南京市高三物理选修3－2备课讲座.ppt

第四章电磁感应 一 考点要求1 电磁感应现象了解奥斯特 电生磁 的实验和法拉第 磁生电 的实验 体会对称性思考在科学发现中的作用 了解电磁感应现象发现的历程 体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神 2 探究电磁感应现象产生的条件经历探究电磁感应现象产生条件的实验过程 理解电磁感应现象产生的条件 体验从实验现象中分析论证 归纳总结 寻找结论的过程 举例说明电磁感应在生活和生产中的应用 3 法拉第电磁感应定律理解法拉第电磁感应定律 并应用其进行计算 对公式e blv的计算 只限于l与b v垂直的情况 知道电动机工作时存在反电动势 从能量转化的角度认识反电动势 不要求进行有关反电动势的计算 4 楞次定律经历实验探究过程 理解楞次定律 从能量转化和守恒的角度认识楞次定律 会用楞次定律判断感应电流的方向 会用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向 在电磁感应现象里不要求判断内电路中各点电势的高低 5 互感和自感通过实验了解互感和自感现象 了解自感系数 知道自感系数的单位 了解自感现象在生产和生活中的应用 6 涡流通过实验 了解涡流现象 举例说明涡流现象在生产和生活中的应用 教学建议注意电磁感应与生活实际的联系 例如观察日光灯电路 分析日光灯镇流器的作用和原理 二 08江苏高考考试说明 物理科 三 近几年江苏高考试题 06江苏高考题19题 如图所示 顶角 45 的金属导轨mon固定在水平面内 导轨处在方向竖直 磁感应强度为b的匀强磁场中 一根与on垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨mon向右滑动 导体棒的质量为m 导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r 导体棒与导轨接触点的a和b 导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触 t 0时 导体棒位于顶角o处 求 1 t时刻流过导体棒的电流强度i和电流方向 2 导体棒作匀速直线运动时水平外力f的表达式 3 导体棒在o t时间内产生的焦耳热q 4 若在to时刻将外力f撤去 导体棒最终在导轨上静止时的坐标x 解析 1 o到t时间内 导体棒的位移x v0tt时刻 导体棒的长度l x导体棒的电动势回路总电阻电流强度电流方向ba 中等难度 3 t时刻的电功率 中等难度 4 撤去外力后 设任意时刻t导体棒的坐标为x 速度为v 取极短时间 t或很短距离 x解法一在t t时间内 由动量定理得bil t m v 微元法 难度大 扫过面积得设距离为d则即解之得 数学能力要求很高 数学能力要求很高 07江苏高考题18题16分 如图所示 空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场 竖直方向磁场区域足够长 磁感应强度b lt 每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d 0 5m 现有一边长l 0 2m 质量m 0 1kg 电阻r 0 1的正方形线框mnop以v0 7m s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场 求 1 线框mn边刚进入磁场时受到安培力的大小f 2 线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热q 3 线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n 1 线框mn边刚开始进入磁场区域时感应电动势e blv0 感应电流i e r 安培力f bll 由 解得f 2 8n 2 设线框竖直下落时 线框下落了h 速度为vh能量守恒规律mgh mvo2 2 q mvh2 2自由落体规律vh2 2gh解得q mvo2 2 2 45j 3 解法一只有在线框进入和穿出条形磁场区域时 才产生感应电动势 线框部分进入磁场区域x时感应电动势e blv感应电流i e r安培力f bil解得f b2l2v r在t t 时间内由动量定理 f t m v求和解得b2l2x r mv穿过条形磁场区域的个数为n x l解得n 