物理选修3-2复习学案_(1)
人教版物理选修3-2同步学案全册
(103)4.1 划时代的发现【教学目标】1.关注电磁感应现象的发现过程,了解相关的物理学史。
2.知道电磁感应现象,感应电流的概念。
3.通过学习,了解法拉第等科学家们在探究过程中的失败和贡献,从中学习科学探究的方法和思想。
感悟科学、技术、社会的相互关系。
4.通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的。
培养学生正确的探究自然规律的科学态度和科学精神。
【预习任务】1.阅读教材“奥斯特梦圆‘电生磁’”内容,完成以下问题:(1)说说奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的?(2)电流磁效应的发现有何意义?2.阅读教材“法拉第心系‘磁生电’”,思考下列问题:(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考?法拉第持怎样的观点?(2)法拉第发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?3.法拉第把引起电流的原因概括为哪五种类型?【思考与讨论】1.你能将引起感应电流的五种类型进一步概括为两种情境吗?【自主检测】1.发现电流磁效应现象的科学家是___________,发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________,发现电磁感应现象的科学家是___________,发现电荷间相互作用规律的的科学家是___________。
2.下列现象中属于电磁感应现象的是【】A.磁场对电流产生力的作用B.变化的磁场使闭合电路中产生电流C.插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D.电流周围产生磁场【组内检查】法拉第把引起电流的原因概括为哪五种类型(104)4.2探究电磁感应的产生条件【教学目标】1.经历感应电流产生条件的探究活动,能结合实验对磁通量的变化进行定性和定量的判断。
能根据实验事实分析、归纳、总结产生感应电流的条件。
2.会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流。
3.通过现象,分析、归纳事物本质特征的思想方法。
认识到实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中的重要作用。
感悟物理学的高度概括性以及以最简洁的方式反映不深刻的本质的这一特点。
物理选修3-2人教版全册精品教案(70页)
第四章电磁感应4.1划时代的发现教学目标(一)知识与技能1.知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2.知道电磁感应、感应电流的定义。
(二)过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
(三)情感、态度与价值观1.领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2.以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点、难点教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这之前,科学研究领域存在怎样的历史背景?(2)奥斯特的研究是一帆风顺的吗?奥斯特面对失败是怎样做的?(3)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的?用学过的知识如何解释?(4)电流磁效应的发现有何意义?谈谈自己的感受。
学生活动:结合思考题,认真阅读教材,分成小组讨论,发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象教师活动:引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考?法拉第持怎样的观点?(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?法拉第面对失败是怎样做的?(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终,失败的原因是什么?(4)法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?之后他又做了大量的实验都取得了成功,他认为成功的“秘诀”是什么?(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?谈谈自己的体会。
高中物理选修3-2全册复习学案+模块测试(精品整理含答案)
高中物理选修3-2全册复习学案+模块测试第四章电磁感应知识网络电磁感应划时代的发现奥斯特梦圆“电生磁”,法拉第心系“磁生电”专题归纳专题一楞次定律的理解和应用1.楞次定律解决的是感应电流的方向问题,它涉及两个磁场——感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原来就有的磁场),前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系,而是前者“阻碍”后者“变化”的关系。
2.对“阻碍意义的理解”(1)阻碍原磁场的变化。
“阻碍”不是阻止,而是“延缓”,感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化,只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了,原磁场的变化趋势不会改变,不会发生逆转。
(2)阻碍的是原磁场的变化,而不是原磁场本身,如果原磁场不变化,即使它再强,也不会产生感应电流。
(3)阻碍不是相反,当原磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场同向,以阻碍其减小;当磁体远离导体运动时,导体运动方向将和磁体运动同向,以阻碍其相对运动。
