《新教材变化解读及考法剖析》-高中物理选择性第2章电磁感应

《新教材变化解读及考法剖析》高中物理选择性必修第二册第2章电磁感应《新教材变化解读及考法剖析》高中物理选择性必修第二册第2章电磁感应新教材物理选择性必修第二册变化解读主题增加、删除及调整原因分析安培力与洛伦兹力“会计算安培力的大小”调整为“会计算匀强磁场中安培力的大小”使安培力大小的计算明确要求在匀强磁场中电磁感应“理解法拉第电磁感应定律”调整为“通过实验，理解法拉第电磁感应定律”中学生对法拉第电磁感应定律的理解必须建立在实验的基础上，故明确提出对实验的要求交变电流“知道交变电流，能用函数表达式和图像描述交变电流”调整为“通过实验，认识交变电流，能用公式和图像描述正弦交变电流”强调实验的作用，描述中“公式”比“函数表达式”更准确删除“通过实验，了解电容器和电感器对交变电流的导通的阻碍作用”限于课时，对此部分不作要求增加了“了解发电机和电动机工作过程中的能量转化”强调应用意识电磁振荡与电磁波增加“认识电磁普在人类生活和社会发展中的作用”删除多条具体内容中类似“在人类生活中社会中的作用”，统一在上位概念“电磁学”里体现增加了“初步了解场的统一性和多样性，体会物理学对统一性的追求”加强物理观念中“物质观”的教学，体会物理中对统一理论基本目标的追求增加了“通过实验，了解电磁振荡”电磁振荡是比较抽象的概念，实验可帮助学生更好地理解电磁振荡的产生删除了“了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用”电磁波的应用在具体内容中有要求，“在经济、社会中的作用”放在电磁学中的统一说传感器增加“用传感器设计并制作简单的自动控制装置”学生实验强调这部分内容动手实践的作用新教材特点1、突出核心素养理念，培养全面发展人才新教材从物理观念的培养、科学思维的体现、科学探究的设计、态度责任的体现等方面突出核心素养理念，培养全面发展人才。2、考虑学生认知特点，优化教科书结构新教材从学生认知水平及物理学科特点两方面出发，在学生合理的认知水平发展下学习物理概念、规律，形成物理观念，发展探究能力；在整体的结构安排上，遵从人们认识事物“先现象，后本质”的一般规律。3、联系实际突出STSE的思想新教材从问题引入、分析的实例、概念和规律的应用、练习和习题、多个方面来贯彻联系实际的原则，突出科学（Science），技术（Technology），社会（Society），环境（Environment）相互联系的思想。教材除了在正文的安排中尽可能注意物理知识与生活、技术、社会的联系，还特意设置了STSE栏目，介绍、探讨科学技术与社会之间相互关联的问题。4、关注社会发展反映我国科技进步内容的选择上，一是在学习经典内容时，新教材多用当代人生活的实例；二是尽可能反映新科学、技术的发展，使教科书有时代气息。5、注重基础，兼顾差异新教材以概念规律的学习为载体打好基础，注重核心素养的培养；内容的设计上体现了一些弹性：设置“拓展学习”栏、章后设置A、B两组习题（A组习题对应《课程标准》中必修内容的要求，B组比《课程标准》中必修内容略有超出，供学有余力的学生选做）。新教材物理选择性必修第二册《第2章电磁感应》变化解读【变动1】实验：探究影响感应电流方向的因素，这个实验由演示实验改成了学生实验。1．某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。（1）首先按图甲①所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图甲②所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是。A.检查电流计测量电路的电流是否准确B.检查干电池是否为新电池C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系（2）接下来，用图乙所示的装置做实验。图乙中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿（选填顺时针或逆时针）方向。（3）下表是该小组设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，请帮助该小组完成，填入表中的横线上（选填竖直向上或竖直向下）。操作N极朝下插入螺线管从上往下看的平面图（B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场）原磁场通过螺线管磁通量的增减增加感应电流的方向沿逆时针方向感应电流的磁场B′的方向2．(1)如图所示为探究“感应电流方向的规律”实验装置，下列电表中最适合该实验的是(填字母)。(2)某同学用如图所示可拆变压器，探究线圈两端电压与匝数的关系，输入输出如图所示．将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，小灯泡的亮度将(填“变亮”“变暗”或“不变”)。该同学利用该装置进一步探究电容器对交变电流的影响，他将开关打到2，小灯泡发光，现增大输入端的交流电源频率，小灯泡的亮度将(填“变亮”“变暗”或“不变”)。3．在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中：（1）①某同学用通电螺线管代替条形磁铁进行如下实验操作：A.将灵敏电流计直接与电池两极相连，检测灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系；B.按图接好电路；C.把原线圈放入副线圈中，接通、断开电键观察并记录灵敏电流计指针偏转方向；D．归纳出感应电流的方向与磁通量变化的关系。其中错误之处是、。

