高二人教版物理下会考复习(五)磁场电磁感应交流电

1、高二人教版物理下会考复习（五）磁场 电磁感应 交流电 电磁振荡 电磁波知识要点：（一）磁场、磁感线： 1. 磁场：（1）定义：磁场是存在于磁极（或电流）周围的一种特殊物质。（2）磁场的方向规定：在磁场中的任一点的小磁针北极受力的方向，即是小磁针静止时，北极所指的方向。 2. 磁感线：（1）定义：在磁场中画出的一系列有向曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。（2）特征：磁感线都是从北极出来进入南极，在磁体的内部由南极通向北极形成一条闭合曲线；任意两条磁感线永不相交。（3）应用：表示磁场方向和强弱的分布（磁感线越密的地方磁场越强）。3. 电流产生的磁场的方向判定：应用安培定则（右手螺

2、旋定则）进行判定。注意：在直线电流和环形电流（通电螺线管）两种情况下“四指”和“拇指”指向所代表的方向是什么方向。4. 几种常见磁场的磁感线分布（包括条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线，环形电流和通电螺线管）。 注意：（1）磁感线疏密分布、方向。（2）各种侧视图、投影图、立体图等的磁感线画法。（二）安培力、磁感应强度：1. 磁感强度： （1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场作用力F跟电流I和导线长度乘积的比值，叫做通电导线所在处的磁感强度。（2）定义式：。注意：磁感强度B由磁场本身决定，与F、I、无关（可以与电阻定义比较掌握）。（3）单位：特斯拉（符号T），。（4）磁感强度B是矢

3、量，方向与该点磁场方向相同。（5）物理意义：表示磁场的强弱和方向。2. 匀强磁场：如果在磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。匀强磁场的磁感线是互相平行且均匀分布的直线（与匀强电场的电场线相似）3. 安培力的大小： （1）定义：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力。（2）安培力的大小：，式中为B与I的夹角。（3）注意：当时，即B与I平行，F=0；当时，即B与I垂直，F最大，。4. 安培力的方向：（1）判定方法：用左手定则判定。（2）安培力方向的特点：FB，FI，即F垂直于B和I所在的平面。（注意：B和I可以有任意的夹角）5. 通电导线在安培力作用下运动情

4、况的判定的方法：（1）画出通电导线所在处的磁感线的方向；（2）用左手定则确定各段通电导线所受的安培力方向；（3）确定导线的运动情况。 由此可得两个有用的推论：（1）两平行导线的电流同向时吸引，反向时排斥，且无转动；（2）两电流不平行时有转动到电流同向的趋势。（三）磁场对运动电荷的作用：1. 洛仑兹力的概念：运动电荷所受磁场的作用力。注意：通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷的洛仑兹力的宏观表现而已。2. 洛仑兹力的方向：用左手定则判定。注意：四指指向正电荷运动方向（或负电荷运动的相反方向），洛仑兹力的方向总是与电荷运动的方向垂直。3. 洛仑兹力的大小：当电荷速度v方向与磁感强度B的方向

5、垂直时，当B与v平行时电荷不受洛仑兹力（），当电荷相对磁场静止时，电荷不受洛仑兹力（）。4. 洛仑兹力永远与速度v垂直，故洛仑兹力永远不做功。（四）带电粒子在磁场中的运动：1. 带电粒子以一定的初速度与磁场方向垂直进入匀强磁场时运动情况分析：由于洛仑兹力总是跟粒子的运动方向垂直，对粒子不做功，它只改变粒子的运动方向，而不改变粒子的速率，所以粒子受到的洛仑兹力的大小是恒定的且的方向始终与v垂直。故这个力充当向心力，因此，粒子的运动一定是匀速圆周运动。2. 轨道的半径和周期： 由，得 轨道半径为，运动周期为。 注意：带电粒子的运动周期与轨道半径和粒子的速率无关，只跟粒子的荷质比成正比，跟磁感应强度

6、成反比。3. 在磁场中作匀速圆周运动的带电粒子，其轨迹半径变化有两种情况： （1）由于动能变化，也即是速率v变化，由得知r也随之发生变化，动能增大半径r增大，动能减小半径r减小。 （2）由于B变化，由知r也变化。4. 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动问题的分析方法和注意问题： （1）牢记，进而导出周期和轨道半径，。（2）由运动轨迹找出圆心，进而确定轨道半径的方法：粒子在任意两处的洛仑兹力延长线一定交于圆心，由圆心和轨迹用几何知识可确定轨迹的半径。（3）用周期来分析粒子在磁场中运动时间：先判定运动路程相当于多少个周长，再由求之。（五）磁通量、电磁感应现象：1. 磁通量： （1）定义：穿过某一面积的

