教师用书第2章《电磁感应与电磁场》

第一节电磁感应现象的发现课标解读重点难点1.了解电磁感应现象发现的历史过程，体会科学家探索自然规律的科学态度和科学方法2.通过实验，知道电磁感应现象及其产生的条件3.了解法拉第及其对电磁学的贡献，认识发现磁生电现象对推动电磁学理论和电磁技术发展的重大意义.1.电磁感应现象(重点) 2.电磁感应产生的条件(重难点)法拉第与电磁感应现象1.基本知识(1)实验观察没有电池也能产生电流：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，回路中电流表的指针发生了偏转磁铁与螺线管有相对运动时也能产生电流：在条形磁铁插入或拨出螺线管的瞬间，电流表的指针发生了偏转条形磁铁在螺线管中保持不动时，电流表的指针不发生偏转如图211所示图211(2)法拉第的实验结论只要穿过闭合电路的磁通量发生变化闭合电路中就有电流产生这种由于磁通量的变化而产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流称感应电流2思考判断(1)发现“磁生电”现象的科学家是法拉第()(2)如图212所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但当磁铁在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生所以上述现象不是电磁感应现象()图212(3)三峡电站是全球最大的水电站，它的发电机组利用了电磁感应原理()3探究交流电磁感应的发现有何意义？【提示】(1)电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生(2)电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代.感应电动势1.基本知识(1)电动势：描述电源将其他形式的能量转换成电能的本领的物理量(2)感应电动势：由于电磁感应现象而产生的电动势2思考判断(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流()(2)线框不闭合，即使穿过线框的磁通量变化，线框中也没有感应电流()3探究交流如果穿过断开电路的磁通量发生变化，电路中有没有感应电流？有没有感应电动势？【提示】由于电路是断开的，电路中没有感应电流，但有感应电动势.对磁通量变化的理解【问题导思】1引起磁通量变化的原因有哪些？2若穿过闭合电路的磁通量大小不变，方向相反，磁通量是否发生了变化？根据磁通量的定义式BS，引起磁通量变化的方法有：1由于磁场变化而引起闭合回路的磁通量的变化2磁场不变，由于闭合回路的面积S发生变化而引起磁通量的变化3磁场、闭合回路面积都发生变化时，也可引起穿过闭合电路的磁通量的变化总之，穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时磁通量就发生了变化如果磁场反向，磁通量是有变化的，变化量为2BS.图213如图213所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置，若沿其半径向外拉弹簧，使其面积增大，则穿过弹簧的磁通量将如何变化？【审题指导】根据|内|外|来判断【解析】注意弹簧面所在处存在两个方向的磁场，即磁铁的内磁场和外磁场，它们各自产生正负不同的磁通量，总的磁通量等于两者绝对值之差，当拉大弹簧面积时，内磁场的磁通量不变，而外磁场的磁通量却增大(穿过弹簧的外部磁感线条数增多)，故|内|外|应减小【答案】磁通量减小1.图214有一根由金属丝绕制成的闭合环套在条形磁铁上，如图214所示，当闭合环收缩导致它所围的面积减小时：(1)穿过它的磁通量是否有变化？如有变化，怎样变？(2)闭合环中是否存在感应电流，为什么？【解析】条形磁铁内部的磁感线方向由S极到N极，外部从N极到S极；条形磁铁外部向下穿过闭合环的磁通量抵消了一部分内部向上穿过的磁通量，当环收缩时被抵消的部分减少，所以穿过闭合环的磁通量增加，由于穿过环的磁通量有变化，所以在环中产生感应电流【答案】(1)变化；增加(2)有；因为穿过闭合环的磁通量有变化对产生感应电流的条件的理解【问题导思】1感应电流产生的条件是什么？2怎样使闭合电路产生感应电流？1感应电流产生的条件穿过闭合回路的磁通量发生变化，无论是闭合回路一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，还是穿过闭合回路的磁通量发生变化，都会引起穿过闭合回路的磁通量发生变化，在回路中就会有感应电流产生其条件可以归纳为两个：一是电路本身必须闭合，二是穿过回路本身的磁通量发生变化，主要体现在“变化”上，回路中有没有磁通量穿过不是产生感应电流的条件，如果穿过回路的磁通量很大但无变化，那么无论多么大，都不会产生感应电流闭合回路中是否产生感应电流取决于磁通量的变化，而不是磁通量的大小2产生感应电流的方法(1)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动如图215所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生图215图216(2)磁铁在线圈中运动如图216所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生，但磁铁在线圈中静止不动时，线路中无电流产生(3