2022年人教版高中物理选修3-2教案全册

1、人教版新课标高中物理选修 32 教案 第四章电磁感应 1. 基本学问 1 磁通量 概念： 穿过某个面的磁通量等于闭合导体回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积公式： BS. 产生感应电流的条件 : 只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭 合导体回路中就有感应电流2、匀强磁场中磁通量的运算利用公式： 的有效面积 留意以下三种特殊情形：BS其中 B 为匀强磁场的磁感应强度, S 为线圈1 假如磁感线与平面不垂直,如图 411 甲 所示,有效面积应懂得为原平面在垂直磁场 方向上的投影面积,假如平面与垂直磁场方向的夹角为 ,就有效面积为 Scos ,穿过该 平面的磁通量为 BScos . 甲 乙

2、图 411 2S 指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积,如图 乙 所示,闭合回路 abcd 和闭合回路 ABCD虽然面积不同,但穿过它们的磁通量却相同： BS2. 3 某面积内有不同方向的磁场时,分别运算不同方向的磁场的磁通量,然后规定某个方向的 磁通量为正,反方向的磁通量为负,求其代数和图 412 例 1 如图 412 所示的线框,面积为S,处于磁感应强度为B的匀强磁场中, B的方向与线框平面成 角,当线框转过90 到如下列图的虚线位置时,试求：1 初、末位置穿过线框的磁通量的大小 1和 2；2 磁通量的变化量 .【解析】1 如题图所示,在初始位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于

3、磁场方向的面积为 SSsin ,所以 1BSsin . 在末位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为 SScos . 由于磁感线从反面穿入,所以 2BScos .2 开头时 B与线框平面成 角,穿过线框的磁通量1BSsin ；当线框平面按顺时针方向转动时,穿过线框的磁通量削减,当转到时,穿过线框的磁通量削减为零,连续转动至 90 时,磁通量从另一面穿过,变为“ 负” 值,2BScos . 所以,此过程中磁通量的变化量为 2 1BScos BSsin BScos sin 【答案】1 1BSsin 2BScos 2 BScos sin 1解答该类题目时,要留意磁感线是从平面

4、的哪一面穿入的2当规定从某一面穿入的磁通量为正值时,就从另一面穿入的就为负值,然后依据求代数和 的方法求出磁通量的变化 磁通量是有正、负的标量 3精确地把初、末状态的磁通量表示出来是 例 2 如选项图所示, A中线圈有一小缺口, B、D中匀强磁场区域足够大, C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某始终径的正上方其中能产生感应电流的是 【解析】图 A 中线圈没闭合,无感应电流；图B中闭合电路中的磁通量增大,有感应电流；图 C 中的导线在圆环的正上方,不论电流如何变化,穿过线圈的磁感线都相互抵消,磁通量恒为零,也无电流；图D中回路磁通量恒定,无感应电流故此题只有选项B 正确【答案】B 判定电路中是否

5、产生感应电流,关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化对于C图中就必需要弄清晰通电直导线的磁感线分布情形,而对于立体图,往往仍需要将立体图转换为平面图,如转化为俯视图、侧视图等迁移应用 2. 如图 414 所示,在竖直向下的匀强磁场中,有一闭合导体环,环面与磁场垂直当导体环在磁场中完成下述运动时,可能产生感应电流的是 图 414 A导体环保持水平在磁场中向上或向下运动 C导体环以垂直环面、通过环心的轴转动B导体环保持水平向左或向右加速平动 D导体环以一条直径为轴,在磁场中转动【解析】只要导体环保持水平,无论它如何运动,穿过环的磁通量都不变,都不会产生感应电流,只有导体围绕通过直径的轴在磁场中

6、转动时,穿过环的磁通量转变,才会产生感应电流, D项正确【答案】D 合解题方略导体切割磁感线产生感应电流的判定例 3 如图 415 所示,在匀强磁场中的矩形金属轨道上,有等长的两根金属棒 ab 和cd,它们以相同的速度匀速运动,就 图 415 A断开开关 K,ab 中有感应电流 B闭合开关 K,ab 中有感应电流C无论断开仍是闭合开关K,ab 中都有感应电流 D无论断开仍是闭合开关K,ab 中都没有感应电流【规范解答】两根金属棒 ab 和 cd 以相同的速度匀速运动,如断开电键 K,两根金属棒与导轨构成的回路中磁通量无变化,就回路中无感应电流,应选项 A、C错误；如闭合电键K,两根金属棒与导轨

