2020版高考物理第十章第63课时法拉第电磁感应定律（重点突破课）讲义

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1、第63课时　法拉第电磁感应定律(重点突破课)考点一　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，这样求的是Δt时间内的平均感应电动势，其中n为线圈匝数。3．导体切割磁感线时的感应电动势：E＝Blvsin_θ，式中l为导体切割磁感线的有效长度，θ为v与B的夹角。求瞬时感应电动势要用该公式，当然，代入平均速度时，该公式也可以求平均感应电动势。4．求解感应电动势的常见情况与方法情景图研究对象回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线

2、)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直的轴转动的导线框表达式E＝nE＝BlvsinθE＝Bl2ωE＝nBSω·sin(ωt＋φ0)[考法细研]考法1　公式E＝n的应用　[例1]　如图所示，有一接在电容器C两端的单匝圆形线圈，其内存在着垂直线圈平面向里的匀强磁场，其磁感应强度为B，已知圆的半径r＝5cm，电容C＝20μF，当磁感应强度B以4×10－2T/s的变化率均匀增加时(　　)A．电容器a板带正电，电荷量为2π×10－9CB．电容器a板带负电，电荷量为2π×10－9CC．电容器b板带正电，电荷量为

3、4π×10－9CD．电容器b板带负电，电荷量为4π×10－9C[解析]　根据楞次定律知，感应电动势的方向沿逆时针，则电容器a板带正电，b板带负电，根据法拉第电磁感应定律得E＝S＝4×10－2×π×52×10－4V＝π×10－4V，则Q＝CU＝CE＝2×10－5×π×10－4C＝2π×10－9C，选项A正确，B、C、D错误。[答案]　A考法2　导体切割磁感线问题　[例2]　(2015·海南高考)如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时

4、，棒两端的感应电动势大小为ε；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为ε′。则等于(　　)A．　　　　　　　　　B．C．1D．[解析]　设棒长度为l，则棒不弯折时感应电动势ε＝Blv。弯折后，切割磁感线的有效长度l′＝l，其感应电动势ε′＝Bl′v＝Blv。所以＝，故B正确。[答案]　B本题考查对切割磁感线产生感应电动势公式E＝Blv的应用，解题时应注意l是“有效切割长度”。(1)若l与B不垂直

5、，则l在垂直于B的方向的投影长度为有效切割长度。(2)若l出现弯折的情况，则先将两端点相连，再确定其有效切割长度。　　[集训冲关]1.如图所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以的变化率均匀变化时，线圈中产生的感应电动势的大小为(　　)A．πr2·　　　　　　　　B．L2·C．nπr2·D．nL2·解析：选D　根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势的大小为E＝n＝nL2·，D正确。2.如图所示，在磁感应强度为B、

6、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增加为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为(　　)A．c→a,2∶1B．a→c,2∶1C．a→c,1∶2D．c→a,1∶2解析：选C　由右手定则可知，电阻R上电流的方向为a→c，由E＝BLv可知，E1∶E2＝1∶2，C正确。3.(2016·北京高考)如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。

7、磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(　　)A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向解析：选B　由楞次定律知，题图中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流沿顺时针方向。由法拉第电磁感应定律知E＝＝＝，由于两圆环半径之比Ra∶Rb＝2∶1，所以Ea

8、∶Eb＝4∶1，选项B正确。考点二　自感和涡流1．自感(1)概念：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：由于自感而产生的感应电动势，表达式E＝L。(3)自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关，单位为亨利(H)。(4)区别通电自感与断电自感通电自感断电自感电路图器材规格A1、A2灯同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)，RL