)改变螺线管AB中的电流如图217所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，电流表中有电流通过；若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中也有电流通过图217(多选)图218如图218所示，竖直放置的长直导线通过恒定电流，有一矩形框与导线在同一平面内，在下列情况中线圈产生感应电流的是()A导线中电流变大B线框向右平动C线框向下平动D线框以ab边为轴转动【审题指导】根据产生感应电流的条件来判断【解析】分析是否产生感应电流，关键就是分析穿过闭合线框的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，就是搞清楚磁感线的分布，亦即搞清楚磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化对A选项，因I增大而引起导线周围的磁场增强，使穿过线框的磁通量增大，故A正确对B选项，因离开直导线方向越远，磁感线分布越疏，因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故B正确对C选项，由图甲可知线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故C错对D选项，可用一些特殊位置来分析，当线框在图示的位置时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过90时，通过线框的磁通量为零，因此可以判定线框以ab轴转动时磁通量一定变化，故D正确【答案】ABD分析是否产生感应电流，关键是分析穿过闭合线圈的磁通量是否变化，分析磁通量是否变化，可通过分析穿过线圈的磁感线条数是否变化.图2192如图219所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是()A线圈不动，磁铁插入线圈时B线圈不动，磁铁从线圈中拨出C磁铁不动，线圈上、下移动D磁铁插在线圈内不动【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，线圈和电流计已经组成闭合回路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流计指针就偏转在选项A、B、C三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应电流【答案】D【备课资源】(教师用书独具)建筑工地的千古之谜中东巴格达的一个建筑工地上，曾发掘出一个特大的石棺，里面尽是些铜管、铁棒和陶瓶之类的东西科学家卡维尼格仔细研究这些管子，发现一根直径2.6厘米的铜管内有一根由沥青包裹的铁棒，下端3厘米高的沥青层将铜、铁完全隔开来于是他把这根管子放入出土的陶瓶里，再向瓶里倒进了酸性葡萄酒，奇迹出现了，这个装置竟发出电来，且发电持续了18天之久据他分析这种电池的化学原理与伏打电池如出一辙，是古代人用电解法为雕像或装饰品镀金而特制的难道古代人竟在伏打出生前一二千年就已经制造出了“伏打电池”？这真是一个千古之谜啊！1关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是()A只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流B只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流C只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生D只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中就有感应电流【解析】只有穿过闭合电路的磁通量发生变化时，才会产生感应电流，D正确【答案】D2闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，图2110中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是()图2110A都会产生感应电流B都不会产生感应电流C甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流D甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流【解析】闭合电路的部分导线切割磁感线致使穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路中产生感应电流【答案】D3.