7、构成的回路中磁通量发生变化,就回路中有感应电流,故 B 正确, D错误【答案】B 不管是哪种方式引起了导体回路中磁通量发生了变化,都会产生感应电流 ,如在此题中,穿过 ab 和 cd 组成的回路磁通量不变化, 但穿过 abfe 和 cdfe 两个回路的磁通量发生了变化3 楞次定律 本节学问是电学中的重点学问,也是高考考查的热点；1. 基本学问 1 试验探究将螺线管与电流计组成闭合回路,如图 431,分别将 N极、S 依据右手螺旋定就就 极插入、抽出线圈,如图 432 所示,记录感应电流方向如下：能判定感应电流的磁场方向；试验图 431 甲乙丙丁图 432 线圈内磁通量增加时的情形图号磁场方向感

8、应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针 俯视 向上乙向上顺时针 俯视 向下线圈内磁通量削减时的情形图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针 俯视 向下丁向上逆时针 俯视 向上归纳结论当线圈内磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加；当线 圈内磁通量削减时,感应电流的磁场与原磁场方向相同,阻碍磁通量的削减2 楞次定律 : 感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量 的变化2、基本学问：右手定就 1 内容：伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在 同一个平面内；让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指

9、的方向就是感应电流的方向2 适用范畴：右手定就适用于闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的 情形摸索判定 1 右手定就只适用于导体切割磁感线产生感应电流的情形 2 使用右手定就时必需让磁感线垂直穿过掌心 3 任何感应电流方向的判定既可使用楞次定律,又可使用右手定就 【提示】：左手定就用于判定安培力和洛伦兹力的方向,右手定就用于判定闭合电路的部 . 分导体切割磁感线时产生的感应电流方向,安培定就用于判定电流的磁场方向【问题导思】1楞次定律中,“ 阻碍” 是否就是阻挡的意思？1弄清“ 阻碍” 的几个层次谁阻碍谁阻碍什么如何阻碍结果如何感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场 原磁场 的磁

10、通量的变化阻碍的是磁通量的变化,而不是阻碍磁通量本身 当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场 磁通量削减时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,即“ 增反减同”阻碍并不是阻挡,只是延缓了磁通量的变化,这种变化将连续进行2. “ 阻碍” 的表现形式增反减同 就磁通量而言,感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化来拒去留 由于相对运动导致的电磁感应现象,感应电流的成效阻碍相对运动电磁感应致使回路面积有变化趋势时,就面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁 增缩减扩 通量的变化例 1 2022 银川高二检测 在电磁感应现象中,以下说法中错误选项 A感应电流的磁场总是阻碍原先磁场

11、的变化 B闭合线框放在变化的磁场中肯定能产生感应电流 C闭合线框放在变化的磁场做切割磁感线运动,肯定能产生感应电流 D感应电流的磁场总是跟原先磁场的方向相反 1 产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化【审题指导】2 产生的感应电流总是阻碍原磁通量的变化【解析】由楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍的是原磁通量的变化,并不肯定与原磁场 方向相反,应选项 A 正确,选项 D错误；如闭合线框平行于磁场放置,就无论是磁场变化,仍是线框做切割磁感线的运动,穿过闭合线框的磁通量都不变,都不会有感应电流产生,所以选项 B、C均错应选 B、C、D.【答案】BCD 例 2、依据楞次定律可知感应电流的磁场

12、肯定 A阻碍引起感应电流的磁通量B与引起感应电流的磁场反向C阻碍引起感应电流的磁通量的变化D与引起感应电流的磁场方向相同【解析】感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化,而不是阻碍磁通量,它和引起感应电流的磁场可以同向,也可以反向应选 C.【答案】C 【问题导思】应用楞次定律时,涉及到了三个因素：磁通量的变化、磁场方向、感应电流方向,只要知道了其中任意两个因素,就可以判定第三个因素特殊提示：判定感应电流方向时留意的要点可概括为四句话：“ 明确增减和方向,增反减同莫相忘；安培定就来判定,四指围绕是流向”【问题导思】对右手定就的懂得和应用1右手定就与楞次定律的区分与联系楞次定律 右手定就讨论