②已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成图8所示电路，条形磁铁的磁极、运动方向及灵敏电流计的正负接线柱和指针偏转方向均如图所示，试画出螺线管上导线的绕向。【变动2】把旧教材“电磁感应规律的应用”的中“动生感动势”这部分知识别整合到“导体切割磁感线时的感应电动势”。知识更为紧凑。4．如图所示是铜制圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平固定的转轴上，它的边缘正好在两磁极之间（磁板未画出;磁场方向和铜盘盘面垂直），两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。设铜盘沿顺时针方向（从左向右看）匀速转动，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，关于通过电阻R的电流，下列说法正确的是（）A．正弦式交变电流B．恒定电流，电流方向从上向下通过电阻RC．恒定电流，电流方向从下向上通过电阻RD．电流大小不断变化，电流方向从下向上通过电阻R5．在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B=0.2T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l=0.4m，如图所示，框架上放置一质量为0.05kg、接入电路的电阻为1Ω的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计。若cd杆在水平外力的作用下以恒定加速度a=2m/s2由静止开始向右沿框架做匀变速直线运动，则：（1）在5s内，回路产生的平均感应电动势是多大？（2）第5s末，回路中的电流是多大？（3）第5s末，作用在cd杆上的水平外力大小为多少？6．如图甲所示，ACD是固定在水平面上的半径为2r、圆心为O的金属半圆弧导轨，EF是半径为r、圆心也为O的半圆弧，在半圆弧EF与导轨ACD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，B随时间t变化的图象如图乙所示．OA间接有电阻P，金属杆OM可绕O点转动，M端与轨道接触良好，金属杆OM与电阻P的阻值均为R，其余电阻不计。（1）0～t0时间内，OM杆固定在与OA夹角为θ1＝的位置不动，求这段时间内通过电阻P的感应电流大小和方向；（2）t0～2t0时间内，OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动，2t0时转过角度θ2＝到OC位置，求电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q。【变动3】把旧教材“电磁感应规律的应用”的中“电磁感应现象中的感生电场”这部分知识别整合到“涡流、电磁阻尼和电磁驱动”。知识更为紧凑。7．如图甲，N=200匝的线圈，横截面积是S=0.01m2，线圈两端A、B与一个理想电压表相连。线圈中有垂直纸面向里的磁场，磁场的磁感应强度按图乙规律变化，则（）A．电压表的示数是8VB．感应电流的方向为A流向BC．A点电势低于B点电势D．感应电流的方向为B流向A8．如图甲所示，竖直放置的通电直导线A和圆形导线B位于同一平面内。导线A中通入如图乙所示的电流，以竖直向上为电流的正方向。下列说法中正确的是（）A．时刻B中没有感应电流B．时刻A、B间安培力为零C．时刻B中的感应电流方向与时刻的相反D．时间内B中的感应电流大小和方向都不变9．一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈位于纸面内，如图甲所示．现令磁感应强度值B随时间t变化，先按图乙所示的Oa图线变化，后来又按bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则（）A．E1>E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B．E1<E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向C．E1<E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向D．E2=E3，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向【变动4】新教材“互感和自感”对演示实验要求有所提高。10．如图甲、乙电路中，电阻R、电感线圈L的电阻均和灯泡A的电阻相等。关于灯泡的亮、暗变化情况，下列说法中正确的是（）A．在电路甲中，闭合开关S后，A灯将逐渐变亮B．在电路乙中，闭合开关S后，A灯将逐渐变亮C．在电路甲中，断开开关S后，A灯将先变得更亮，然后逐渐变暗D．在电路乙中，断开开关S后，A灯将先变得更亮，然后逐渐变暗11．小王同学用如图甲所示电路研究电磁感应现象，小李同学用如图乙所示电路研究自感现象。（1）小王同学实验时发现，闭合开关时，电流表指针向左偏转。电路稳定后，若向右移动滑片，此过程中电流表指针将向（选填“左”或“右”）偏转，实验结束后，未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的。（2）小李同学用图乙中（1）（2）两个电路研究通电自感和断电自感现象，图中L是一带铁芯的线圈，直流电阻忽略不计，A、B是额定电压为1.5V的灯泡，直流电源为一节新的干电池。两电路电键S闭合后，会看到：小灯泡A将（选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”），小灯泡B将（选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮，然后慢慢熄灭”）；S断开后，小灯泡A将（选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”），S断开后，小灯泡B将（选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下，然后熄灭”）。12．（1）在研究自感现象时，自感系数较大的线圈一般都有直流电阻，某同学利用如图（1）所示的电路采用伏安法测定线圈的直流电阻，在实验测量完毕后，将电路拆去时应。A．先断开开关S1B．先断开开关S2C．先拆去电流表