图2111如图2111所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是()A以bc为轴转动45B以ad为轴转动45C将线圈向下平移D将线圈向上平移【解析】以ad为轴转动时，穿过矩形线圈中的磁通量发生变化，则将线圈上、下平移时或以bc为轴转动45时，穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项B正确，选项A、C、D错【答案】B4(多选)恒定的匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流()A线圈沿自身所在的平面做匀速运动B线圈沿自身所在平面做加速运动C线圈绕任意一条直径做匀速转动D线圈绕任意一条直径做变速转动【解析】线圈沿自身所在平面无论做匀速还是加速运动，穿过线圈的磁通量都不变，而绕任意一条直径运动时，磁通量都会发生变化，故A、B不正确，C、D正确【答案】CD1发现电磁感应现象的科学家是()A安培B赫兹C法拉第 D麦克斯韦【答案】C2(多选)关于感应电流，下列说法中正确的是( )A只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生B穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生C线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流D只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以A错误，C、D正确；B中线圈不一定闭合，故B错误【答案】CD3如图2112所示，将一个矩形线圈放入匀强磁场中，若线圈平面平行于磁感线，则下列运动中，哪些在线圈中会产生感应电流()图2112A矩形线圈做平行于磁感线的平移运动B矩形线圈做垂直于磁感线的平移运动C矩形线圈绕AB边转动D矩形线圈绕BC边转动【解析】A、B、D三个选项中在发生运动状态的变化时，没有引起磁通量的变化，故都没有发生电磁感应现象，所以没有感应电流的产生C选项中，线圈的磁通量发生了改变，故线圈中产生了感应电流【答案】C4我国已经制定了登月计划假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是()A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场C将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场D将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场【解析】电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生，所以选项A中，即使有一个恒定的磁场，也不会有示数，所以选项A错误；同理如果将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断有没有磁场，因为磁通量可能不变，所以选项B、D错误；但是有示数则说明一定是有磁场的，所以选项C正确【答案】C图21135如图2113所示，ab是水平面上一个圆的直径，在过ab的竖直平面内有一根通电导线ef.已知ef平行于ab，当ef竖直向上平移时，电流磁场穿过圆周面积的磁通量将()A逐渐增大B逐渐减小C始终为零D不为零，但保持不变【解析】利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作俯视图如图所示，考虑到磁场具有对称性，可知穿过线圈的磁感线条数与穿出线圈的磁感线条数是相等的故选C.【答案】C6(多选)在图2114的各种情况中，穿过回路的磁通量增大的有()图2114A图(1)所示，在匀强磁场中，先把由弹簧状导线组成的回路撑开，而后放手，到恢复原状的过程中B图(2)所示，裸铜线ab在裸金属导轨上向右匀速运动过程中C图(3)所示，条形磁铁插入线圈的过程中D图(4)所示，闭合线框远离与它在同一平面内通电直导线的过程中【解析】四种情况下，穿过闭合回路的磁通量均发生变化，故都有感应电流产生但图(1)中电路的面积减小，磁通量减小；图(2)中的ab向右移动时在磁场的闭合电路的面积增大，磁通量增大；图(3)中磁铁向下运动时通过线圈的磁场变强，磁通量也增大；图(4)中直线电流近处的磁场强，远处的磁场弱所以线圈远离通电直导线时，磁通量减小所以B、C正确【答案】BC7如图2115所示，条形磁铁的上方放置一矩形线框，线框平面水平且与条形磁铁平行，则线框在由N端匀速平移到S端的过程中，线框中的感应电流的情况是()图2115A线框中始终无感应电流B线框中始终有感应电流C线框中开始有感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时无感应电流，以后又有了感应电流D线框中开始无感应电流，当线框运动到磁铁中部上方时有感应电流，以后又没有感应电流【解析】匀速平移过程中，穿过线框的磁通量始终在变化【答案】B8.图2116如图2116所示，通电直导线垂直穿过闭合圆形线圈的中心，下列哪个说法正确()A当导线中电流增大时，线圈中有感应电流B当线圈在垂直于导线的平面内左右平动时，线圈中有感应电流C当线圈上下平动时，线圈中有感应电流D以上各种情况下，线圈中都不会产生感应电流【解析】圆形线圈处在直线电流的磁场中，而直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上因此，不论导线中的电流大小如何变化，穿过圆形线圈的磁通量始终为零，即穿过圆形线圈的磁通量不变，所以A选项是错的当线圈左右平动或上下平动时，同样穿过线圈的磁通量始终为零，即穿过线圈的磁通量不变，所以B选项和C选项也是错的【答案】D图21179(多选)如图2117所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则()A当合上开关S的瞬间，线圈P中没有感应电流B当合上开关S的瞬间，线圈P中有感应电流C当断开开关S的瞬间，