13、闭合回路的一部分, 即做切割磁感整个闭合回路对象 线运动的导体区适用 只适用于导体在磁场中做切割磁别 各种电磁感应现象范畴 感线运动的情形对于磁感应强度随时间变化而 对于导体棒切割磁感线产生的电应用产生的电磁感应现象较便利 磁感应现象较便利联系 右手定就是楞次定律的特例例 3 如图 435 所示,光滑平行金属导轨 PP 和 QQ 都处于同一水平面内,P 和 Q之间连接一电阻 R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中现在垂直于导轨放置一根导体棒MN,用一水平向右的力 F 拉动导体棒 MN,以下关于导体棒 MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确选项 A感应电流方向是 NMB感应电流方向是 M

14、NC安培力方向水平向左 D安培力方向水平向右图 435 【审题指导】1 由于导体棒MN运动而产生感应电流 2MN 中产生了感应电流又受到磁场力的作用【解析】以导体棒 MN为讨论对象,所处位置磁场方向向下、运动方向向右由右手定就可知,感应电流方向是 NM；再由左手定就可知,安培力方向水平向左【答案】AC 左手定就和右手定就的因果关系1因动而生电右手定就2因电而受力左手定就4 法拉第电磁感应定律本节学问是高中物理的重点学问,也是高考的重点,既有单独考查,又有与其它学问的 综合考查 ；1. 基本学问 1 感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势2 法拉第电磁感应定律产生感应电动势的那部分导体相当于电源

15、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表达式： En t. 符号意义： n 是线圈匝数, t 是磁通量的变化率2探究沟通产生感应电动势的条件是什么？【提示】路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势 3、导线切割磁感线时的感应电动势不管电路是否闭合,只要穿过电1 磁场方向、导体棒与导体棒运动方向三者两两垂直时：EBlv. 2 如图 441 所示,导体棒与磁场方向垂直,导体棒的运动方向与导体棒本身垂直,但与磁场方向夹角为 时, EBlvsin_ .图 441 用法拉第电磁感应定律求出的是整个回路的感应电动势,而用 磁感线的那部分导体产生的电动势 .4、反电动势E

16、BLv 求的是回路中做切割1 定义：电动机转动时,由于切割磁感线,线圈中产生的减弱电源电动势作用的电动势2 作用：阻碍线圈的转动例 1 有一个 100 匝的线圈,其横截面是边长为 L0.20 m的正方形,放在磁感应强度 B0.50 T 的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直如将这个线圈横截面的外形在 5 s 内由正方形转变成圆形 横截面的周长不变 ,在这一过程中穿过线圈的磁通量转变了多少？磁通量的变化率是多少？线圈的感应电动势是多少？2 2 2 2【解析】线圈横截面是正方形时的面积 S1L 20.20 m4.0 10 m . 2 2穿过线圈的磁通量 1BS10.50 4.0 10 Wb2.0 10

17、Wb 截面外形为圆形时,其半径 r 4L/2 2L/ 2 2截面积大小 S2 2L/ 4/25 m 2穿过线圈的磁通量： 2BS20.50 4/25 Wb 255 10 Wb 23所以,磁通量的变化量 2 12.55 2.0 10 Wb5.5 10 Wb. 磁通量的变化率 t 5.5 1053 Wb/s1.1 10 3 Wb/s. 感应电动势为： En t 100 1.1 103 V 0.11 V. 对 n 匝线圈,穿过 n 个电动势相同【答案】5.5 10 33 Wb 1.1 10 Wb/s 0.11 V 磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率,三者均与线圈的匝数无关每一匝线圈的磁通量的变化