7、磁感线的条数称为穿过这一面积的磁通量。（2）公式：。注意：此公式只适用与S垂直的匀强磁场。若S与B不垂直，应将B分解到与平面S垂直的方向（或把S投影到与B垂直的方向）来处理。（3）单位：韦伯（符号Wb）。（4）注意：磁通量有大小也有方向，但是标量，遵从代数运算法则。2. 磁通密度： （1）定义：单位面积上的磁通量。（2）公式：。磁通密度在数值上等于磁感强度。单位： 1T=13. 电磁感应现象：在磁场中的导体产生感应电动势或感应电流的现象。4. 产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 注意：（1）只有同时满足 电路闭合； 磁通量变化这两个条件才会产生感应电流。（2）引起磁通量变化的因

8、素：从可知当： 磁感强度B发生变化； 线圈的面积S发生变化；磁感强度B与面积S之间的夹角发生变化。这三种情况都可引起磁通量发生变化。（六）法拉第电磁感应定律感应电动势的大小：1. 感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势。2. 感应电动势的大小： （1）导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时。 （注意：只适用于的情况） （式中为v与B方向间的夹角）。 注意： 为有效切割长度，即导体在与v垂直方向上的投影长度； v是导体在一段时间内的平均速度时，E为平均电动势，v为即时速度时，E为瞬时电动势； 当时，；当时，（最大值）。（2）法拉第电磁感应定律： 内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量

9、的变化率成正比。 公式：（n为线圈匝数，称为磁通量的变化率）。 注意：a. E的大小与无关，只与成正比。b. 不管电路是否闭合，只要穿过的磁通量发生变化，都产生感应电动势；电路闭合，就会引起感应电流。c. 为时间内的平均电动势。3. 感应电动势的方向：在产生感应电动势的导体（可看作是电源的内电路）内与感应电流的方向相同。（七）楞次定律感应电流的方向：1. 用右手定则判定感应电流的方向： （1）方法：伸开右手，让大拇指与四指垂直，磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，四指指向则为感应电流的方向。（2）适用条件：只适用于闭合电路中的部分导体作切割磁感线运动时的感应电流方向判定。2. 楞次定律

10、： （1）内容：感应电流具有这样的方向，就是感应电流产生的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 注意： 掌握楞次定律关键是理解“阻碍”的含义。“阻碍”既不是阻止，也不等于“反向”，可理解为：当原磁场磁通增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。 要分清产生感应电流的“原磁场”和感应电流的磁场。（2）应用楞次定律的步骤是： 明确所研究的闭合回路原磁场方向及磁通量的变化（增加或减少）； 由楞次定律判定感应电流的磁场方向； 由右手螺旋定则根据感应电流的磁场方向判出感应电流的方向。（八）单相正弦式电流的规律：1. 产生：可通过线圈在匀强磁场中绕垂直于

11、磁场方向的轴匀速转动获得。2. 瞬时表达式：。3. 峰值的几种表达：。4. 有效值和峰值的关系：，在没有说明的前提下，所说的交流电动势、电压、电流都是指有效值。5. 的关系：，（的国际单位为）。6. 线圈转到线圈平面和中性面重合时的特点：（1）线圈平面与磁感线垂直；（2）最大；（3）；（4）；（5）。7. 线圈转到线圈平面和中性面垂直时的特点：（1）线圈平面与磁感线平行；（2）；（3）最大；（4）e最大；（5）i最大。8. 图象，如图一所示，要求（1）由瞬时表达式能画出图象；（2）由图象能求出峰值，及瞬时表达式。图一（九）变压器：1. 构造及符号：（如图二所示）图二2. 理想变压器的原理：因穿

12、过原、副线圈的都相同，结果原、副线圈交流的T、都相同，感应电动势和它们各自匝数成正比。3. 电压关系：4. 功率关系：5. 电流关系：只有一个原线圈和一个副线圈时：。（十）远距离输电： 原理图：（如图三所示） 输电线路上损失功率，当输送功率P一定时，P与平方成反比。图三（十一）电磁振荡：1. 振荡过程（或时刻）的各种说法及特点 在图四中，对于b时刻的各种说法有：电容器放电完毕；电容器充电开始；电场能向磁场能转化完毕；磁场能向电场能转化b时刻的特点有：电容器板间电压U为零、电量Q为零、电场强度E为零、电场能为零线圈电流I最大、磁感应强度B最大、磁场能最大，自感电动势为零，对a到b的过程说法有：电