线圈P中没有感应电流D当断开开关S的瞬间，线圈P中有感应电流【解析】闭合开关S的瞬间，线圈M中有电流通过，电流产生磁场，穿过线圈P的磁通量增大，线圈P中产生感应电流断开开关S的瞬间，线圈M中电流消失，电流产生的磁场消失，穿过线圈P的磁通量减小，线圈P中产生感应电流【答案】BD图211810如图2118所示，闭合的矩形线圈abcd放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流()A线圈向左平移B线圈向上平移C线圈以ab为轴旋转D线圈不动【解析】产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，符合题意的只有C选项【答案】C11如图2119所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是()图2119A开关S闭合或断开的瞬间B开关S是闭合的，但滑动触头向左滑C开关S是闭合的，但滑动触头向右滑D开关S始终闭合，不滑动触头【解析】开关S闭合或断开的瞬间以及S闭合后滑动触头左右滑动时，都能使导线ab中的电流发生变化，穿过上面闭合线圈的磁通量发生变化，cd中就会有电流产生，故正确选项为D.【答案】D12线圈在长直导线电流的磁场中，做如图2120所示的运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad边向外)，D从纸面向纸外做平动，判断线圈中有没有感应电流？图2120【解析】对象动作穿过线圈的磁通量感应电动势线圈结构感应电流A向右平动不变无闭合无B向下平动减少有闭合有C绕轴转动变化有闭合有D离纸面向外减少有闭合有【答案】见解析第二节电磁感应定律的建立第三节电磁感应现象的应用课标解读重点难点1.了解探究感应电动势大小与磁通量变化的关系2.知道法拉第电磁感应定律的内容3.知道理想变压器的原理4.了解汽车防抱死制动系统.1.法拉第电磁感应定律(重点) 2.理想变压器原理(重难点)电磁感应定律的建立1.基本知识(1)探究感应电动势与磁通量变化的关系当磁通量变化过程所用时间相同时，磁通量变化量越大，感应电流就越大，表明感应电动势越大当磁通量变化量相同时，磁通量变化过程所用时间越短，感应电流就越大，表明感应电动势越大感应电动势的大小随磁通量变化快慢的增大而增大(2)法拉第电磁感应定律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思考判断(1)决定闭合电路中感应电动势大小的因素是磁通量的变化量()(2)闭合电路中感应电动势的大小由磁通量的变化率决定()(3)感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同()3探究交流磁通量变化大，感应电动势一定大吗？【提示】不一定感应电动势大小与磁通量变化率有关，而与磁通量变化无直接关系电磁感应现象的应用1.基本知识(1)变压器作用：变压器是把交流电的电压升高或者降低的装置构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯(2)变压器原理原理：利用电磁感应原理来改变交流电的电压公式：，U1、U2分别是原、副线圈两端的电压，n1、n2分别是原、副线圈的匝数(3)ABS系统ABS系统的作用：汽车紧急制动时，如果车轮被制动装置抱死，车轮将出现滑动，方向盘就会失灵，汽车将甩尾侧滑，可能发生严重的交通事故为防止这种现象，人们发明了防抱死制动系统(ABS)ABS系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成轮速传感器的作用是采集车轮转速信号，它是利用电磁感应现象测量车轮转速的2思考判断(1)变压器也可能改变恒定电压()(2)变压器的原理是电磁感应定律()3探究交流升压变压器的原副线圈有何特点？【提示】升压变压器的副线圈匝数比原线圈匝数多.如何区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率【问题导思】1它们的物理意义是什么？2它们有何区别和联系？物理意义列表如下物理量单位物理意义磁通量Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少磁通量的变化量Wb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢(1)是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时，BS.(2)是过程量，是表示闭合回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增减，即21.