高中物理选修3-2复习.ppt

高中物理选修3 2 产生电磁感应的条件 对整个回路来说 产生感应电动势 必须有回路磁通量的变化 可以通过以下三种方法 1 磁感强度的变化 2 线圈有效面积的变化 3 线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化对单根导体棒来说 只要切割磁感线 棒上就会产生感应电动势 2 法拉第电磁感应定律 1 决定感应电动势大小因素 穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢 即磁通量的变化率 平均变化率决定该段时间内的平均电动势 瞬时变化率 即 t图的切线斜率 决定该时刻的瞬时电动势 2 注意区分磁通量 磁通量的变化量 磁通量的变化率的不同 磁通量 磁通量的变化量 t 2 1 t 磁通量的变化率 3 感应电动势大小的计算式 4 几种题型 线圈面积S不变 磁感应强度均匀变化 磁感强度B不变 线圈面积均匀变化 B S均不变 线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时 3 导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算 1 公式 2 若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时 3 矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生交流电 从中性面计时e Emsin t 最大值Em nB S 条件 B L v三个量两两垂直 4 楞次定律 1 阻碍原磁通的变化 即 增反减同 2 阻碍 导体间的 相对运动 即 来时拒 去时留 3 阻碍原电流的变化 线圈中的电流不能突变 应用在解释自感现象的有关问题 5 综合应用题型 2 电磁感应现象中的动态过程分析 3 用功能观点分析电磁感应现象中的有关问题 导体棒克服安培力做多少功 就有多少其他能转化成电路中的电能 1 电磁感应现象中电路问题 2009山东理综卷 如图所示 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路 虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右匀速进入磁场 直径CD始络与MN垂直 从D点到达边界开始到C点进入磁场为止 下列结论正确的是A 感应电流方向为顺时针B CD段直线始终不受安培力C 感应电动势最大值E BavD 感应电动势平均值 CD 下图a中A B为两个相同的环形线圈 共轴并靠近放置 A线圈中通有如图 b 所示的交流电i 则 A 在t1到t2时间内A B两线圈相吸B 在t2到t3时间内A B两线圈相斥C t1时刻两线圈间作用力为零D t2时刻两线圈间吸力最大 ABC 如图所示 半径为R 单位长度电阻为 的均匀导电圆环固定在水平面上 圆环中心为O 匀强磁场垂直水平方向向下 磁感强度为B 平行于直径MON的导体杆 沿垂直于杆的方向向右运动 杆的电阻可以忽略不计 杆与圆环接触良好 某时刻 杆的位置如图 aOb 2 速度为v 求此时刻作用在杆上的安培力的大小 2002年河南卷 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中 磁场方向垂直于线框平面 其边界与正方形线框的边平行 现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场 如图所示 则在移出过程中线框一边a b两点间的电势差绝对值最大的是 B 水平放置于匀强磁场B中的光滑导轨上 有一根长为L的导体棒ab 用恒力F作用在ab上 由静止开始运动 回路总电阻为R 分析ab的运动情况 并求ab的最大速度 如图 正方形线圈边长为a 总电阻为R 以速度v从左向右匀速穿过两个宽为L L a 磁感应强度为B 但方向相反的两个匀强磁场区域 运动方向与线圈一边 磁场边界及磁场方向均垂直 则这一过程中线圈中感应电流的最大值为 全过程中产生的内能为 2Bav R 6B2a3v R 例2 如图示 正方形线圈边长为a 总电阻为R 以速度v从左向右匀速穿过两个宽为L L a 磁感应强度为B 但方向相反的两个匀强磁场区域 运动方向与线圈一边 磁场边界及磁场方向均垂直 则这一过程中线圈中感应电流的最大值为 全过程中产生的内能为 解 在磁场分界线两侧时感应电流最大I2 2Bav R 此时产生的电能为W2 I22Rt 4B2a2v2 R a v 4B2a3v R 进入和出来的感应电流为I1 Bav R 产生的电能分别为W1 W3 I12Rt B2a2v2 R a v B2a3v R 2Bav R 6B2a3v R 电磁感应现象 电感电容对交变电流的影响现象 正弦式交变电流的产生 瞬时电动势的大小e nBS sin t 0 最大电动势Em nBS 有效值 利用热效应定义正弦式 有效值 最大值 变压器的结构与工作原理变压比一原一副线圈的变流比功率关系 远距离输电 升压可降低输电线上的电流 从而减小线路损耗 正弦式电流的变化规律及对中性面的理解1 正弦式电流的变化规律 线圈在中性面位置时开始计时 2 对中性面的理解 1 中性面是与磁场方向垂直的平面 是假想的一个参考面 2 线圈平面位于中性面时 穿过线圈的磁通量最大 但其变化率为零 感应电动势为零 3 线圈平面与中性面垂直时 穿过线圈的磁通量为零 但磁通量的变化率最大 感应电动势最大 4 线圈转动一周 两次经过中性面 内部电流的方向改变两次 案例1 2008 宁夏理综 如图甲所示 