(4)由于“阻碍”,为了维持原磁场的变化,必须有外力克服这一“阻碍”而做功,从而导致其他形式的能转化为电能,因而楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现。
3.运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”。
①明确原磁场:弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况。
②确定感应磁场:即根据楞次定律中的“阻碍”原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向。
③判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向。
(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中,有一类综合性较强的分析判断类问题,主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流,而此电流又处于磁场中,受到安培力作用,从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动。
【例题1】(多选)在光滑水平面上固定一个通电线圈,如图所示,一铝块正由左向右滑动穿过线圈,不考虑任何摩擦,那么下面正确的判断是()A.接近线圈时做加速运动,离开时做减速运动B.接近和离开线圈时都做减速运动C.一直在做匀速运动D.在线圈中运动时是匀速的解析:当铝块接近或离开通电线圈时,由于穿过铝块的磁通量发生变化,所以在铝块内要产生感应电流。
高中物理 模块复习课学案 新人教版选修3-2
模块复习课[核心知识回顾]一、应用楞次定律处理电磁感应问题的常用方法1.常规法:根据原磁场(方向及磁通量变化情况),应用楞次定律确定感应电流产生的磁场方向,利用安培定则判断出感应电流方向,利用左手定则判断导体受力和运动趋势.2.效果法:由楞次定律可知,感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因,根据“阻碍”的原则,直接对运动趋势做出判断.3.口诀法:即“增反减同,来拒去留,增缩减扩”. 二、法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律应用的三种情况 (1) ΔΦ=B ·ΔS ,则E =nB ΔSΔt. (2) ΔΦ=ΔB ·S ,则E =n ΔB ·SΔt .(3) ΔΦ=Φ末-Φ初,E =nB 2S 2-B 1S 1Δt ≠n ΔB ·ΔSΔt. 2.在Φ t 图象中磁通量的变化率ΔΦΔt 是图象上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小.3.导体垂直切割磁感线时, E =Blv ,式中l 为导体切割磁感线的有效长度. 4.导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E =12Bl 2ω.5.电磁感应现象中通过导体截面的电量q =I Δt =n ΔΦR.三、自感现象1.自感电动势:E =L ΔI Δt .2.断电自感中,灯泡是否闪亮问题(1)通过灯泡的自感电流大于原电流时,灯泡闪亮.(2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时,灯泡不会闪亮. 四、几种常见感应问题的分析方法 1.电路问题①将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为电源,确定感应电动势和内阻. ②画出等效电路.③运用闭合电路欧姆定律,串、并联电路特点,电功率公式,焦耳定律公式等求解.2.动力学问题③在力和运动的关系中,要注意分析导体受力,判断导体加速度方向、大小及变化;加速度等于零时,速度最大,导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点.3.能量问题①安培力的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”,用框图表示如下:②明确功能关系,确定有哪些形式的能量发生了转化.如有摩擦力做功,必有内能产生;有重力做功,重力势能必然发生变化;安培力做负功,必然有其他形式的能转化为电能.③根据不同物理情景选择动能定理,能量守恒定律,功能关系,列方程求解问题. 五、交变电流1.正弦式交变电流瞬时值:e =E m sin ωt 或e =E m cos ωt . 2.正弦式交变电流有效值和最大值的关系:E =E m2,I =I m 2,U =U m2. 3.理想变压器及其关系式(1)电压关系:U 1U 2=n 1n 2(多输出线圈时为U 1n 1=U 2n 2=U 3n 3…).(2)功率关系:P 出=P 入(多输出线圈时为P 入=P 出1+P 出2+…). (3)电流关系:I 1I 2=n 2n 1(多输出线圈时为n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+…). 六、高压远距离输电的分析方法及计算1.在高压输电的具体计算时,为条理清楚,可参考如图所示画出相应的题意简图.2.在高压输电中,常用以下关系式: 输电电流I 2=P 2U 2=P 3U 3=U 2-U 3R 线.输电导线损失的电功率P 损=P 2-P 3=I 22R 线=⎝ ⎛⎭⎪⎫P 2U 22R 线.输电导线损耗的电压U 损=U 2-U 3=I 2R 线=P 2U 2R 线.七、传感器的简单应用1.传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量).2.热敏电阻特性(欧姆表法、伏安法). 3.光敏电阻特性(欧姆表法、伏安法).[易错易混辨析](1)在公式Φ=BS 中错误地认为面积越大,磁通量越大.(2)应用公式E =BLv 计算电动势大小时,不能正确判断B 、L 、v 方向关系及L 的有效长度.(3)应用楞次定律判断感应电流方向时,误认为“感应电流的磁场方向”与“原磁场方向”相反.(4)在电磁感应的电路问题中,将电动势和路端电压混淆.