D．先拆去电阻R（2）图（2）所示是该同学研究自感现象的实验电路图，并用电流传感器显示出在t=1×103s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流（如图（3）所示）。已知电源电动势E=6V，内阻不计，灯泡的阻值R1=6Ω，电阻R的阻值为2Ω。①线圈的直流电阻为Ω；②开关断开时，该同学观察到的现象是：。参考答案：1．C顺时针竖直向上【详解】(1)[1]电流从正接线柱流入就右偏，从负接线柱流入就左偏，从而确定电流的流入方向与指针偏转方向的关系。故选C。(2)[2]电流计指针向右偏转，说明感应电流从正接线柱流入电表，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）是沿顺时针方向。(3)[3]根据右手螺旋定则，感应电流的磁场B′的方向竖直向上。2．B变亮变亮【详解】（1）[1]本实验是探究“感应电流方向的规律”，结合感应电流产生的条件，当条形磁铁的运动，会导致闭合线圈内的磁通量变化，从而产生较小的感应电流，因此需要灵敏的电流计，因电流有正反方向，所以应选择B图的电流表。故选B。（2）[2]将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，根据原副线圈电压与其匝数成正比，当增大副线圈匝数，小灯泡的电压增大，那么小灯泡的亮度将变亮；[3]将开关打到2，小灯泡发光，根据容抗公式，现增大输入端的交流电源频率，通过电容器的电流更大，灯泡会变亮。3．A中电流计要串接保护电阻后接到电池上B中原副线圈位置换错了【分析】不能用导线直接把电源两极连接起来，否则会造成电源短路，损坏电源，应串联保护电阻再接到电源上，故A错误；原线圈应用小线圈，副线圈应用大线圈，故B错误。根据楞次定律判断出感应电流磁场方向，然后由安培定则判断出线圈的绕向，最后作图。【详解】（1）[1][2]A．将灵敏电流计直接与电池两极相连，会造成电源短路，损坏电源，电流计要串接保护电阻后接到电池上，故A操作错误；B．原线圈应该用小线圈，副线圈应用用大线圈，由图示电路图可知，原副线圈弄反了，故B操作错误。（2）[3]由图示可知，穿过螺线管的磁场方向向下，磁铁向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流磁场方向应向上，由安培定则可知，从上向下看，螺线管的绕向是沿逆时针方向，如下图所示4．C【详解】圆盘转动时，相当于半径切割磁感线，因为匀速转动，则产生恒定不变的感应电流，根据右手定则可知，D点相当电源的正极，则电流方向从下向上通过电阻R。故选C。5．（1）0.4V；（2）0.8A；（3）0.164N【详解】（1）金属杆5s内的位移金属杆5s内的平均速度故平均感应电动势（2）金属杆第5s末的速度此时回路中的感应电动势则回路中的电流（3）金属杆做匀加速直线运动，则又故6．（1）；感应电流方向为：A→O；（2）【详解】（1）0～t0时间内的感应电动势E1＝＝·S1其中＝S1＝·π（2r）2－πr2＝感应电流I1＝联立解得I1＝由楞次定律可判断通过电阻P的感应电流方向为：A→O。（2）t0～2t0时间内，OM转动的角速度为ω＝感应电动势为E2＝B0r其中＝又I2＝则电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q＝I22Rt0联立得Q＝7．AB【详解】A．由法拉第电磁感应定律得感应电动势为故A正确。BCD．由楞次定律可知，感应电流方向是逆时针方向，所以A点电势高，点电势低，感应电流的方向为A流向B，故B正确，CD错误。故选AB。8．BD【详解】A．导线A中电流变化产生磁场，时刻B中磁通量变化率不为零，根据产生感应电流的条件，所以B中有感应电流，故A错误；B．时刻A中电流为零，由安培力公式故A受到安培力为零，所以A、B间安培力为零，故B正确；C．时刻与时刻，A中电流的变化率相同，即B中磁通量的变化率相同，由楞次定律，所以两时刻B中感应电流的方向相同，故C错误；D．时间内，A中电流的变化率相同，即B中磁通量的变化率相同，由及和楞次定律可得，B中感应电流的大小和方向都不变，故D正确。.故选BD。9．BD【详解】由楞次定律可判断出I1沿逆时针方向，I2与I3均沿顺时针方向；由法拉第电磁感应定律可知由图知应有第1段中磁通量的变化率较小，而bc、cd两段中磁通量的变化率相同，故有E1＜E2=E3故选BD。10．AD【详解】A．在电路甲中，闭合开关S瞬间，L中电流要增大，就会产生自感电动势，阻碍电流的增大，所以电路甲中，闭合开关S后，灯泡将逐渐变亮，A正确；B．在电路乙中，闭合开关S瞬间，A灯将立即变亮，B错误；C．在电路甲中，断开开关时，L中电流要减小，就会产生自感电动势，相当于电源，自感电动势阻碍电流的减小，由于灯泡中的电流从原先的值开始逐渐减小，所以灯泡不会先变得更亮，C错误；D．在电路乙中，开关断开时，L相当于电源，由于L中原来的电流大于灯泡中原来的电流，则灯泡将先变得