《2016届高三物理第一轮复习课件--选修3-2-第四章-第2讲解析.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2016届高三物理第一轮复习课件--选修3-2-第四章-第2讲解析.ppt(67页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2讲 法拉第电磁感应定律 自感现象Zx.xk Zx.xk 考点考点1 1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.1.感应电动势感应电动势(1)(1)概念概念:在在_中产生的电动势中产生的电动势.(2)(2)产生条件产生条件:穿过回路的穿过回路的_发生改变,与电路是否闭发生改变,与电路是否闭合合_._.(3)(3)方向判断:感应电动势的方向用方向判断:感应电动势的方向用_或或_判断判断.电磁感应现象电磁感应现象磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律右手定则右手定则2.2.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)(1)内容内容:感应电动势的大小跟穿过这一电路的感应电动势的大小跟穿过这一电路的_
2、成正比成正比.(2)(2)公式公式:_:_,其中,其中n n为为_._.磁通量的变化率磁通量的变化率线圈匝数线圈匝数1.1.决定感应电动势大小的因素决定感应电动势大小的因素感应电动势感应电动势E E的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率 和线和线圈的匝数圈的匝数n.n.而与磁通量的大小、磁通量变化量而与磁通量的大小、磁通量变化量的大小无必的大小无必然联系然联系.2.2.磁通量变化通常有两种方式磁通量变化通常有两种方式(1)(1)磁感应强度磁感应强度B B不变,垂直于磁场的回路面积发生变化,此时不变,垂直于磁场的回路面积发生变化,此时 ;(2)(2)垂直于磁场的
3、回路面积不变,磁感应强度发生变化,此时垂直于磁场的回路面积不变,磁感应强度发生变化,此时 ,其中,其中 是是B-tB-t图象的斜率图象的斜率.Z.x.x.K Z.x.x.K (2013(2013泰安模拟泰安模拟)将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处同样位置处,不发生变化的物理量有不发生变化的物理量有()()A.A.磁通量的变化率磁通量的变化率B.B.感应电流的大小感应电流的大小C.C.感应电动势的大小感应电动势的大小D.D.流过导体横截面的电荷量流过导体横截面的电荷量【解析解析】选选D.D.插到闭合线圈中同样位置,磁通量的变化量相插到闭合线圈中同样
4、位置,磁通量的变化量相同,磁通量的变化率不同,由同,磁通量的变化率不同,由E=E=和和 可知可知,E E和和I I感感不同,流过导体横截面的电荷量不同,流过导体横截面的电荷量 因因、R R不变,所以不变,所以q q与磁铁插入线圈的快与磁铁插入线圈的快慢无关慢无关.考点考点2 2 导体切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势导体棒切割磁感线时,可有以下三种情况:导体棒切割磁感线时,可有以下三种情况:切割方式切割方式电动势表达式电动势表达式说明说明垂直切割垂直切割E=_E=_导体棒与磁场导体棒与磁场方向垂直方向垂直磁场为匀强磁磁场为匀强磁场场倾斜切割倾斜切割E=_,E=_,其中其中为为
5、v v与与B B的夹角的夹角旋转切割旋转切割(以一端为轴以一端为轴)E=_E=_B Blv vB Blvsinvsin1.1.理解理解E=BE=Blv v的的“四性四性”(1)(1)正交性:本公式是在一定条件下得出的,除磁场为匀强磁场正交性:本公式是在一定条件下得出的,除磁场为匀强磁场外,还需外,还需B B、l、v v三者互相垂直三者互相垂直.(2)(2)瞬时性:若瞬时性:若v v为瞬时速度,则为瞬时速度,则E E为相应的瞬时感应电动势为相应的瞬时感应电动势.(3)(3)有效性:公式中的有效性:公式中的l为导体切割磁感线的有效长度为导体切割磁感线的有效长度.(4)(4)相对性:相对性:E=BE
6、=Blv v中的速度中的速度v v是导体相对磁场的速度,若磁场也是导体相对磁场的速度,若磁场也在运动,应注意速度间的相对关系在运动,应注意速度间的相对关系.2.2.公式公式E=BE=Blv v与与 的区别与联系的区别与联系n nE=E=E=BE=Blv v 区区别别研究研究对象对象适用适用范围范围闭合回路闭合回路 回路中做切割磁感线回路中做切割磁感线运动的那部分导体运动的那部分导体对任何电磁感应现对任何电磁感应现象普遍适用象普遍适用只适用于导体切割只适用于导体切割磁感线运动的情况磁感线运动的情况联系联系导体切割磁感线是电磁感应现象的导体切割磁感线是电磁感应现象的特例特例,E=B,E=Blv v