18、率都相同,每一匝线圈的电动势都相等,相当于的电源串联, 即感应电动势的大小与匝数n 有关例 2 如图 446 所示,水平放置的平行金属导轨相距l 0.50 m,左端接一电阻 R0.20 ,磁感应强度 B0.40 T 的匀强磁场,方向垂直于导轨平面导体棒 ab 垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽视不计,当 向右匀速滑动时,求：ab 以 v4.0 m/s 的速度水平1ab 棒中感应电动势的大小； 2 回路中感应电流的大小；3ab 棒中哪端电势高； 4 维护 ab 棒做匀速运动的水平外力 F 的大小图 446 【解析】依据法拉第电磁感应定律,ab 棒中的感应电动势为（1

19、）EBlv 0.40 0.50 4.0 V 0.80 V. 2 感应电流的大小为 I E R0.80 0.20 A4.0 A. 3ab 相当于电源,依据右手定就知,a 端电势高4ab 棒受安培力 F BIl 0.40 4.0 0.50 N 0.8 N 由于 ab 以 v4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动,故外力的大小也为 0.8 N. 【答案】10.80 V 24.0 A 3a 端高40.8 N 例 3. 如图 449 所示,一个 50 匝的线圈的两端跟R99 的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是20 cm 2,电阻为 1 ,磁感应强度以100 T/s 的变化率匀称减小

20、在这一过程中,通过电阻 R的电流为多大？图 449 【解析】由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为0.1 En t n B tS50 100 20 104 V 10 V 由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为I E Rr10 991 A0.1 A. 【答案】5 电磁感应现象的两类情形1. 基本学问电磁感应现象中的感生电场 1 感生电场：磁场变化时在空间激发的一种电场,2 感生电动势：由感生电场产生的感应电动势,它的方向与感生电场的方向相同,与 感应电流的方向相同3 感生电动势中的非静电力：就是感生电场对自由电荷的作用力【提示】变化的磁场四周肯定存在感生电场,与是否存在闭合回路无关. 2.

21、基本学问电磁感应现象中的洛伦兹力 1 成因 导体棒做切割磁感线运动时, 导体棒中的自由电荷随棒一起定向运动,并因此受到洛伦兹力2 动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势3 动生电动势中的非静电力：与洛伦兹力有关2感生电动势与动生电动势的对比 感生电动势 动生电动势产生缘由磁场的变化导体做切割磁感线运动移动电荷的非感生电场对自由电荷的电导体中自由电荷所受洛伦兹力沿静电力场力导体方向的分力回路中相当于电源的部分处于变化磁场中的线圈部做切割磁感线运动的导体分方向判定由楞次定律判定通常由右手定就判定,也可由楞方法次定律判定大小运算由 En t 运算通常由 EBlvsin 运算,方法也可由 En t

22、 运算例 1 以下说法中正确选项 A动生电动势的产生与洛伦兹力有关B由于洛伦兹力对运动电荷始终不做功,所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关C动生电动势的方向可以由右手定就来判定D导体棒切割磁感线产生感应电流,受到的安培力肯定与受到的外力大小相等、方向相反【解析】由动生电动势产生缘由知 A 对 B 错, C 正确；只有在导体棒做匀速切割时,除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反,做变速运动时不成立,故 D错误【答案】AC 图 458 例 22022 北京高考 如图 458 所示,在磁感应强度为 B、方向垂直纸面对里的匀强磁场中,金属杆 MN在平行金属导轨上以速度 v 向右匀速滑动, M

23、N中产生的感应电动势为E1；如磁感应强度增为 2B,其他条件不变, MN中产生的感应电动势变为 E2. 就通过电阻 R 的电流方向及 E1 与 E2之比 E1E2 分别为 Aca,2 1 Bac,2 1Cac,1 2 D ca,1 2 【解析】金属杆垂直平动切割磁感线产生的感应电动势 EBlv ,判定金属杆切割磁感 线产生的感应电流方向可用右手定就由右手定就判定可得,电阻 R上的电流方向为 ac,由 EBlv 知,E1Blv ,E22Blv ,就 E1E212,应选项 C正确【答案】C 6 自感 本节学问属于电磁感应规律的应用,也是后续学问的基础,在高考中被考查到的几率不 高,题目难度不大,题