(5)误认为含有自感线圈的“断电自感”中的灯泡都会“闪亮”一下. (6)在变压器中误认为I 1I 2=n 2n 1适用于各种情况.(7)在电路的动态分析中,不能正确把握变量和不变量及电路结构中各仪表的用途. (8)在电损的计算时将变压器两端电压U 出与电线上分压U 损混淆.[高考真题感悟]1.(多选)如图所示,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是( )A .开关闭合后的瞬间,小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动B .开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N 极指向垂直纸面向里的方向C .开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N 极指向垂直纸面向外的方向D .开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动 AD [由电路可知,开关闭合瞬间,右侧线圈环绕部分的电流向下,由安培定则可知,铁芯中产生水平向右的磁场,由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动,A 正确;开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场,则小磁针静止不动,B 、C 错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动,D 正确.]2.(多选)如图(a)所示,在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ,R 在PQ 的右侧.导线PQ 中通有正弦交流电i ,i 的变化如图(b)所示,规定从Q 到P 为电流正方向.导线框R 中的感应电动势( )(a) (b)A .在t =T 4时为零B .在t =T 2时改变方向C .在t =T2时最大,且沿顺时针方向D .在t =T 时最大,且沿顺时针方向AC [因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小,故导线框R 中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图(b),感应电动势正比于磁感应强度的变化率,即题图(b)中的切线斜率,斜率的正负反映电动势的方向,斜率的绝对值反映电动势的大小.由题图(b)可知,电流为零时,电动势最大,电流最大时电动势为零,A 正确,B 错误.再由楞次定律可判断在一个周期内,T 4~3T 4内电动势的方向沿顺时针,T2时刻最大,C 正确.其余时间段电动势沿逆时针方向,D 错误.]3.如图所示,导体轨道OPQS 固定,其中PQS 是半圆弧,Q 为半圆弧的中点,O 为圆心.轨道的电阻忽略不计.OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆,M 端位于PQS 上,OM 与轨道接触良好.空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B .现使OM 从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B 增加到B ′(过程Ⅱ).在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM 的电荷量相等,则B ′B等于( ) A.54 B.32 C.74D .2B [设OM 的电阻为R ,圆的半径为l ,过程Ⅰ:OM 转动的过程中产生的平均感应电动势大小为E 1=ΔΦΔt 1=B ·ΔS Δt 1=B ·14πl 2Δt 1=πBl 24Δt 1,流过OM 的电流为I 1=E 1R =πBl 24R Δt 1,则流过OM 的电荷量为q 1=I 1·Δt 1=πBl24R ;过程Ⅱ:磁场的磁感应强度大小均匀增加,则该过程中产生的平均感应电动势大小为E 2=ΔΦΔt 2=(B ′-B )S Δt 2=(B ′-B )πl 22Δt 2,电路中的电流为I 2=E 2R =π(B ′-B )l 22R Δt 2,则流过OM 的电荷量为q 2=I 2·Δt 2=π(B ′-B )l 22R ;由题意知q 1=q 2,则解得B ′B =32,B 正确,A 、C 、D 错误.] 4.如图所示,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l ,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下.一边长为32l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动.线框中感应电流i 随时间t 变化的正确图线可能是 ( )A B C DD [设线框运动的速度为v ,则线框向左匀速运动第一个l2v 的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为E =2Bdv (d 为导轨间距),电流i =E R ,回路中电流方向为顺时针;第二个l2v 的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为零,电流为零;第三个l2v的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为E =2Bdv ,电流i =E R,回路中电流方向为逆时针,所以D 正确.]5.采用220 kV 高压向远方的城市输电.当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的14,输电电压应变为( )A .55 kVB .110 kVC .440 kVD .880 kVC [输电线上损耗的功率P =I 2r ,为使输电线上损耗的功率减小为原来的14,电流I 要减小为原来的12,当输送功率一定时,输电电压要升高为原来的2倍,选项C 正确.]6.