13、容器正在放电，极板电量减小，电路电流增大、电场能正向磁场能转化。图四2. 电磁振荡的周期和频率： 、：T、f与电容器的电量Q、板间电压U、电路电流I无关，取决于线圈自感系数L和电容器的电容C，LC乘积最小时的频率为电路的最高频率，LC乘积最大时的频率为电路的最低频率。（十二）电磁场和电磁波： 1. 麦克斯韦电磁理论： 不变化的磁场周围无电场，变化的磁场周围有电场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，周期性（振荡）变化的磁场周围产生同频率的振荡的电场，周期性变化的电场周围也产生同频率周期性变化的磁场，这样交替产生的电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波。2. 电磁波传播速度v： 在真空中。3. 的

14、关系：越高的电磁波波长越小。【典型例题】例1 质子和粒子从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场作圆周运动，则这两粒子的动能之比_，轨道半径之比_，周期之比_。分析和解答：粒子在电场中加速时只有电场力做功，由动能定理得：，而在洛仑兹力作用下粒子作匀速圆周运动，动能不变。故由，得 粒子在磁场中运动的圆周半径故粒子做圆周运动的周期，故例2 如图1甲所示，一个由导体制成的矩形线圈，以恒定速度v运动，从无场区进入匀强磁场区，然后出来，若取反时针方向为电流的正方向，那么在图五乙所示的图线中，能正确反映出回路中感应电流随时间变化的是：_。（甲）（乙）图1分析和解答：当线圈ab、cd边都不进入磁场

15、时，线圈无感应电流；当线圈只有ab边进入磁场切割磁感线时，产生的感应电动势为定值，感应电流也为定值，方向为反时针（正）方向；当ab、cd边都进入磁场时，线圈没有感应电流；当线圈只有cd边在磁场时，感应电流是顺时针的（负），且数值一定；当cd边离开磁场后，线圈无感应电流。故C正确。可见，分析这类问题时，应先分清各个运动阶段，对每个阶段的分析应注意以下三点：（1）有无感应电流；（2）感应电流方向（即正负）怎样；（3）感应电流大小是否变化，若变化又是怎样变化。例3 带电为的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是（ ）。A. 只要速度大小相同，所受洛仑兹力就相同；B. 如果把改为，且速度反向大小不变

16、，则洛仑兹力的大小，方向均不变；C. 洛仑兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直；D. 粒子只受到洛仑兹力作用下运动的动能、动量均不变。分析和解答：正确答案是B。 洛仑兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时，当粒子速度与磁场平行时。再者由于洛仑兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛仑兹力的方向也不同。 A选项错。 改为且速度反向时所形成的电流方向与原运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛仑兹力方向不变，再由知大小不变。 B选项正确。 电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角。 C选项错 洛仑兹力

17、总与速度方向垂直，因此洛仑兹力不做功，粒子动能不变，但洛仑兹力可改变粒子的运动方向，使动量的方向不断改变。 D选项错。例4 如图2所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量_。分析与解答：此题的线圈平面abcd与磁感强度B方向不垂直，不能直接用计算。处理时可以用以下两种方法之一：（1）把S投影到与B垂直的方向即水平方向（如图中的）， ，故； （2）把B分解为平行于线圈平面的分量和垂直于线圈平面分量，显然不穿过线圈，且，故。图2【模拟试题】一. 单选题（本题包括10小题，共20分） 1. 关于速度和加速度的关系，下列说法正确的是（ ） A. 速

18、度变化得越多，加速度就越大B. 速度变化得越快，加速度就越大C. 加速度方向保持不变，速度方向也保持不变D. 加速度大小不断变小，速度大小也不断变小 2. 甲、乙两物体运动的速度图线如图所示，它们的哪个物理量相等（ ）A. 加速度B. 初速度C. 即时速度D. 位移3. 分别在光滑水平面和粗糙水平面上推小车，如果所用推力相等，在小车发生相同位移的过程中，推力对小车所做的功（ ） A. 在光滑水平面上较大B. 在粗糙水平面上较大C. 两种情况相同D. 取决于粗糙平面的阻力大小4. 把一个单摆的摆长改变为原长的4倍，则单摆振动的周期变为原来的多少倍（ ） A. B. 4C. D. 25. 以下关于