常见磁通量变化方式有：B不变，S变；S不变，B变；B和S都变，回路在磁场中相对位置改变(如转动等)总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化(3)表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化，又称为磁通量的变化率(4)、的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v、v、三者类比值得指出的是：很大，可能很小；很小，可能很大；0，可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)当按正弦规律变化时，最大时，0，反之，当为零时，最大下列说法中正确的是()A穿过闭合电路的磁通量越大，则感应电动势越大B穿过闭合电路的磁通量变化越大，则感应电动势越大C只要穿过闭合电路的磁通量变化，电路中就有感应电动势D感应电动势的大小和穿过闭合电路的磁通量变化快慢无关【审题指导】根据法拉第电磁感应定律即可判断【解析】根据法拉第电磁感应定律可知，电路中感应电动势(E)的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，故A、B、D均错产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，选项C正确【答案】C1.图221穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图221所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是()A0 s2 sB2 s4 sC4 s6 sD6 s10 s【解析】由题图知：4 s6 s内磁通量变化最快，故4 s6 s内感应电动势最大【答案】C对法拉第电磁感应定律的理解【问题导思】1电磁感应现象中的电源是什么？2怎样理解电磁感应定律1感应电动势电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电路的电源2产生感应电动势的条件只要穿过某个电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势3电磁感应定律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感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率是指磁通量变化的快慢不能理解为感应电动势与磁通量或磁通量的变化成正比感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率，与磁通量、磁通量的变化量的大小没有直接的联系无论电路是否闭合，只要磁通量变化，就有感应电动势产生电路闭合时有电流形成，电路不闭合时则不能形成电流例如导体在磁场中切割磁感线运动时，导体两端就产生感应电动势图222如图222所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终了位置相同，则 ()A第一次磁通量变化较大B第一次G 的最大偏角较大C若断开S，G 均不偏转，故均无感应电动势D以上说法都不对【审题指导】本题可根据电磁感应现象与法拉第电磁感应定律综合判断【解析】由于两次条形磁铁插入线圈的起始和终了位置相同，因此磁通量的变化21相同，故A错根据法拉第电磁感应定律，第一次磁通量变化较快，所以感应电动势较大；而闭合电路电阻相同，所以感应电流也较大，故B正确若S断开，虽然电路不闭合，没有感应电流，但感应电动势仍存在，所以C不对【答案】B2下列关于电磁感应的说法中，正确的是()A穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大D穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大【解析】越大，表示磁通量变化越快，感应电动势越大【答案】D理想变压器的特点及规律【问题导思】1什么是理想变压器？2理想变压器有何特点？1理想变压器不计变压器线圈的热损失和铁芯发热损失的能量，变压器副线圈提供给用电器的电功率等于发电机提供给原线圈的电功率2特点理想变压器的磁通量全部集中在铁芯内，穿过原、副线圈的磁通量相同，穿过每匝线圈的磁通量的变化率也相同，因此每匝线圈产生的感应电动势相同，原、副线圈产生的电动势和原、副线圈的匝数成正比在线圈电阻不计时，线圈两端电压等于电动势所以变压器原、副线圈的两端电压与匝数成正比3升压变压器和降压变压器由变压器公式U1/U2n1/n2，当变压器原线圈匝数少，副线圈匝数多时，副线圈两端电压高于原线圈两端电压，则变压器为升压变压器；当变压器原线圈匝数多，副线圈匝数少时，副线圈两端电压低于原线圈两端电压，则变压器为降压变压器4规律(1)理想变压器中，原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比，即.(2)理想变压器的输出功率等于输入功率，P入P出，即U1I1U2I2.因此，原、副线圈中的电流之比等于匝数的反比，即.某变压器原、副线圈的电压之比为221，原线圈匝数为1 320匝当原线圈接在220 V交流电源上时 ()A副线圈两端电压为10 VB副线圈匝数为66匝C副线圈匝数为2 640匝D副线圈匝数为990匝【解析】由得，副线圈匝数n2n1U2/U160(匝)，副线圈两端电压U2U1n2/n1 V10 V.【答案】A3如图223所示为一台理想变压器，初、次级线圈的匝数分别为n1400匝，n2800匝，连接导线的电阻忽略不计，那么可以确定()图223这是一台降压变压器这是一台升压变压器次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的2倍次级线圈两端的电压是初级线圈两端电压的一半ABC D【解析】由U1/U2n1/n2得U22U1，变压器为升压变压器，正确【答案】C【备课资源】(教师用书独具)为什么雷声总是响很长时间？