一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中 并绕过ab cd中点的轴OO 以角速度 逆时针匀速转动 若以线圈平面与磁场夹角 45 时 如图乙 为计时起点 并规定当电流自a流向b时电流方向为正 则丙图中正确的是 甲乙 即时巩固1 有一个小型发电机 机内的矩形线圈匝数为100匝 电阻为0 5 线圈在匀强磁场中 以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动 穿过每匝线圈的磁通量 随时间的变化规律如图所示 由此可知发电机电动势瞬时值表达式为 A e 3 14sin t V B e 3 14cos t V C e 314sin100 t V D e 314cos100 t V 答案 D 考点二对描述交变电流的 四值 的比较和理解1 交变电流的瞬时值 最大值 有效值 平均值的比较 案例2 2009 福建理综 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示 已知发电机线圈内阻为5 0 现外接一只电阻为95 0 的灯泡 如图乙所示 则 A 电压表的示数为220VB 电路中的电流方向每秒钟改变50次C 灯泡实际消耗的功率为484WD 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24 2J 案例3 如图所示 匀强磁场B 0 1T 所用矩形线圈的匝数N 100 边长ab 0 2m bc 0 5m 以角速度 100 rad s绕OO 轴匀速转动 当线圈平面通过中性面时开始计时 试求 1 线圈产生的感应电动势的峰值 2 线圈中感应电动势的瞬时值表达式 1 因线圈在匀强磁场中绕OO 轴匀速转动 所以Em NBS 又S ab bc 所以Em NB ab bc 100 0 1 0 2 0 5 100 V 314V 答案 1 314V 2 314sin100 tV 3 200V 理想变压器原 副线圈基本量的关系理想变压器原 副线圈基本量的关系如下表 案例1 2010 山东理综 一理想变压器原 副线圈的匝数比为10 1 原线圈输入电压的变化规律如图甲所示 副线圈所接电路如图乙所示 P为滑动变阻器的触头 下列说法正确的是 A 副线圈输出电压的频率为50HzB 副线圈输出电压的有效值为31VC P向右移动时 原 副线圈的电流比减小D P向右移动时 变压器的输出功率增加 即时巩固1 2009 江苏高考 如图所示 理想变压器的原 副线圈匝数比为1 5 原线圈两端的交变电压为u 20sin100 tV 氖泡在两端电压达到100V时开始发光 下列说法中正确的有 A 开关接通后 氖泡的发光频率为100HzB 开关接通后 电压表的示数为100VC 开关断开后 电压表的示数变大D 开关断开后 变压器的输出功率不变 考点二理想变压器的动态分析如果理想变压器的原 副线圈的匝数不变时 当变压器的负载发生变化 如图所示 各量相互关系如下 2 输出电流I2决定输入电流I1 在输入电压U1一定的情况下 输出电压U2也被完全确定 当负载电阻R增大时 I2减小 则I1相应减小 当负载电阻R减小时 I2增大 则I1相应增大 在使用变压器时 不能使变压器次级短路 3 输出功率P2决定输入功率P1 理想变压器的输入功率与输出功率相等 即P1 P2 在输入电压U1一定的情况下 当负载电阻R增大时 I2减小 则变压器的输出功率P2 I2U2减小 输入功率P1也将相应减小 当负载电阻R减小时 I2增大 变压器的输出功率P2 I2U2增大 则输入功率P1也将增大 案例2 2010 天津理综 为探究理想变压器原 副线圈电压 电流的关系 将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上 副线圈连接相同的灯泡L1 L2 电路中分别接了理想交流电压表V1 V2和理想交流电流表A1 A2 导线电阻不计 如图所示 当开关S闭合后 A A1示数变大 A1与A2示数的比值不变B A1示数变大 A1与A2示数的比值变大C V2示数变小 V1与V2示数的比值变大D V2示数不变 V1与V2示数的比值不变 AD 即时巩固2 2011届 中山检测 街头通过降压变压器给用户供电的示意图如图所示 变压器输入电压是市区电网的电压 可忽略其波动 输出电压通过输电线输送给用户 输电线的电阻用R0表示 输电线消耗的电功率用P0表示 变阻器R表示用户的总电阻 P表示用户的总功率 当用电器增加时 相当于R的阻值减小 滑动片向下移 R始终大于R0 当用户的用电器增加时 图中电流表示数I1 I2及P0 P变化为 A I1变大 I2变小B I1变小 I2变小C P0变大 P变大D P0变大 P变小 C 考点三关于高压输电问题的分析对高压输电问题 应按 发电机 升压变压器 远距离输电线 降压变压器 用电器 这样的顺序 或从 用电器 倒推到 发电机 一步一步进行分析 高压输电既能减少功率损失 也能减少电压损失 但在实际高压输电时 也并非输电电压越高越好 还需综合考虑各种因素 依照不同的情况选择合适的输电电压 远距离高压输电的几个基本关系 以下图为例 案例3 2010 福建理综 中国已投产运行的1000kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程 假设甲 乙两地原来用500kV的超高压输电 输电线上损耗的电功率为P 在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下 现改用1000kV特高压输电 若不考虑其他因素的影响 则输电线上损耗的电功率将变为 10 远距离输送一定功率的交流电 若输电线电阻一定 下列说法正确的是 输电线上的电压损失跟