24、型一般为挑选题 . 1. 基本学问 当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象产生的电动势叫做自感电动势2、自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化方向：当原先的电流增大时,自感电动势与原先电流方向相反；当原先的电流减小时,自感电动势与原先电流方向相同 . 3. 自感系数和磁场的能量1 自感系数自感电动势的大小 单位：亨利,符号： H. EL I t ,其中 L 是自感系数,简称自感或电感打算线圈自感系数大小的因素线圈的大小、外形、圈数,以及是否有铁芯等3、磁场的能量 线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源的能量输送给线圈,储存在磁场中线圈中电流减小时,

25、线圈中的能量释放出来转化为电能4探究沟通：在演示断电自感时,开关断开后小灯泡并不立刻熄灭；【提示】线圈中有电流时,线圈就具有了磁场能,断开开关后,线圈相当于电源,线圈 中所储存的磁场能转化为电能,给灯泡供应能量,这一现象并不违反能量守恒定律 . 5、对自感现象的懂得 1 对自感现象的懂得：自感现象是一种电磁感应现象,遵守法拉 第电磁感应定律和楞次定律2 对自感电动势的懂得 产生缘由：通过线圈的电流发生变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化,因而在原线 圈上产生感应电动势自感电动势的方向：当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时,自感电动势的方向与原电流方向相同 即：增反减同

26、 自感电动势的作用：阻碍原电流的变化,而不是阻挡,原电流仍在变化,只是使原电 流的变化时间变长,即总是起着推迟电流变化的作用图 461 例 1 如图 461 所示的电路中,电源电动势为E,内阻 r 不能忽视 R1和 R2是两个定值电阻, L 是一个自感系数较大的线圈开关 S原先是断开的,从闭合开关 S到电路中电流达到稳固为止的时间内,通过 R1的电流 I1 和通过 R2的电流 I2的变化情形是 AI 1开头较大而后逐步变小 CI 2开头很小而后逐步变大BI 1 开头很小而后逐步变大 DI 2 开头较大而后逐步变小【审题指导】解答此题应把握以下两点：1 电流变化时,电感线圈对电流的变化有阻碍作用

27、2 电流稳固时,电感线圈相当于一段导线的作用【解析】闭合开关 S 时,由于 L 是一个自感系数较大的线圈,产生反向的自感电动势阻碍电流的变化, 所以开头 I 2 很小,随着电流达到稳固, 自感作用减小, I 2 开头逐步变大 闭合开关 S 时,由于线圈阻碍作用很大,路端电压较大,随着自感作用减小,路端电压减小,所以 R1 上的电压逐步减小,电流逐步减小,故 A、C正确【答案】AC 例 2、如图 462 所示, R为定值电阻,电感 L 的值很大,电源内阻不行不计,A、B是完全相同的两只灯泡,当开关 S 闭合时,以下判定正确选项（）图 462 A灯 A比灯 B先亮,然后灯 A 熄灭 B灯 B比灯

28、A先亮,然后灯 B逐步变暗C灯 A与灯 B一起亮,而后灯 A 熄灭 D灯 A与灯 B一起亮,而后灯 B熄灭【解析】开关 S闭合时, B 灯立刻亮, A 灯由于电感 L 的自感作用,将逐步变亮由于总电流逐步变大,路端电压变小,B灯逐步变暗,选项 B符合要求【答案】B 特殊提示电流减小时,自感线圈中电流大小肯定小于原先所通电流大小,自感电动势可能大于原电源电动势例 3、一个线圈的电流在 0.001 s 内有 0.02 A 的变化,产生 50 V 的自感电动势,求线圈的自感系数假如这个电路中的电流的变化率变为40 A/s ,自感电动势又有多大？【解析】1 由 ELL I t ,得 LEL t50 0

29、.001 0.02 H2.5 H. 2E L I t 2.5 40 V 100 V. 【答案】12.5 H 2100 V 图 4617 6如图 4617 所示的电路中,电流表的内阻不计,电阻 R12.5 , R27.5 ,线圈的直流电阻可以忽视闭合开关 S 的瞬时,电流表读数 I10.2 A,当线圈中的电流稳固后,电流表的读数 I 20.4 A ,试求电池的电动势和内阻E【解析】闭合开关 S的瞬时,R1和 R2串联接入电路,由闭合电路欧姆定律得 I 1R1R2rE电路稳固后, R2被短路,由闭合电路欧姆定律得 I 2R1r联立解得 E3 V r 5 . 【答案】3 V 5 图 4618 7、涡