大家都知道闪电是怎么回事它是高空运动的云互相摩擦时产生的静电，当静电积累到一定程度时就会放电，从而形成了我们看到的划破长空的闪电雷声实际上就是闪电击穿空气时产生的一道闪电通常有几百米到几千米，那么这道闪电击穿空气时发出的声响传到我们耳中所需的时间就会差几秒、十几秒(声音在空气中的传播速度是340 m/s)况且，雷声在云和云之间还会来回反射，所以当一道闪电过后，我们才会听到雷声，而且雷声“隆隆”作响持续很长时间.1变化的磁场中，穿过一个10匝的闭合线圈的磁通量每秒均匀增多1 Wb，则()A线圈中的感应电动势每秒增加1 VB线圈中的感应电动势每秒增加10 VC线圈中的感应电动势总为10 V不变D线圈中的感应电动势为零【解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势En101 V10 V.【答案】C2(多选)如图224所示，在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd，与导轨接触良好这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2，若井字形回路中有感应电流通过，则可能()图224Av1v2Bv1v2Cv1v2 D无法确定【解析】只要金属棒ab、cd的运动速度不相等，井字形回路中的磁通量就发生变化，闭合回路中就会产生感应电流故选项A、B正确【答案】AB3一理想变压器，其原线圈为2 200匝，副线圈为440匝，并接一个100 的负载电阻，如图225所示图225(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A.(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为_V，电流表示数为_A此时输入功率为_W.【解析】(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零(2)由得U2U1220 V44 V(电压表读数)I2 A0.44 A(电流表读数)P入P出I2U20.4444 W19.36 W.【答案】(1)00(2)440.4419.361关于下列说法中正确的是()A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大C线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势越大D线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大【解析】根据法拉第电磁感应定律知，线圈中感应电动势大小与磁通量变化快慢有关，与磁通量大小、磁通量变化的大小都无关，故D正确【答案】D2法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中的感应电动势的大小()A跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比C跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比【解析】根据法拉第电磁感应定律可知C正确【答案】C图2263(多选)如图226所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05 s，第二次用0.1 s，设插入方式相同，下面的叙述正确的是()A两次线圈中磁通量变化相同B两次线圈中磁通量变化不同C两次线圈中磁通量变化率相同D两次线圈中磁通量变化率不相同【解析】两次插入，线圈中磁通量的变化是相同的，但由于插入的时间不同，故磁通量的变化率不同，选项A、D正确【答案】AD4(多选)当穿过线圈的磁通量发生变化时，则()A线圈中一定有感应电流B线圈中一定有感应电动势C感应电动势的大小与线圈的电阻有关D如有感应电流，则其大小与线圈的电阻有关【解析】穿过线圈的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势；若是闭合回路，才有感应电流，且感应电动势大小与电阻无关，感应电流大小与电阻有关【答案】BD5(多选)穿过一个10匝线圈的磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb，则该线圈中的感应电动势()A大小不变B随时间均匀变化C减少了20 V D等于20 V【解析】题中磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb即2 Wb/s，故En20 V.【答案】AD6(多选)关于发电机和变压器，下列说法中正确的是()A发电机是将机械能转变成电能的装置B发电机输出的电流都是交流电C原线圈匝数大于副线圈的变压器为升压变压器D原线圈匝数大于副线圈的变压器为降压变压器【解析】发电机有直流发电机和交流发电机，故B错；由可知当n1n2时，U1U2，即变压器为降压变压器，故C错，选A、D.