7、可由可由E=n E=n 推导得出推导得出(2013(2013龙岩模拟龙岩模拟)如图所示,半径为如图所示,半径为R R的半圆形硬导体的半圆形硬导体ABAB,在拉力,在拉力F F的作用下、以速度的作用下、以速度v v在水平在水平U U形框架上匀速滑动,且彼此接触良形框架上匀速滑动,且彼此接触良好好.匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B B,U U形框架中接有电阻形框架中接有电阻R R0 0,ABAB的电的电阻为阻为r r,其余电阻不计,其余电阻不计.则则ABAB进入磁场的过程中进入磁场的过程中()()学科网学科网 A.RA.R0 0中电流的方向由下到上中电流的方向由下到上B.B.感应电动
8、势的平均值为感应电动势的平均值为BRvBRvC.C.感应电动势的最大值为感应电动势的最大值为2BRv2BRvD.D.感应电动势的最大值为感应电动势的最大值为BRvBRv【解析解析】选选C.ABC.AB进入磁场过程中根据右手定则可判断感应电进入磁场过程中根据右手定则可判断感应电流方向为逆时针,即由上向下通过流方向为逆时针,即由上向下通过R R0 0,故故A A错误;感应电动势错误;感应电动势的平均值为:的平均值为:故故B B错误;当错误;当ABAB完完全进入磁场后,其有效长度最长,最大值为全进入磁场后,其有效长度最长,最大值为2R2R,则感应电动势,则感应电动势的最大值为的最大值为E Em m=
9、B=B2Rv=2BRv2Rv=2BRv,故,故C C正确,正确,D D错误错误.1.1.互感现象:两个互相靠近的线圈互感现象:两个互相靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的它所产生的变化的_会在另一个线圈中产生会在另一个线圈中产生_的现象的现象.2.2.自感现象:由于通过导体自身的自感现象:由于通过导体自身的_而产生的电磁而产生的电磁感应现象感应现象.3.3.自感电动势自感电动势(1)(1)定义:在定义:在_中产生的感应电动势中产生的感应电动势.考点考点3 3 自感、涡流自感、涡流磁场磁场感应电动势感应电动势电流发生变化电流发生变化自感现象自感现象(2)
10、(2)表达式:表达式:_._.(3)(3)自感系数自感系数L L相关因素:与线圈的大小、形状、相关因素:与线圈的大小、形状、_以及是否有以及是否有_等等因素有关因素有关.单位:亨利单位:亨利(H)(H),1 mH=_ H,1 H=_ H.1 mH=_ H,1 H=_ H.4.4.涡流涡流:当线圈中的电流发生变化时,在它附近的导体中产生的当线圈中的电流发生变化时,在它附近的导体中产生的像水的旋涡一样的像水的旋涡一样的_._.1010-3-31010-6-6感应电流感应电流圈数圈数铁芯铁芯1.1.自感现象的三大特点自感现象的三大特点(1)(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化自感电动势总是阻碍
11、导体中原电流的变化.(2)(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.(3)(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体.2.2.自感现象自感现象“阻碍阻碍”作用的理解作用的理解(1)(1)流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相反,阻碍电流的增加,使其缓慢地增加向相反,阻碍电流的增加,使其缓慢地增加.(2)(2)流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势与电流方流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相同,阻碍电流的减小,使其缓
12、慢地减小向相同,阻碍电流的减小,使其缓慢地减小.(2013(2013南平模拟南平模拟)在如图所示的电路中在如图所示的电路中,两个灵敏电流表两个灵敏电流表G G1 1和和G G2 2的零点都在刻度盘中央的零点都在刻度盘中央,当电流从当电流从“+”+”接线柱流入时,指针向接线柱流入时,指针向右摆,当电流从右摆,当电流从“-”-”接线柱流入时,指针向左摆接线柱流入时,指针向左摆.在电路接通在电路接通后再断开的瞬间后再断开的瞬间,下列说法中符合实际情况的是下列说法中符合实际情况的是()()A.GA.G1 1表指针向左摆表指针向左摆,G,G2 2表指针向右摆表指针向右摆B.GB.G1 1表指针向右摆表指