教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ,R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12,则( )A .R 消耗的功率变为12PB .电压表V 的读数为12UC .电流表A 的读数变为2ID .通过R 的交变电流频率不变B [根据ω=2πn 可知转速变为原来的12,则角速度变为原来的12,根据E m =nBSω可知电动机产生的最大电动势为原来的12,根据U =E m 2可知发电机的输出电压有效值变为原来的12,即原线圈的输出电压变为原来的12,根据n 1n 2=U 1U 2可知副线圈的输入电压变为原来的12,即电压表示数变为原来的12,根据P =U 2R 可知R 消耗的电功率变为14P ,A 错误,B 正确;副线圈中的电流为I 2=12U R ,即变为原来的12,根据n 1n 2=I 2I 1可知原线圈中的电流也变为原来的12,C 错误;转速减小为原来的12,则频率变为原来的12,D 错误.]7.如图所示,两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ,间距为d .导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向与导轨平面垂直.质量为m 的金属棒被固定在导轨上,距底端的距离为s ,导轨与外接电源相连,使金属棒通有电流.金属棒被松开后,以加速度a 沿导轨匀加速下滑,金属棒中的电流始终保持恒定,重力加速度为g .求下滑到底端的过程中,金属棒(1)末速度的大小v ; (2)通过的电流大小I ; (3)通过的电荷量Q .[解析] (1)金属棒做匀加速直线运动,有v 2=2as , 解得v =2as .(2)安培力F 安=IdB ,金属棒所受合力F =mg sin θ-F 安由牛顿第二定律F =ma 解得I =m (g sin θ-a )dB.(3)运动时间t =v a,电荷量Q =It 解得Q =m 2as (g sin θ-a )dBa.[答案] (1)2as (2)m (g sin θ-a )dB(3)m 2as (g sin θ-a )dBa。
物理选修3-2人教版全册精品教案(70页)
第四章电磁感应4.1划时代的发现教学目标(一)知识与技能1.知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2.知道电磁感应、感应电流的定义。
(二)过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
(三)情感、态度与价值观1.领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2.以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点、难点教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这之前,科学研究领域存在怎样的历史背景?(2)奥斯特的研究是一帆风顺的吗?奥斯特面对失败是怎样做的?(3)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的?用学过的知识如何解释?(4)电流磁效应的发现有何意义?谈谈自己的感受。
学生活动:结合思考题,认真阅读教材,分成小组讨论,发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象教师活动:引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考?法拉第持怎样的观点?(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?法拉第面对失败是怎样做的?(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终,失败的原因是什么?(4)法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?之后他又做了大量的实验都取得了成功,他认为成功的“秘诀”是什么?(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?谈谈自己的体会。
高中物理选修3-2全册学案
第四章电磁感应4.1划时代的发现教学目标(一)知识与技能1.知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2.知道电磁感应、感应电流的定义。
(二)过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
(三)情感、态度与价值观1.领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2.以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点、难点教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这之前,科学研究领域存在怎样的历史背景?(2)奥斯特的研究是一帆风顺的吗?奥斯特面对失败是怎样做的?(3)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的?用学过的知识如何解释?(4)电流磁效应的发现有何意义?谈谈自己的感受。
学生活动:结合思考题,认真阅读教材,分成小组讨论,发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象教师活动:引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考?法拉第持怎样的观点?(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?法拉第面对失败是怎样做的?(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终,失败的原因是什么?(4)法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?之后他又做了大量的实验都取得了成功,他认为成功的“秘诀”是什么?(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?谈谈自己的体会。