4 4可穿过4个完整条形磁场区域 微元法 08江苏高考题15题16分 如图所示 间距为l的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为 导轨光滑且电阻忽略不计 场强为b的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直 磁场区域的宽度为d1 间距为d2 两根质量均为m 有效电阻均为r的导体棒a和b放在导轨上 并与导轨垂直 设重力加速度为g 1 若a进入第2个磁场区域时 b以与a同样的速度进入第1个磁场区域 求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能 ek 2 若a进入第2个磁场区域时 b恰好离开第1个磁场区域 此后a离开第2个磁场区域时 b又恰好进入第2个磁场区域 且a b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相同 求b穿过第2个磁场区域过程中 两导体棒产生的总焦耳热q 3 对于第 2 问所述的运动情况 求a穿出第k个磁场区域时的速率 在无磁场区域 根据匀变速直线运动规律有v2 v1 gtsin 且平均速度 有磁场区域 棒a受到合力 感应电动势e blv 感应电流i e r 解得 根据牛顿第二定律 在t到 t时间内 则有 解得 联立 13解得由题意知 数学能力要求很高 微元法 由动量定理变为 08江苏卷题8 如图所示的电路中 三个相同的灯泡a b c和电感l1 l2与直流电源连接 电感的电阻忽略不计 电键k从闭合状态突然断开时 下列判断正确的有a a先变亮 然后逐渐变暗b b先变亮 然后逐渐变暗c c先变亮 然后逐渐变暗d b c都逐渐变暗 分析与解 设电键k闭合时 通过电感l1 l2中的电流分别为 则 通过灯泡a b和c的电流大小都为 方向沿灯泡向下 当电键k从闭合状态突然断开时 由于电感l1 l2中的电流不能突变 可以等效为理想电流元 此时在节点有 通过灯泡a的电流大小变为 方向沿灯泡向上 通过灯泡b和c的电流大小和方向都没有变化 在以后的过程中 电路中的电流都逐渐减小 答案为ad 高三备课电磁感应p21例3 如图4所示的电路中 自感线圈的直流电阻rl比灯泡a的电阻ra小的多 自感线圈的自感系数较大 在断开开关s的瞬间观察小灯泡a的亮度 解析 在s没有断开之前 小灯泡a和线圈l并联 具有相同的电压 此时电路稳定无自感现象 由于rli2 在t1时刻断开s后 虽然电源e停止供电 但是由于线圈l的 电磁惯性 线圈中的电流不能立刻变为零 而是要延时一段时间 逐渐减小到零 如图5 在t1时刻断开s后 线圈l等效成一个电源e 给小灯泡继续供电 如图6 在图5中t1到t2的时间内 虽然i1在逐渐减弱 但流过电灯的电流比i2还大 所以小灯泡a会比s断开前更亮一些 在t2时刻以后才会比s断开前暗 最后直至熄灭 高三备课电磁感应p21例3 高三备课电磁感应p21例3 解疑 有的同学在解决类似图4断路自感时 没有认真的进行题意的分析 就认为凡是断路自感 小灯泡都会闪一下再熄灭 这种认识是错误的 例3中如果没有 rli2 断开s之后 小灯泡a就不一定闪一下了 但小灯泡的延时熄灭还会发生的 自感现象仍然存在 只是没有其它的灯泡进行比较不易于观察而已 四 09年高考展望1 江苏历年高考中计算题考查内容 2 08高考 江苏试卷 中计算题考查内容 3 2008年高考物理第四章电磁感应考查展望 电磁感应 是计算题考查的核心内容 电磁感应 出现在选择题中是可能的 电磁感应 以压轴题形式出现的可能性很大 是09年新高考可能出现的难点之一 压轴题的1 2问难度不大 与第3问有一定的区分度 是得分增长点 压轴题的第3问难度很大 对数学应用能力要求很高 连续三年都用到了 微元法 4 学生存在的问题1 在书写法拉第电磁感应定律时 学生很容易把n丢掉 2 学生不能掌握一些常用的方法 例如 微元法 等效法 等 3 学生对物理过程不能进行深入的分析4 学生对电磁感应与力学的综合问题不适应5 学生对电磁感应的习题存在惧怕的心理问题 5 复习建议 在复习这一部分的内容的过程中 一定要跳出纯粹的电磁学内容 加强与力学内容的综合训练 一是认真掌握好电磁学的每一个基本概念 把学生从 题海 中拉出来 尤其是要避免陷入那些繁 难 偏 旧的题目训练中 要注重模型的整合与归纳 切不可就题论题 作了归纳和总结之后 就可以做到以不变应万变 