13、针向右摆,G,G2 2表指针向左摆表指针向左摆C.GC.G1 1、G G2 2表的指针都向左摆表的指针都向左摆D.GD.G1 1、G G2 2表的指针都向右摆表的指针都向右摆【解析解析】选选B.B.电路接通后线圈中电流方向向右,当电路断开时,电路接通后线圈中电流方向向右,当电路断开时,线圈中电流减小,产生与原方向相同的自感电动势,与线圈中电流减小,产生与原方向相同的自感电动势,与G G1 1、G G2 2和和电阻组成闭合回路,所以电阻组成闭合回路,所以G G1 1中电流方向向右,中电流方向向右,G G2 2中电流方向向左,中电流方向向左,即即G G1 1指针向右摆,指针向右摆,G G2 2指针
14、向左摆指针向左摆.B.B项正确项正确.热点考向热点考向1 1 法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用【例证例证1 1】(2012(2012浙江高考浙江高考)(18)(18分分)为了提高自行车夜间行驶的为了提高自行车夜间行驶的安全性,小明同学设计了一种安全性,小明同学设计了一种“闪烁闪烁”装置装置.如图所示,自行车如图所示,自行车后轮由半径后轮由半径r r1 1=5.010=5.010-2-2m m 的金属内圈、半径的金属内圈、半径r r2 2=0.40 m=0.40 m的金属的金属外圈和绝缘辐条构成外圈和绝缘辐条构成.后轮的内、外圈之间等间隔地接有后轮的内、外圈之间等间隔地接有4 4
15、根金根金属条,每根金属条的中间均串联有一电阻值为属条,每根金属条的中间均串联有一电阻值为R R的小灯泡的小灯泡.在支架在支架上装有磁铁,形成了磁感应强度上装有磁铁,形成了磁感应强度B=0.10 TB=0.10 T、方向垂直纸面向外的、方向垂直纸面向外的“扇形扇形”匀强磁场,其内半径为匀强磁场,其内半径为r r1 1、外半径为、外半径为r r2 2、张角、张角=.=.后轮以角速度后轮以角速度=2 rad/s=2 rad/s相对于转轴转动相对于转轴转动.若不计其若不计其他电阻,忽略磁场的边缘效应他电阻,忽略磁场的边缘效应.(1)(1)当金属条当金属条abab进入进入“扇形扇形”磁场时,求感应电动势
16、磁场时,求感应电动势E,E,并指出并指出abab上的电流方向上的电流方向.(2)(2)当金属条当金属条abab进入进入“扇形扇形”磁场时,画出磁场时,画出“闪烁闪烁”装置的电路装置的电路图图.(3)(3)从金属条从金属条abab进入进入“扇形扇形”磁场时开始,经计算画出轮子转一磁场时开始,经计算画出轮子转一圈过程中,内圈与外圈之间电势差圈过程中,内圈与外圈之间电势差U Uabab随时间随时间t t变化的变化的U Uabab-t-t图象图象.(4)(4)若选择的是若选择的是“1.5 V1.5 V、0.3 A”0.3 A”的小灯泡,该的小灯泡,该“闪烁闪烁”装置能装置能否正常工作?有同学提出,通过
17、改变磁感应强度否正常工作?有同学提出,通过改变磁感应强度B B、后轮外圈半、后轮外圈半径径r r2 2、角速度、角速度和张角和张角等物理量的大小,优化前同学的设计方等物理量的大小,优化前同学的设计方案,请给出你的评价案,请给出你的评价.【解题指南解题指南】根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势,用右根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势,用右手定则判断电流方向;画电路图时,切割磁感线的导体相当于手定则判断电流方向;画电路图时,切割磁感线的导体相当于电源,其他导体是外电路;确定金属条离开磁场时刻和下一金电源,其他导体是外电路;确定金属条离开磁场时刻和下一金属条进入磁场时刻,画出属条进入磁场时刻,画出
18、U Uabab-t-t图象图象.【规范解答规范解答】(1)(1)金属条金属条abab进入磁场切割磁感线,所构成的进入磁场切割磁感线,所构成的回路的磁通量也会变化,设经过时间回路的磁通量也会变化,设经过时间tt磁通量的变化量为磁通量的变化量为,则,则 (2(2分分)由法拉第电磁感应定律得,由法拉第电磁感应定律得,(2(2分分)根据右手定则,可知电流方向为根据右手定则,可知电流方向为ba (1ba (1分分)(2)(2)金属条金属条abab进入磁场,金属条进入磁场,金属条abab相当于一个电源,电路如图所示相当于一个电源,电路如图所示.(2 (2分分)(3)(3)由电路图可得电路总电阻由电路图可得
19、电路总电阻 (1 (1分分)abab两端的电势差两端的电势差 (1 (1分分)以以abab刚进入磁场区域为刚进入磁场区域为t=0t=0时刻,设时刻,设abab离开磁场区域的时离开磁场区域的时刻为刻为t t1 1,下一根金属条进入磁场区域的时刻为,下一根金属条进入磁场区域的时刻为t t2 2,则,则 (1 (1分分)(1 (1分分)轮子转一周的时间轮子转一周的时间 (1(1分分)在在T=1 sT=1 s内,金属条有四次进出,后三次与第一次相同,画出内,金属条有四次进出,后三次与第一次相同,画出U Uabab-t-t图象如图所示图象如图所示.(2.(2分分)(4)(4)“闪烁闪烁”装置不能正常工作