30、流1. 基本学问： 涡流 1 概念：由于电磁感应,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流2 特点：整块金属的电阻很小,涡流往往很强,产生的热量很多3 应用涡流热效应的应用：如真空冶炼炉涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门2摸索判定 1 通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流的产生 2 变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流【问题导思】1涡流的产生 涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象,当导体处在变化的磁场中,或者导体在非匀强 磁场中运动时,导体内部可以等效成许很多多的闭合电路,当穿过这些闭合电路的磁通量变 化时,在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流,即导体内部产生了涡流2涡流的防止和利用 1 为了

31、削减涡流,变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成 的而是用薄薄的硅钢片叠合而成特殊提示 : 1涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电磁感应定律2磁场变化越快 B t 越大 ,导体的横截面积涡流就越大1以下关于涡流的说法中正确选项 S越大,导体材料的电阻率越小,形成的A涡流跟平经常见的感应电流一样,都是由于穿过导体的磁通量变化而产生的B涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流C涡流有热效应,但没有磁效应D在硅钢中不能产生涡流【解析】涡流本质上是感应电流,是导体自身构成回路,在穿过导体的磁通量变化时产生的,所以 A 对,B错涡流不仅有热效应,同其他电流一样也有磁效应,C错硅

32、钢电阻率大,产生的涡流较小,但仍能产生涡流,D错【答案】A 2以下做法中可能产生涡流的是 A把金属块放在匀强磁场中B让金属块在匀强磁场中匀速运动C让金属块在匀强磁场中做变速运动 D把金属块放在变化的磁场中【解析】涡流就是整个金属块中产生的感应电流,所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件,即穿过金属块的磁通量发生变化而 A、B、C中磁通量不变化,所以 A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,所以 D正确【答案】D 3、变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,而不是采纳一整块硅钢,这是由于A增大涡流,提高变压器的效率B减小涡流,提高变压器的效

33、率C增大铁芯的电阻,以产生更多的热量 D增大铁芯的电阻,以减小发热量【解析】磁场变化越快, 感应电动势越大, 因而涡流也就越强 涡流能使导体发热 变 压器的铁芯是一组相互绝缘的薄片,以降低涡流强度,从而削减能量损耗,提高变压器的效率【答案】BD 第五章交变电流教学位置 : 本节学问是电学的基础,在高考中尽管很少直接命题,但它是物理的最基本 学问；1. 基本学问 :1 交变电流： 大小和方向都随时间做周期性变化的电流2 直流：方向不 随时间变化的电流3 交变电流的产生方法 : 闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动中性面：线圈平面与磁场垂直的位置 2摸索判定 1 沟通电源没有正负极之分【提

34、示】线圈平面与磁场垂直的位置,即为中性面位置,在此位置磁通量最大,线圈的感应电动势和感应电流为零 . 1. 基本学问 : 交变电流的变化规律 1 正弦式交变电流 定义：按正弦规律变化的交变电流,简称正弦式电流函数和图象 函数 图象瞬时电动势：eEmsin t瞬时电压：uUmsin_ t瞬时电流：i I msin t注：表达式中Em、Um、I m分别是电动势、电压和电流的峰值,而e、u、i 就是这几个量的瞬时值2摸索判定 1 线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的沟通电是正弦沟通电 【提示】交变电流的大小不肯定变化,如方形波电流,它与直流电的最大区分是方向发生 周期性的变化3中性面：线圈平面垂直于

35、磁感线时,线圈中的磁通量最大,而此时线圈中的电流为零,这一位置叫中性面 从上面分析可知,线圈平面经过中性面时,电流方向就发生转变,线圈 绕转轴转一周经过中性面两次,因此感应电流方向转变两次特殊提示 1矩形线框在匀强磁场中匀速转动,仅是产生交变电流的一种形式,但不是唯独 方式2线圈平面与中性面重合时, SB, 最大, t 0,e0,i 0,电流方向将发生转变3线圈平面与中性面垂直时,S B, 0, t 最大, e 最大, i 最大,电流方向不变例 1 在沟通电产生的试验中,关于中性面,以下说法正确选项 A此时线圈各边都不切割磁感线,感应电流等于零 B磁感线垂直于该时刻的线圈平面,所以磁通量最大,