【答案】AD7如图227所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n241，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为()图227A3 mAB0C48 mA D与负载R的值有关【解析】变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电压和恒定电流的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，闭合电路中的磁通量均匀变化，产生恒定电动势在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过【答案】B8一个理想变压器的原、副线圈匝数之比为31，将原线圈接在6 V电池组上，则副线圈两端电压为()A18 V B2 VC0 D6 V【解析】由于原线圈接在电池组上，流过的是大小方向不变的电流，使得穿过副线圈的磁通量不发生变化，故副线圈中不产生感应电动势【答案】C9如图228所示，两个线圈分别绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接灵敏电流表，下列哪种方法不可能使线圈B中产生感应电流()图228A将开关S接通或断开的瞬间B开关S接通一段时间之后C开关S接通后，改变变阻器滑动头的位置时D拿走铁环，再做这个实验，开关S接通或断开的瞬间【解析】A、C、D选项中，A线圈中产生变化的磁场，故B线圈中能产生感应电流；B选项中，A线圈通有恒定电流时，不能使B线圈中产生感应电流【答案】B10一个20匝、面积为200 cm2的圆形线圈放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若该磁场的磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量为_，磁通量的平均变化率为_，线圈中感应电动势的大小为_【解析】磁通量变化量为21B2SB1S0.50.02 Wb0.10.02 Wb0.008 Wb， Wb/s0.16 Wb/s，En200.16 V3.2 V.【答案】0.008 Wb0.16 Wb/s3.2 V11一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10 ，置于水平面上若穿过线框的磁通量在0.02 s内，由垂直纸面向里，从6.4102 Wb均匀减小到零，再反向均匀增加到9.6102 Wb.则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为_A.【解析】设垂直纸面向外为正方向，在0.02 s内，磁通量的变化2(1)219.6102 Wb6.4102 Wb0.16 Wb根据法拉第电磁感应定律：En10 V80 V根据闭合电路欧姆定律I A8.0 A.【答案】8.012一面积为S4102 m2、匝数n100匝的线圈放在匀强磁场中，磁感线垂直于线圈平面，磁感应强度随时间的变化率为2 T/s.穿过线圈的磁通量的变化率是多少？线圈中产生的感应电动势是多少？【解析】穿过线圈的磁通量的变化率S24102 Wb/s8102 Wb/s，由法拉第电磁感应定律得En1008102 V8 V.【答案】8102 Wb/s8 V第四节麦克斯韦电磁场理论课标解读重点难点1.知道什么是电磁波了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，体会其在物理学发展中的意义2.了解赫兹证实电磁波存在的实验，体会实验验证在物理理论发展中的地位和作用.1.电磁场理论(重难点) 2.电磁波(重点)电磁场理论的建立及验证1.基本知识(1)电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在研究了法拉第电磁感应现象之后，提出了电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一体电磁场电场和磁场只是电磁场这个统一体的两种具体表现形式(2)电磁波的形成如果在空间某处产生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场；而这变化的电场和磁场又在较远的空间引起新的变化的电场和磁场这个过程反复进行，使变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁波(3)验证1888年，德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在，证明电磁波与光一样，具有反射、折射、衍射和干涉等波动特性，并发现电磁波的传播速度等于光速，证实了光是一种电磁波2思考判断(1)有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场()(2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场()(3)周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场()3探究交流麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中，提出了什么假说？运用了哪些物理思想？【提示】麦克斯韦提出了“变化的磁场产生电场”、“变化的电场产生磁场”两个假说，研究中麦克斯韦采用了联想、推理、类比、对称等物理学的思想方法.电磁场也是物质1.