20、装置不能正常工作.(1.(1分分)因为金属条的感应电动势只有因为金属条的感应电动势只有4.94.91010-2-2 V V,远小于小灯泡的,远小于小灯泡的额定电压,小灯泡不能发光额定电压,小灯泡不能发光.(1.(1分分)由由 可知,增大可知,增大B B,可提高感应电动势,可提高感应电动势E E,但增大,但增大B B是有限度的;增大是有限度的;增大r r2 2,可提高感应电动势,可提高感应电动势E E,但增,但增大大r r2 2也是有限度的,且增大也是有限度的,且增大r r2 2还要考虑金属条电阻变大的影响;还要考虑金属条电阻变大的影响;增大增大,可提高感应电动势,可提高感应电动势E E,但增大
21、,但增大也是有限度的;增大也是有限度的;增大,E E不变,不能提高感应电动势不变,不能提高感应电动势E.(2E.(2分分)答案:答案:(1)4.9(1)4.91010-2-2 V ba V ba(2)(2)电路如图所示电路如图所示(3)(3)画出画出U Uabab-t-t图象如图所示图象如图所示.(4)(4)“闪烁闪烁”装置不能正常工作装置不能正常工作.增大增大B B,可提高感应电动势,可提高感应电动势E E,但增大,但增大B B是有限度的;增大是有限度的;增大r r2 2,可提高感应电动势,可提高感应电动势E E,但增,但增大大r r2 2也是有限度的,且增大也是有限度的,且增大r r2 2
22、还要考虑金属条电阻的影响;增还要考虑金属条电阻的影响;增大大,可提高感应电动势,可提高感应电动势E E,但增大,但增大也是有限度的;增大也是有限度的;增大,E E不变,不能提高感应电动势不变,不能提高感应电动势E.E.【总结提升总结提升】法拉第电磁感应定律的规范应用法拉第电磁感应定律的规范应用1.1.一般解题步骤一般解题步骤(1)(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况;分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况;(2)(2)利用楞次定律确定感应电流的方向;利用楞次定律确定感应电流的方向;(3)(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解灵活选择法拉第电磁感应定律的不同
23、表达形式列方程求解.2.2.应注意的问题应注意的问题(1)(1)用公式用公式E=nS E=nS 求感应电动势时,求感应电动势时,S S为线圈在磁场范围内的为线圈在磁场范围内的有效面积,有效面积,在在B-tB-t图象中为图线的斜率图象中为图线的斜率.(2)(2)通过回路的电荷量通过回路的电荷量q q仅与仅与n n、和回路电阻和回路电阻R R有关,与变化有关,与变化过程所用的时间长短无关,推导过程:过程所用的时间长短无关,推导过程:【变式训练变式训练】(2012(2012广东高考广东高考)如图所示如图所示,质量为质量为M M的导体棒的导体棒ab,ab,垂直放在相距为垂直放在相距为l的平行光滑金属导
24、轨上的平行光滑金属导轨上,导轨平面与水平面的导轨平面与水平面的夹角为夹角为,并处于磁感应强度大小为并处于磁感应强度大小为B B、方向垂直于导轨平面向、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为左侧是水平放置、间距为d d的平行金属板的平行金属板.R.R和和R Rx x分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻不计其他电阻.(1)(1)调节调节R Rx x=R,=R,释放导体棒释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的求通过棒的电流电流I I及棒的速率及棒的速率v.v.(2)(2)改变改变R Rx x,待
25、棒沿导轨再次匀速下滑后待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为将质量为m m、带电量为、带电量为+q+q的微粒水平射入金属板间的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过若它能匀速通过,求此时的求此时的R Rx x.【解析解析】(1)(1)当当R Rx x=R=R时,棒沿导轨匀速下滑时,由平衡条件时,棒沿导轨匀速下滑时,由平衡条件Mgsin=FMgsin=F安培力安培力F=BIF=BIl,解得解得abab切割产生的感应电动势切割产生的感应电动势E=BE=Blv v由闭合电路欧姆定律得回路中电流由闭合电路欧姆定律得回路中电流解得解得(2)(2)微粒水平射入金属板间,能匀速通过,微粒水平射入金属板间,能匀速通