36、磁通量的变化率为零 C线圈平面每次经过中性面时,感应电流的方向肯定会发生转变 D线圈平面处于跟中性面垂直的位置时,磁通量的变化率最大,感应电动势、感应电流均最大,电流方向不变【审题指导】解答此题时应留意把握以下两点：1 线圈位于中性面时,各边均不切割磁感线2 线圈垂直于中性面时,两边恰好垂直切割磁感线【解析】在中性面时,切割磁感线的两边的速度与磁感线平行,不切割磁感线,电动势、电流为零, A 对；在中性面时,不切割磁感线, 磁通量的变化率为零,磁通量最大,B对；线圈每经过一次中性面,电流方向转变一次,C 对；在垂直于中性面时,切割磁感线的两边速度与磁感线垂直, t 最大,电动势、电流最大,D对

37、【答案】ABCD 对于交变电流产生过程中各物理量的变化情形分析,应抓住中性面这个关键位置及各物理量的情形,特殊要留意的是此时刻穿过线框平面的磁通量虽最大,但磁通量的变化率却最小,等于零,电动势等于零,电流等于零例 2、如图 515 所示为演示交变电流产生的装置图,关于这个试验, 正确的说法是 图 515 A线圈每转动一周,指针左右摇摆两次B图示位置为中性面,线圈中无感应电流C图示位置ab 边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零【解析】线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生呈周期性变化的交变电流,线圈经过中性面时电流转变方向,线圈每转动一周,有两次通过中性面,电流方向转

38、变两次,指针左右摇摆一次线圈处于图示位置时,ab 边向右运动, 由右手定就 ,ab 边的感应电流方向为ab；线圈平面与磁场方向平行时,ab、cd 边垂直切割磁感线,线圈产生的电动势最大,也可以这样认为,线圈处于竖直位置时,磁通量为零,但磁通量的变化率最大【答案】C特殊提示 1、如线圈从中性面开头计时,eEmsin t. 如线圈从位于与中性面垂直的位置开始计时, eEmcos t ,所用瞬时值表达式与开头计时的位置有关2 描述交变电流的物理量 1. 基本学问：周期和频率1 周期 交变电流完成一次周期性变化所需的时间,用T表示,单位是秒 2 频率 交变电流在 1s 内完成周期性变化的次数,用 f

39、表示,单位是赫兹,符号 Hz.3 二者关系： T1 f或 f 1 T. 3探究沟通：某交变电流的瞬时表达式为 i 10 sin 100 tA ,如何确定其交变电流的周期和频率【提示】由表达式可先确定线圈的角速度 100 ,又 2 T2 f ,故 T0.02 s ,f 50 Hz. 2、基本学问：峰值和有效值1 峰值 定义： 交变电流的电压、电流所能达到的最大数值应用： 电容器所能承担的电压要小于沟通电压的峰值2 有效值 定义：使交变电流和恒定电流通过大小相同的电阻,假如在沟通的一个周期内,产生的热量相等,那么这个恒定电流的电流、电压,叫做这个沟通的有效值3 关系：对于正弦交变电流,有效值I=I

40、m0.707U m0.707 Um22I 、U与峰值 I m、Um之间的关系：2摸索判定 1 我国民用交变电流,照明电压为 220V和动力电压 380V都是指有效值 3探究沟通运算有效值时应留意只有正弦式电流才能用I=Im的关系2综合解题方略交变电流的图象问题 例 1 2022 哈尔滨六中高二检测 如图 526 是某沟通发电机产生的交变电流的图 象,依据图象可以判定 图 526 A此交变电流的频率为 5 Hz B该交变电流的电压瞬时值的表达式为u12sin 10 tVC将标有“12 V 3 W” 的灯泡接在此沟通电源上,灯泡可以正常发光D图象上对应的 0.1 s 时刻,发电机中的线圈刚好转至中