重视理论联系实际 更加注重数学方法及手段在物理解题中的应用 应加强力 场 路这三条高中物理中主线的学习 6 电磁感应现象的基本问题 作为中学物理所研究的典型的物理现象 电磁感应现象所涉及到的相关问题也就自然成为中学物理的基本问题 若从教学要求的角度来审视 并从解答要求的角度来划分 则可将这些问题搜集 并归类而有序的呈现如下 1 与电磁感应现象相关的基本知识运用问题 2 与电磁感应现象相关的基本能力考查问题 3 与电磁感应现象相关的背景知识综合问题 1 与电磁感应现象相关的基本知识运用问题 电磁感应的概念辨析 电磁感应的条件判断 楞次定律的常规运用 楞次定律的灵活处理 平动切割的动生感应 转动切割的动生感应 感生感应的定性分析 感生感应的定量计算 滑轨模型的启动研究 滑轨模型的动态分析 自感现象的暂态分析 自感现象的应用研究 电磁阻尼的模型分析 平动切割的条件变化 动生感生的并存研究 2 与电磁感应现象相关的基本能力考查问题 电磁感应现象分析中逻辑推理的方法 电磁感应现象分析中图像分析的方法 电磁感应现象分析中运用数学的方法 电磁感应现象分析中等效代换的方法 电磁感应现象分析中模型构建的方法 电磁感应现象分析中微元分析的方法 3 与电磁感应现象相关的背景知识综合问题 电磁感应现象与电路知识的综合 电磁感应现象与能量观点的综合 电磁感应现象与动量观点的综合 电磁感应现象与交变电流的综合 电磁感应现象与实践应用的综合 电磁感应现象与现代科技的综合 例题14 如图甲所示 间距为l 电阻不计的光滑导轨固定在倾角为 的斜面上 在mnpq矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场 磁感应强度为b 在cdef矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场 磁感应强度bt随时间t变化的规律如图乙所示 其中bt的最大值为2b 现将一根质量为m 电阻为r 长为l的金属细棒cd跨放在mnpq区域间的两导轨上并把它按住 使其静止 在t 0时刻 让另一根长也为l的金属细棒ab从cd上方的导轨上由静止开始下滑 同时释放cd棒 已知cf长度为2l 两根细棒均与导轨良好接触 在ab从图中位置运动到ef处的过程中 cd棒始终静止不动 重力加速度为g tx是未知量 1 求通过cd棒的电流 并确定mnpq区域内磁场的方向 2 当ab棒进入cdef区域后 求cd棒消耗的电功率 3 求ab棒刚下滑时离cd的距离 解析 1 如图所示 cd棒受到重力 支持力和安培力的作用而处于平衡状态由力的平衡条件有bil mgsin 解得i mgsin bl上述结果说明回路中电流始终保持不变 而只有回路中电动势保持不变 才能保证电流不变 因此可以知道 在tx时刻ab刚好到达cdef区域的边界cd在0 tx内 由楞次定律可知 回路中电流沿abdca方向 再由左手定制可知 mnpq区域内的磁场方向垂直于斜面向上 2 ab棒进入cdef区域后 磁场不再发生变化 在ab cd和导轨构成的回路中 ab相当于电源 cd相当于外电阻有p i2r mgsin bl 2r 3 ab进入cdef区域前只受重力和支持力作用做匀加速运动 进入cdef区域后将做匀速运动 设ab刚好到达cdef区域的边界cd处的速度大小为 刚下滑时离cd的距离为s在0 tx内 由法拉第电磁感应定律有e1 t 2b b 2l l tx 2bl2 tx在tx后 有e2 bl e1 e2解得 2l tx由s 0 tx 2解得s l 错解1 不认真审题 思维混乱 不能深入下去 错解2 第五章交流电 一 考点要求1 交变电流通过实验观察 知道交变电流 通过模型或实验认识交变电流的产生过程 了解正弦式交变电流 2 描述交变电流的物理量理解周期和频率 峰值和有效值的物理意义 会用图象和函数表达式描述正弦交变电流 不要求掌握交变电流中的相位概念 3 电感和电容对交变电流的影响通过实验 了解电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用 了解感抗和容抗的概念 4 变压器了解变压器的基本构造和原理 了解理想变压器 通过实验探究变压器的电压与匝数的关系 并能用这关系进行简单计算 了解变压器在日常生活中的应用 5 电能的输送了解从变电站到住宅的输电过程 知道远距离输电时应用高电压的道理 了解直流输电 二 08江苏高考考试说明 物理科 四 交变电流考点分析 高三备课交变电流p2 