26、过,由平衡条件由平衡条件棒沿导轨匀速,由平衡条件棒沿导轨匀速,由平衡条件Mgsin=BIMgsin=BI1 1l金属板间电压金属板间电压 U=IU=I1 1R Rx x,解得解得答案:答案:【变式备选变式备选】如图所示,线圈内存在有理想边界的匀强磁场,如图所示,线圈内存在有理想边界的匀强磁场,开始时磁场的磁感应强度为开始时磁场的磁感应强度为B B0 0,当磁场均匀增强时,有一带电,当磁场均匀增强时,有一带电微粒静止于平行板微粒静止于平行板(两板水平放置两板水平放置)电容器中间,若线圈的匝数电容器中间,若线圈的匝数为为n n,平行板电容器的板间距离为,平行板电容器的板间距离为d d,微粒的质量为
27、,微粒的质量为m m,带电荷量,带电荷量为为q(q(设线圈面积为设线圈面积为S S,重力加速度为,重力加速度为g)g)求:求:(1)(1)开始时穿过线圈平面的磁通量的大小开始时穿过线圈平面的磁通量的大小.(2)(2)处于平行板电容器间的带电微粒的电性处于平行板电容器间的带电微粒的电性.(3)(3)磁感应强度的变化率磁感应强度的变化率【解析解析】(1)(1)开始时,穿过线圈平面的磁通量为开始时,穿过线圈平面的磁通量为=B=B0 0S S(2)(2)由楞次定律可判断平行板电容器上极板带正电,故微粒应带由楞次定律可判断平行板电容器上极板带正电,故微粒应带负电负电.(3)(3)由法拉第电磁感应定律得由
28、法拉第电磁感应定律得而而所以所以答案:答案:(1)B(1)B0 0S (2)S (2)负电负电 (3)(3)热点考向热点考向2 2 用用“极端法极端法”分析电磁感应问题分析电磁感应问题【例证例证2 2】如图所示,磁感应强度为如图所示,磁感应强度为B B的匀强磁场有理想边界,的匀强磁场有理想边界,用力将矩形线圈从有边界的磁场中匀速拉出,在其他条件不变用力将矩形线圈从有边界的磁场中匀速拉出,在其他条件不变的情况下,下列说法错误的是的情况下,下列说法错误的是()()A.A.速度越大,拉力做功越多速度越大,拉力做功越多B.B.线圈边长线圈边长L L1 1越大,拉力做功越多越大,拉力做功越多C.C.线圈
29、边长线圈边长L L2 2越大,拉力做功越多越大,拉力做功越多D.D.线圈电阻越大,拉力做功越多线圈电阻越大,拉力做功越多【解题指南解题指南】本题考查了本题考查了“极端法极端法”处理物理问题的思想,处理物理问题的思想,解答时应从以下两点把握:解答时应从以下两点把握:(1)(1)写出拉力做功的表达式分析和判断写出拉力做功的表达式分析和判断.(2)(2)根据题意,取物理量的极大或极小值的极端情况分析根据题意,取物理量的极大或极小值的极端情况分析.【自主解答自主解答】选选D.D.解法一:拉力解法一:拉力F F做功的表达式为做功的表达式为W=FW=F安安L L2 2=BIL=BIL1 1L L2 2=B
30、L=BL1 1L L2 2 ,由此可知速度,由此可知速度v v越大,边长越大,边长L L1 1越大,边长越大,边长L L2 2越大,电阻越大,电阻R R越小,拉力做功越多,越小,拉力做功越多,A A、B B、C C正正确,确,D D错误错误.故选故选D.D.解法二:以极端情况考虑,若速度极小接近于零时,则线圈中解法二:以极端情况考虑,若速度极小接近于零时,则线圈中几乎没有感应电流,就无需克服安培力做功,从而速度越大做几乎没有感应电流,就无需克服安培力做功,从而速度越大做功越多,功越多,A A正确;若正确;若L L1 1极小接近于零,则极小接近于零,则L L1 1切割磁感线产生的感切割磁感线产生
31、的感应电动势接近于零,线圈中同样没有感应电流,也无需克服安应电动势接近于零,线圈中同样没有感应电流,也无需克服安培力做功,所以培力做功,所以L L1 1越大,拉力做功越多,故越大,拉力做功越多,故B B正确;若正确;若L L2 2极小接极小接近于零,则将线圈拉出磁场时的位移接近于零,从而近于零,则将线圈拉出磁场时的位移接近于零,从而L L2 2越大拉越大拉力做功越多,力做功越多,C C正确;若线圈电阻趋于无穷大,则线圈中几乎没正确;若线圈电阻趋于无穷大,则线圈中几乎没有感应电流,无需克服安培力做功,所以线圈电阻越小拉力做有感应电流,无需克服安培力做功,所以线圈电阻越小拉力做功越多,功越多,D