41、性面【解析】由图象可知,交变电流的周期 T0.2s ,交变电压的最大值 Um12 V,所以此交变电流的频率 f 1/T5 Hz,角速度 2 /T 10 rad/s ,交变电压瞬时值的表达式 uUmsin t 12sin 10 tV ,选项 A、B 均正确；标有“12 V 3 W” 的灯泡正常发光时其两端电压的有效值为 12 V,而交变电压有效值 UUm/ 26 2V,所以灯泡不能正常发光,选项 C错误；图象上对应的 0.1 s 时刻,交变电压瞬时值为零,穿过发电机中的线圈的磁通量最大,发电机中的线圈刚好转至中性面,选项 D正确【答案】ABD 通过交变电流的图象可获得的信息：（1）交变电流的周期

42、 可运算频率 （ 2）交变电流的最大值 可运算有效值 （3）任一时刻交变电流的瞬时值（4）依据最大值和角速度可写出瞬时值表达式例 2、如图 527 是一个正弦式交变电流的图象,以下说法正确选项 图 527 A周期是 0.2 s ,电流的峰值是 10 AB周期是 0.15 s ,电流的峰值是 10 A C频率是 5 Hz,电流的有效值是 10 AD频率是 0.2 Hz ,电流的有效值是 7.07 A 【解析】由图象可知 T0.2 s,Im10 A,故频率 f 1 T5 Hz,I I m 25 2 A7.07 AA 正确, B、C、D错误【答案】A 3 变压器本节学问是高中电学的基础,在历年高考中

43、都被考查到,既有直接命题,也有与其他学问的综合命题,题目难度一般为中等,学习本节学问时要引起足够重视 . 1. 变压器的构造和原理1 构造：变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,与沟通电源连接的线圈叫原线圈（初级线圈）,与负载连接的线圈叫副线圈（次级线圈）2 原理：互感现象是变压器的工作基础,由于原线圈中电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化变化的磁场在副线圈中产生感应电动势2、抱负变压器： 1 没有能量缺失的变压器2 原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的匝数之比,即n 1:U1=n 1U2n 23、抱负变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比,即U1=；U2n 2【提示】原、

44、副线圈的瞬时电压与匝数不成正比；4、抱负变压器的特点 1 变压器铁芯内无漏磁； 2 原、副线圈不计内阻,即不产生焦耳热 （3）电动势关系： 由于互感现象, 且没有漏滋, 原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的 t ,依据法拉第电磁感应定律有 E1n1 t ,E2n2 t ,所以 E E 12 = n n 12（4）电压关系：由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压 U1E1,副线圈两端的电压 U2E2,所以 U 1= n 1,当有多个副线圈时,就有：U 1= U 2 U 3gggU 2 n 2 n 1 n 2 n 3（5）功率关系：对于抱负变压器,不考虑能量缺失,P 入P 出特殊提示 1由于

45、抱负变压器不计一切电磁能量缺失,因此,抱负变压器的输入功率等于输出功率实际变压器 特殊是大型变压器 一般可以看成抱负变压器2据U1=n 1知,当 n2n1 时, U2U1,这种变压器称为升压变压器,当n2n1 时, U2U1,这U2n2种变压器称为降压变压器3对于公式U1=n 1,无论副线圈一端是空载仍是负载,此公式都是适用的U2n 2例 1 2022 黄冈中学高二检测 一抱负变压器原、 副线圈匝数比 n1n2115. 原线圈与正弦交变电源连接, 输入电压 U如图 542 所示副线圈仅接入一个10 的电阻就 图 542 A流过电阻的电流是 20 AB与电阻并联的电压表的示数是 100 2 V C经过 1 分钟电阻发出的热量是 6 10 3 JD变压器的输入功率是 1 10 3 W 【审题指导】解答此题时应把握以下三点：1 正弦交变电流峰值与有效值的关系2 变压器原、副线圈电压与匝数的关系运算3 电流表示数,电热和功率需用交变电流有效值U m【解析】由电压的有效值和最大值的关系得 U1220 V依据抱负变压器电压与匝 2数的关系 U U 1 2 n n 1 2 得 U 2 n n 2 1 U 15 11 220 V100 V,故电压表的示数是 100 V,B 错误；I 2U