基本知识电磁场可以使电荷移动，即可以对电荷做功，这说明电磁场具有能量俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物的压力，表明电磁场具有与其他物质相互作用的属性所以说，电磁场是物质存在的基本形态之一2思考判断(1)电磁波具有能量()(2)电磁波的传播必需有介质()3探究交流炎热的夏季，街头树阴下乘凉的人们都悠闲地听着自己喜欢的电台节目，成为现代人们消闲的一道风景这些天人传话一样的声音是怎么来到人们跟前的呢？【提示】一道电磁波传播到人们跟前的.麦克斯韦电磁场理论【问题导思】1麦克斯韦电磁场理论的内容是什么？2电磁场的实质是什么？1麦克斯韦电磁场理论2电磁场如果在空间某处产生了周期性变化的电场，就会在周围空间引起周期性变化的磁场，而这个周期性变化的磁场又在较远的空间引起新的周期性变化的电场变化的电场和变化的磁场相互联系，形成了一个不可分割的统一体电磁场1麦克斯韦电磁场理论中的“均匀变化”指的是在相等的时间内磁感应强度或电场强度的变化量相同；“振荡”是指周期性变化并且变化是不均匀的2恒定的电场不产生磁场；恒定的磁场不产生电场关于电磁场理论，下列说法正确的是()A在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场【审题指导】麦克斯韦电磁场理论的核心是变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，稳定的电场(磁场)不产生磁场(电场)【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才产生磁场，所以A错；而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，所以B、C错，故选D.【答案】D1(多选)按照麦克斯韦电磁理论，以下说法中正确的是()A恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场【解析】对此理论全面正确的理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场周围可以产生变化磁场，也可以产生不变化的磁场；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场变化的磁场产生电场的规律与以上类似，故正确答案为B、D.【答案】BD电磁波的特点【问题导思】1电磁波的传播速度是多少？2电磁波的传播需要介质吗？1在真空中电磁波的传播速度等于光速，光是一种电磁波2电磁场中以电场和磁场的形式贮存着能量电磁能电磁波的传播过程就是能量传播的过程3麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，测出了波长和频率，证实了真空中电磁波的传播速度等于光速，验证了电磁波的反射、折射、衍射和干涉等现象4电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播且任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是3108 m/s.(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是()A只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B电磁波传播需要介质C停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的【审题指导】变化的电磁场由近及远向外传播就是电磁波【解析】对电磁波的产生机制及传播途径要搞清，如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，就不能产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，故应选C、D.【答案】CD2(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B电磁波在任何介质中传播速度均为3108 m/sC电磁波由真空进入介质传播时，波速将变小D电磁波不能产生干涉、衍射现象【解析】电场、磁场相互激发并向外传播，形成电磁波，选项A正确电磁波只有在真空中波速才为3108 m/s，在其他介质中均小于3108 m/s，选项B错光从真空进入介质时，波速减小，所以选项C对电磁波具有波的一切性质，能产生干涉和衍射现象，故选项D错【答案】AC【备课资源】(教师用书独具)未来军事中的电磁技术美国的一份权威杂志曾对未来战争作过一次有趣的预测：下一次世界灾难降临的时候，你可能看不到蘑菇云，除了柴油机，所有引擎都罢工了世界仿佛倒退到200年前，而你却毫发无伤，这就是电磁脉冲武器破坏后的世界电磁武器的能量以输出点为顶点呈锥形向外延伸，在传输过程中不受大气、云雾等影响，能量损失少，并且其作用目标是其有效空间内的所有电子设备，其对于精确定位技术的依赖性不高，因而远比以往电子战中的精确制导炸弹、反辐射导弹更有优势任何电子设备都要在一定的电磁环境下才能工作，而在电磁脉冲辐射超过其阈值时，该电子设备将失去功能，就目前电子设备的防护现状来说，越是数字化、信息化程度高的基础设施，设备越易受到攻击但一般距离上不会危及人员安全，看起来比较人道.1(多选)关于电磁波，下列说法中正确的是()A电磁波既能在介质中传播，又能在真空中传播B只要有变化的电场，就一定有电磁波存在C电磁波不能在真空中传播D发射电磁波的过程也是向外辐射能量的过程【解析】电磁波的传播不需要介质，A对C错；在周期性变化的电场周围存在电磁波，B错；电磁波