32、D错误错误.【总结提升总结提升】应用应用“极端法极端法”解题应注意的问题解题应注意的问题极端法就是极端思维方法,是解决物理问题的常见方法,用该极端法就是极端思维方法,是解决物理问题的常见方法,用该方法可以使一些变化过程复杂的问题简单化方法可以使一些变化过程复杂的问题简单化.在使用极端法处理在使用极端法处理问题时,需注意以下两点:问题时,需注意以下两点:(1)(1)将题中某些物理量推到极限状态或极值条件下分析研究,就将题中某些物理量推到极限状态或极值条件下分析研究,就会使问题变得容易分析会使问题变得容易分析.(2)(2)如果题中某物理量发生如如果题中某物理量发生如“先增大后减小先增大后减小”或或
33、“先减小后增先减小后增大大”的曲折变化时,则不能应用极端法分析的曲折变化时,则不能应用极端法分析.【变式训练变式训练】(2012(2012苏州模拟苏州模拟)如图所示,线圈如图所示,线圈A A、B B是由不同材是由不同材料制成的导体线圈,它们的质量料制成的导体线圈,它们的质量一样大,形状一样,设磁场足够一样大,形状一样,设磁场足够大,下列说法正确的是大,下列说法正确的是()()A.A.电阻大的线圈达到稳定速度时的速度大电阻大的线圈达到稳定速度时的速度大B.B.电阻小的线圈达到稳定速度时的速度大电阻小的线圈达到稳定速度时的速度大C.C.两线圈的稳定速度是一样的两线圈的稳定速度是一样的D.D.电阻率
34、大的材料制成的线圈,稳定速度大电阻率大的材料制成的线圈,稳定速度大【解析解析】选选A.A.以极端情况分析,若线圈电阻非常大,以至于无以极端情况分析,若线圈电阻非常大,以至于无穷大时,线圈中电流趋近于零,线圈做自由落体运动,速度将穷大时,线圈中电流趋近于零,线圈做自由落体运动,速度将不断增大,所以可推知电阻大的线圈稳定运动的速度大,不断增大,所以可推知电阻大的线圈稳定运动的速度大,A A正确正确.热点考向热点考向3 3 通电自感与断电自感的现象分析通电自感与断电自感的现象分析【例证例证3 3】(2011(2011北京高考北京高考)某同学为了验证断电自感现象,某同学为了验证断电自感现象,自己找来带
35、铁心的线圈自己找来带铁心的线圈L L、小灯泡、小灯泡A A、开关、开关S S和电池组和电池组E E,用导,用导线将它们连接成如图所示的电路线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关检查电路后,闭合开关S S,小,小灯泡发光;再断开开关灯泡发光;再断开开关S S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象,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,他冥思苦想找不出原因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原你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是因是()()A A电源的内阻较大电源的内阻较大B
36、 B小灯泡电阻偏大小灯泡电阻偏大C C线圈电阻偏大线圈电阻偏大D D线圈的自感系数较大线圈的自感系数较大【解题指南解题指南】解答本题时应把握以下三点:解答本题时应把握以下三点:(1)(1)首先将实物连线图转化为电路图首先将实物连线图转化为电路图.(2)(2)理解断电自感现象的实质理解断电自感现象的实质.(3)(3)明确小灯泡出现闪亮的原因明确小灯泡出现闪亮的原因.【自主解答自主解答】选选C.C.根据实物连线图画根据实物连线图画出正确的电路图如图所示,出正确的电路图如图所示,当闭合开当闭合开关关S S,电路稳定之后,小灯泡中有稳定,电路稳定之后,小灯泡中有稳定的电流的电流I IA A,电感线圈中
37、有稳定的电流,电感线圈中有稳定的电流I IL L,当开关,当开关S S突然断开时,突然断开时,电流电流I IA A立即消失,但是,由于自感电动势的作用,流过线圈的立即消失,但是,由于自感电动势的作用,流过线圈的电流电流I IL L不能突变,而是要继续流动,于是,电感线圈和小灯泡不能突变,而是要继续流动,于是,电感线圈和小灯泡构成了回路,如果构成了回路,如果I IL LIIA A,则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭,则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭,线圈的自感系数越大,小灯泡延时闪亮的时间就越长线圈的自感系数越大,小灯泡延时闪亮的时间就越长.如果不如果不满足满足I IL LIIA A的条件,小灯泡只是
38、延时熄灭,不会观察到闪亮的条件,小灯泡只是延时熄灭,不会观察到闪亮一下再熄灭一下再熄灭.可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足I IL LIIA A的条件,的条件,这是线圈电阻偏大造成的这是线圈电阻偏大造成的I IL L偏小偏小.所以本题正确选项是所以本题正确选项是C.C.【总结提升总结提升】解答本题关键在于明确电路的串、并联关系,理解答本题关键在于明确电路的串、并联关系,理解解(1)(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加,此时含有线通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加,此时含有线圈圈L L的电路相当于断路;的电路相当于断路;(2)(2)断电时线圈产生的自