p6 三 09年高考展望历年江苏高考中交流电考查内容 2 2008年高考物理第五章交流电考查展望 出现的位置 交流电 以计算题考查的可能性不大 用选择题考查的可能性较大 如果用计算题的形式来考查 大多是以与电磁感应相结合的综合题型出现 交流电 的难易程度根据上述分析 交流电 的考查难度不会太大 应为中等难度 第六章传感器 一 教学要求1 传感器及其工作原理通过实验知道传感器及常见传感器的工作原理 知道非电学量转换成电学量的技术意义 观察光敏电阻 热敏电阻和金属热电阻 霍尔元件等多种传感器实物 2 传感器的应用知道力传感器 声传感器 温度传感器 光传感器等 列举传感器在生活和生产中的应用 教学建议 1 通过实验认识电熨斗的温度传感器和电饭锅的温度传感器构造 并了解它们不同的工作原理 2 拆开光电鼠标器 了解光电鼠标的工作原理 3 通过实物认识电子秤 了解电子秤的工作原理 4 利用传感器制作简单的自动控制装置 二 08江苏高考考试说明 物理科 三 09年高考展望历年江苏高考中传感器考查内容 2 2008年高考物理第六章传感器考查展望 出现的位置 传感器 以选择题考查的可能性较大 传感器 的难易程度 传感器 的考查难度不会太大 应为中等难度 四 传感器考点分析 高三备课传感器p1 p2 08全国 卷20 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中 磁感线的方向与导线框所在平面垂直 规定磁场的正方向垂直低面向里 磁感应强度b随时间变化的规律如图所示 若规定顺时针方向为感应电流i的正方向 下列各图中正确的是 d 图像问题 08全国 卷21 如图 一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场 一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直 虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直 ba的延长线平分导线框 在t 0时 使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动 直到整个导线框离开磁场区域 以i表示导线框中感应电流的强度 取逆时针方向为正 下列表示i t关系的图示中 可能正确的是 c 图像问题 08全国 卷24 19分 如图 一直导体棒质量为m 长为l 电阻为r 其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上 并与之密接 棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻 图中未画出 导轨置于匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小为b 方向垂直于导轨所在平面 开始时 给导体棒一个平行于导轨的初速度v0 在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中 通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度i保持恒定 导体棒一直在磁场中运动 若不计导轨电阻 求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率 能量问题 08上海卷10 如图所示 平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动 经过半径为r 磁感应强度为b的圆形匀强磁场区域 导体棒中的感应电动势 与导体棒位置x关系的图像是 a 图像问题 08上海卷24 14分 如图所示 竖直平面内有一半径为r 内阻为r1 粗细均匀的光滑半圆形金属球 在m n处与相距为2r 电阻不计的平行光滑金属轨道me nf相接 ef之间接有电阻r2 已知r1 12r r2 4r 在mn上方及cd下方有水平方向的匀强磁场i和ii 磁感应强度大小均为b 现有质量为m 电阻不计的导体棒ab 从半圆环的最高点a处由静止下落 在下落过程中导体棒始终保持水平 与半圆形金属环及轨道接触良好 高平行轨道中够长 已知导体棒ab下落r 2时的速度大小为v1 下落到mn处的速度大小为v2 1 求导体棒ab从a下落r 2时的加速度大小 2 若导体棒ab进入磁场ii后棒中电流