內能 由于電磁感應，磁場能轉化為電能，通過安培力做功，電能轉化為導體的機械能，而對外做功
相同點 兩者都是電磁感應現象，都遵循楞次定律，都是安培力阻礙引起感應電流的導體與磁場間的相對運動
角度1　自感現象分析
C
A. 圖1中，A1與L1的電阻值相同
B. 圖1中，閉合S1，電路穩定后，A1中電流大于L1中電流
C. 圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同
D. 圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等
解析：在題圖1中斷開S1瞬間，燈A1突然閃亮，說明斷開S1前，L1中的電流大于A1中的電流，故L1的阻值小于A1的阻值，A、B選項錯誤；在題圖2中，閉合S2瞬間，由于L2的自感作用，通過L2的電流很小，D選項錯誤；閉合S2后，最終A2與A3亮度相同，說明兩支路電流相等，故R與L2的阻值相同，C選項正確.故選C.
角度2　自感現象中的圖像問題
C
A. 閉合S，燈泡A和B都緩慢變亮
B. 斷開S至燈泡B完全熄滅的過程中，a點電勢高于b點電勢
C. 圖2所示為燈泡B在S斷開前后電流隨時間的變化關系
D. 由圖2可知兩燈泡正常發光時，燈泡A的阻值大于燈泡B的阻值
解析：閉合S，通過B的電流立即達到最大且恒定，則B立即變亮，自感線圈L對變化的電流有阻礙作用，因此A緩慢變亮，A錯誤；斷開S，L、A和B構成閉合回路，如圖所示，此時L相當于電源，又通過L的原電流減小，根據楞次定律可知感應電流阻礙原電流減小，方向與原電流方向一致，又外電路中電流從高電勢流向低電勢，則b點電勢高于a點電勢，斷開S前后，通過燈泡A的電流方向均由左向右，通過燈泡B的電流方向從由左向右變為由右向左，因此題圖2所示為B在S斷開前后電流隨時間的變化關系，B錯誤，C正確；斷開S瞬間，通過B的感應電流I大于原電流I0，說明開關S斷開前電路穩定時通過A燈電流更大，又A、B并聯，因此A的阻值小于B的阻值，D錯誤.
D
A. 制動過程中，導體不會發熱
B. 制動力的大小與導體運動的速度無關
C. 改變線圈中的電流方向，導體就可獲得動力
D. 制動過程中導體獲得的制動力逐漸減小
解析：由于導體中產生了渦流，根據Q＝I2Rt可知，制動過程中，導體會發熱，A錯誤；導體運動速度越大，穿過導體中回路的磁通量的變化率越大，產生的渦流越大，則所受安培力越大，即制動力越大，即制動力的大小與導體運動的速度有關，B錯誤；根據楞次定律可知，原磁場對渦流的安培力總是要阻礙導體的相對運動，即改變線圈中的電流方向，導體受到的安培力仍然為阻力，C錯誤；制動過程中，導體的速度逐漸減小，穿過導體中回路的磁通量的變化率變小，產生的渦流變小，則所受安培力，即制動力變小，D正確.
限時跟蹤檢測
A級·基礎對點練
題組一　法拉第電磁感應定律的理解和應用
A. 甲圖中，A、B兩線圈中電動勢之比為4∶1
B. 甲圖中，A、B兩線圈中電流之比為2∶1
C. 乙圖中，A、B兩線圈中電動勢之比為4∶1
D. 乙圖中，A、B兩線圈中電流之比為4∶1
C
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A. k（S3－S2） B. k（S3＋S1－S2）
C. k（S3－S1－S2） D. k（S3＋S2－S1）
B
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甲 乙
A. 2 N B. 4 N C. 5 N D. 6 N
A
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題組二　導體棒切割磁感線產生感應電動勢的計算
A. φO＞φC
B. φC＞φA
C. φO＝φA
D. φO－φA＝φA－φC
解析：由題圖可看出導體棒OA段轉動切割磁感線，則根據右手定則可知φO＞φA，其中導體棒AC段不在磁場中，不切割磁感線，電勢差為0，則φC＝φA，A正確，B、C錯誤；根據以上分析可知φO－φA＞0，φA－φC＝0，則φO－φA＞φA－φC，D錯誤.故選A.
A
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A. θ＝0時，桿產生的電動勢為2Bav
AC
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A. 風速越大，導體板中磁通量變化率越小
B. 風速越大，導體板內產生的感應電動勢越小
C. 風速越大，導體板內渦流越小
D. 導體板內渦流對永磁體的電磁阻力是大廈減振的原因
D
題組三　自感和渦流
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解析：風速越大，永磁體與可擺動質量塊擺動越厲害，導體板中磁通量變化率越大，由電磁感應定律可知，導體板中產生的感應電動勢越大，產生的渦流也越大，A、B、C錯誤；導體板內的渦流與永磁體間的電磁阻力是大廈減振的原因，D正確.
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B級·能力提升練
A. 穿過兩環橫截面的磁通量之比為2∶1
B. 兩環內的感應電動勢之比為2∶1
C. 兩環內的感應電流之比為2∶1
D. 相同時間內通過兩環任一截面的電荷量之比為2∶1
BCD
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A. U甲＝U乙 B. U甲＝2U乙
C. F甲＝F乙
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9. 如圖所示，有一正方形線框靜止懸掛著，其質量為m、電阻為R、邊長為l.空間中有一個三角形磁場區域，其磁感應強度大小為B＝kt（k＞0），方向垂直于線框所在平面向里，且線框中磁場區域的面積為線框面積的一半，已知重力加速度為g，求：
（1）感應電動勢E；
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（2）線框開始向上運動的時刻t0.
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