39、感电动势与原电流方向相同,在与线圈断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同,在与线圈串联的回路中,线圈相当于电源,它提供的电流从原来的串联的回路中,线圈相当于电源,它提供的电流从原来的I IL逐逐渐减小渐减小.本题中易错选项及错误原因具体分析如下:本题中易错选项及错误原因具体分析如下:易错选项易错选项错误原因错误原因易错选易错选A A误认为电源内阻较大,电路中电流过小,误认为电源内阻较大,电路中电流过小,自感现象不明显自感现象不明显.易错选易错选B B误认为灯泡的电阻过大,发生自感现象时,误认为灯泡的电阻过大,发生自感现象时,流过灯泡的电流过小,无法出现灯泡闪亮流过灯泡的电流过小,无法出现灯
40、泡闪亮现象现象.【变式训练变式训练】如图所示的电路中,电容如图所示的电路中,电容C C和电感和电感L L的值都很大,的值都很大,L L的电阻不计,的电阻不计,A A、B B是完全相同的灯泡,当电键是完全相同的灯泡,当电键K K闭合时,下面闭合时,下面所叙述的情况中正确的是所叙述的情况中正确的是()()A.AA.A灯比灯比B B灯先亮,然后灯先亮,然后A A灯熄灭灯熄灭B.BB.B灯比灯比A A灯先亮,然后灯先亮,然后B B灯熄灭灯熄灭C.AC.A灯、灯、B B灯一起亮,然后灯一起亮,然后A A灯熄灭灯熄灭D.AD.A灯、灯、B B灯一起亮,然后灯一起亮,然后B B灯熄灭灯熄灭【解析解析】选选B
41、.B.因因A A灯串接了一个电感灯串接了一个电感L L,由于电感阻碍电流的变,由于电感阻碍电流的变化,故化,故A A灯后亮;而灯后亮;而B B灯串接了一个电容灯串接了一个电容C C,故,故B B灯亮一下即熄灭,灯亮一下即熄灭,故故B B正确正确.考查内容考查内容两根导体棒同时切割磁感线两根导体棒同时切割磁感线产生感应电动势的计算产生感应电动势的计算【例证例证】(2012(2012苏州模拟苏州模拟)如图所示,如图所示,竖直放置的等距离金属导轨宽竖直放置的等距离金属导轨宽0.5 m0.5 m,垂直于导轨平面向里的匀强磁场的磁垂直于导轨平面向里的匀强磁场的磁感应强度为感应强度为B=4 TB=4 T,
42、轨道光滑、电阻,轨道光滑、电阻不计,不计,abab、cdcd为两根完全相同的金为两根完全相同的金属棒,套在导轨上可上下自由滑动,属棒,套在导轨上可上下自由滑动,每根金属棒的电阻为每根金属棒的电阻为1.1.今在今在abab棒上施加一个竖直向上的恒力棒上施加一个竖直向上的恒力F F,这时,这时abab、cdcd恰能分别以恰能分别以0.1 m/s0.1 m/s的速度向上和向下做匀速滑的速度向上和向下做匀速滑行行.(g.(g取取10 m/s10 m/s2 2)试求:试求:(1)(1)两棒的质量;两棒的质量;(2)(2)外力外力F F的大小的大小.【规范解答规范解答】(1)(1)根据右手定则,可以判定电
43、路中电流方向是沿根据右手定则,可以判定电路中电流方向是沿逆时针流动的逆时针流动的.设设abab棒的质量为棒的质量为m m1 1,cdcd棒的质量为棒的质量为m m2 2.取取cdcd棒为棒为研究对象,受力分析,根据平衡条件可得研究对象,受力分析,根据平衡条件可得BIBIl=m=m2 2g g其中其中 得得 0.04 kg0.04 kg,根据题意判断可知根据题意判断可知m m1 1=m=m2 2=0.04 kg.=0.04 kg.(2)(2)取两根棒整体为研究对象,根据平衡条件可得取两根棒整体为研究对象,根据平衡条件可得F=mF=m1 1g+mg+m2 2g=0.8 N.g=0.8 N.答案:答
44、案:(1)0.04 kg 0.04 kg (2)0.8 N(1)0.04 kg 0.04 kg (2)0.8 N1.(20111.(2011广东高考广东高考)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,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,下列表述正确的是和感应电流,下列表述正确的是()()A.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.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.C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越