19、分子间引力与斥力的说法哪些是正确的（ ） A. 当分子间距离r大于平衡态距离时，分子间作用力仅为引力B. 当分子间距离r大于平衡态距离时，分子势能将减少C. 当分子间距离r小于平衡态距离时，分子势能将减少D. 当分子间距离r小于平衡态距离时，分子斥力比引力增长得快，表现为斥力6. 电磁波从空气传入水中后（ ） A. 频率变小，波长变大B. 波长变小，频率变大C. 频率不变，波长变大 D. 频率不变，波长变小7. 关于导体的电阻（温度影响不计）以下说法正确的是（ ） A. 电阻跟它的电压及电流强度均无关B. 电阻跟导体里电流强度成反比C. 电阻跟导体两端电压成正比跟电流强度成反比D. 电阻跟两端

20、电压成正比8. 把一个带电量为q的实验电荷放在电场中的P点，测得P点的电场强度为E，电场强度的方向向东，已知q为正值（ ） A. 若把电量为的点电荷放在P点，则测得P点的电场强度仍为E，电场强度的方向向西B. 若把电量为的点电荷放在P点，则测得P点的电场强度为，电场强度的方向向东C. 若在P点不放电荷，则P点的电场强度等于零D. 以上说法都不对9. 面积为S的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，从中性面起以角速度匀速转动，在t时刻线圈磁通量的瞬时值为（ ） A. BSB. C. D. 10. 第一个发现电磁感应现象的科学家是（ ） A. 奥斯特B. 库仑C. 法拉第D. 安培二. 单选题（本

21、题包括10小题，共30分。）11. 物体保持速率不变，速度方向经t秒由向东变为向西，则t秒内物体的加速度（ ） A. 向西B. 向西C. 向东D. 012. 质量为800的小汽车驶过一半径为50m的圆形拱桥，到达桥顶时的速度为10m/s汽车所受向心力的大小为（ ） A. 1600N B. 6400N C. 8000N D. 9600N13. 关于惯性，下列说法中正确的是（ ） A. 物体只有在不受力的作用时才有惯性B. 物体运动的速度越大，它具有的惯性越大，所以不容易停下来C. 无论物体如何运动只要质量大，则惯性大D. 物体只有在运动状态发生变化时才具有惯性14. 当物体温度升高时，下列哪个说

22、法是正确的（ ） A. 组成物体分子的动能都增大B. 组成物体分子的温度都升高C. 组成物体分子的平均动能增大D. 组成物体的分子运动的激烈程度要减小15. 如图是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是（ ） A. A点场强一定大于B点场强B. 在B点静止释放一个电子，将一定向A点运动C. 这场源电荷一定带正电D. 正电荷运动中通过A点时，其运动方向一定沿AB方向16. A、B两个大小相同的带电金属小球，带有电量分别为和，相距r放置时，它们之间静电力的大小为F。现让两个小球接触后放回原处，则它们之间的静电力大小变为（ ） A. F/2B. F/3C. F/4D. F/817. 如图所示，a

23、b是闭合电路的一部分，处在垂直于纸面向外的磁场中（ ）A. 当ab垂直于纸面向外平动时，ab中有感应电流B. 当ab垂直于纸面向里平动时，ab中有感应电流C. 当ab垂直于磁力线向右平动时，ab中有感应电流D. 当ab垂直于磁力线向左平动时，ab中无感应电流18. 如图所示LC振荡电路，在振荡过程中的某一时刻，回路中振荡电流达最大值，则（ ） A. 此时电容器的极板间电场强度最大B. 此时自感线圈（电阻为零）上产生的感应电动势最大C. 此时穿过自感线圈的磁通量变化率最大D. 此时电容器和自感线圈两端的电压为零19. 交流电的瞬时表达式是，则下面的说法正确的是（ ） A. 有效值是10AB. 最

24、大值是10AC. 瞬时值是10AD. 有效值是20. 在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为；若磁感应强度增为2B，其它条件不变，所产生的感应电动势大小变为。则与之比及通过电阻R的感应电流方向为（ ） A. B. C. D. 三. 填空题（本题包括5小题，共10分。） 21. 交流电电流的瞬时值是，通过纯电阻时，其热功率为 W。22. 电视台发射的微波其波长范围是，它的频率范围是 。23. 导线中的电流强度为10A，20s内有 C的电量通过导线的横截面。24. 如图，轻弹簧左端固定，处于水平状态，右端为自由端，弹簧的劲度系数为。一质量为0.1kg的小球沿光滑水平面以10m/s向左运动，与弹簧的自由端接触后压缩弹簧又被弹簧弹回反向运动，弹簧的最大弹性势能等于 J。25. 地球的质量是火星质量的8倍，地球半径是火星半径的2倍，那么一颗卫星绕火星表面飞行的速度，是它绕地球表面飞行速度的 倍