45、大穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D.D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【解析解析】选选C.C.根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律 感应电动势的感应电动势的大小与线圈的匝数、磁通量的变化率大小与线圈的匝数、磁通量的变化率(磁通量变化的快慢磁通量变化的快慢)成正成正比,所以比,所以A A、B B选项错误,选项错误,C C正确;因不知原磁场变化趋势正确;因不知原磁场变化趋势(增强增强或减弱或减弱),故无法用楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向,故无法用楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向,D D错误错误.2.(20132.(2
46、013万州区模拟万州区模拟)如图所示,正方形线圈如图所示,正方形线圈abcdabcd位于纸面内,位于纸面内,线圈电阻不计,边长为线圈电阻不计,边长为L L,匝数为,匝数为N N,线圈内接有阻值为,线圈内接有阻值为R R的电阻,的电阻,过过abab中点和中点和cdcd中点的连线中点的连线OOOO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁场的磁感应强度为场的右边界上,磁场的磁感应强度为B.B.当线圈绕当线圈绕OOOO转过转过9090时,通过电阻时,通过电阻R R的电荷量为的电荷量为()()【解析解析】选选B.B.初状态时,通过线圈的磁通量为初状态时,通过线圈的磁通量为
47、当线圈转过当线圈转过9090时,通过线圈的磁通量为时,通过线圈的磁通量为0 0,由,由q=It,q=It,得得 可得通过电阻可得通过电阻R R的电荷量为的电荷量为3.3.如图所示,匀强磁场的方向垂直于如图所示,匀强磁场的方向垂直于电路所在平面,导体棒电路所在平面,导体棒abab与电路接触与电路接触良好良好.当导体棒当导体棒abab在外力在外力F F作用下从左作用下从左向右做匀加速直线运动时,若不计摩向右做匀加速直线运动时,若不计摩擦和导线的电阻,整个过程中,灯泡擦和导线的电阻,整个过程中,灯泡L L未被烧毁,电容器未被烧毁,电容器C C未被未被击穿,则该过程中击穿,则该过程中()()A.A.感
48、应电动势将变大感应电动势将变大B.B.灯泡灯泡L L中无电流中无电流C.C.电容器电容器C C的上极板带负电的上极板带负电D.D.电容器两极板间的电场强度将减小电容器两极板间的电场强度将减小【解析解析】选选A.A.当导体棒当导体棒abab在外力在外力F F作用下从左向右做匀加速直线作用下从左向右做匀加速直线运动时,由右手定则知,导体棒运动时,由右手定则知,导体棒a a端的电势高,电容器端的电势高,电容器C C的上极的上极板带正电;由公式板带正电;由公式E=BLvE=BLv知,感应电动势将变大,导体棒两端知,感应电动势将变大,导体棒两端的电压变大,电容器始终充电,灯泡中有电流,由于场强的电压变大
49、,电容器始终充电,灯泡中有电流,由于场强电容器两极板间的电场强度将变大电容器两极板间的电场强度将变大.故故A A正确,正确,B B、C C、D D错错.4.(20124.(2012漳州模拟漳州模拟)如图所示的电路,如图所示的电路,D D1 1和和D D2 2是两个相同的灯泡,是两个相同的灯泡,L L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻与是一个自感系数相当大的线圈,其电阻与R R相同,由于存在自相同,由于存在自感现象,在开关感现象,在开关S S接通和断开时,灯泡接通和断开时,灯泡D D1 1和和D D2 2先后亮暗的次序是先后亮暗的次序是()A.A.接通时接通时D D1 1先达最亮,断开时先达最亮
50、,断开时D D1 1后灭后灭B.B.接通时接通时D D2 2先达最亮,断开时先达最亮,断开时D D2 2后灭后灭C.C.接通时接通时D D1 1先达最亮,断开时先达最亮,断开时D D1 1先灭先灭D.D.接通时接通时D D2 2先达最亮,断开时先达最亮,断开时D D2 2先灭先灭【解析解析】选选A.A.电流发生变化时,自感电动势将阻碍电流的变化,电流发生变化时,自感电动势将阻碍电流的变化,根据电流的变化来分析电路中灯的明暗情况根据电流的变化来分析电路中灯的明暗情况.当开关当开关S S接通时,接通时,D D1 1和和D D2 2应该同时亮,但由于自感现象的存在,应该同时亮,但由于自感现象的存在,