物理人教版高中选修3-2电磁感应复习教案
电磁感应复习教案教育教学目标:1、理解产生感应电流的条件2、掌握感应电流方向的判别方法3、掌握感应电动势大小的求法重点:产生感应电流条件的理解、感应电流方向的判别、公式E= 和的掌握和应用。
难点:磁通量、磁通量变化及磁通量的变化率之间的区别和联系。
教学过程这节课我和大家按学案把《电磁感应》这一章共同来复习一下。
首先看一下这章的知识结构。
下面我们就按知识结构将主要知识点逐一复习。
一、感应电流的产生及方向判断1、电磁感应现象:磁场----------电流2、感应电流产生的条件:实验①闭合电路的一部分导体切割磁感线②穿过闭合电路的磁通量发生变化说明:能量转化守恒3、感应电流的方向判定:①右手定则适用范围:导体切割磁感线产生感应电流;②楞次定律A、适用范围:磁通量变化产生感应电动势;B、内容: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。
说明:a、两个磁场:原磁场-------感应电流磁场;b、阻碍:增反减同。
C、应用:(1)明确闭合电路内原磁场方向;(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少;(3)根据“阻碍…变化”,判定感应电流磁场方向;(4)根据“安培定则”,判定感应电流的方向。
③、楞磁定律的另一种描述:A、感应电流的效果总是阻碍物体间的相对运动;B、原因有三个: B 变化、I变化、相对运动。
二、感应电动势⑴感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
⑵法拉第电磁感应定律:公式:E= n△φ/△t 其中:n---线圈匝数;△φ---磁通量变化,△φ/△t ---磁通量变化率: 说明: E∝△φ/△t 与φ大小无直接关系;E 为平均值,由φ变化引起,与电路是否闭合无关;⑶平动切割计算式E=BLv sinα(α是B与v之间的夹角)(瞬时值)公式推导:A.α=900 B.α=θ⑷转动切割计算式三、自感1、自感现象:由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。
高中物理选修3-2复习学案
高中物理选修3-2复习学案第四章电磁感应§4.1 划时代的发现探究电磁感应的产生条件[自主学习]1、定义:的现象称为电磁感应现象。
在电磁感应现象中所产生的电流称为。
2、到了18世纪末,人们开始思考不同自然现象之间的联系,一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系,经过艰苦细致地分析、试验,发现了电生磁,即电流的磁效应;发现了磁生电,即电磁感应现象。
3、在电磁感应现象中产生的电动势称为,产生感应电动势的那段导体相当于;4、产生感应电流的条件是:。
5、判断感应电流的方向利用,或,但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,后者可应用于一切情况。
[典型例题]例1 如图2所示,两个同心圆形线圈a 、b 在同一水平面内,圆半径b a R R 〉,一条形磁铁穿过圆心垂直于圆面,穿过两个线圈的磁通量分别为aφ和bφ,则:b a A φφ〉)(,b a B φφ=)(,b a C φφ〈)(,(D )无法判断例2 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图3所示,抛物线的方程是2x y =,下部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是a y =的直线(图中的虚线所示)。
一个小金属块从抛物线上b y =(b 〉a )处以速度V 沿抛物线自由下滑,假设抛物线足够长,金属块沿抛物线下滑后产生的总热量是:221221)()()()()()(mv a b mg D a b mg C mv B mgbA +--[针对训练]关于电磁感应现象,下列说法中正确的是:(B)闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生(C)闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流(D)穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流(E)穿过闭合电路的磁感线条数没有变化时,电路中一定没有感应电流[能力训练]1、如图5所示,条形磁铁穿过一闭合弹性导体环,且导体环位于条形磁铁的中垂面上,如果把导体环压扁成椭圆形,那么这一过程中:(A)穿过导体环的磁通量减少,有感应电流产生(B)穿过导体环的磁通量增加,有感应电流产生(C)穿过导体环的磁通量变为零,无感应电流(D)穿过导体环的磁通量不变,无感应电流2.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动,线圈中有感应电流的是:3、如图所示,一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面内,且处于两直导线的中央,则线框中有感应电流的是;(A)两电流同向且不断增大(B)两电流同向且不断减小(C)两电流反向且不断增大(D)两电流反向且不断减小4、如图8所示,线圈两端接在电流表上组成闭合回路,在下列情况中,电流表指针不发生偏转的是(A)线圈不动,磁铁插入线圈(B)线圈不动,磁铁拔出线圈(C)磁铁插在线圈内不动(D)磁铁和线圈一块平动6、如图9所示,直导线中通以电流I,矩形线圈与电流共面,下列情况能产生感应电流的是:(A)电流I增大(B)线圈向右平动(C)线圈向下平动 (D)线圈绕ab边转动7、如图10所示,线圈abcd在磁场区域ABCD 中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生:(A)把线圈变成圆形(周长不变)(B)使线圈在磁场中加速平移(C)使磁场增强或减弱(D)使线圈以过ad的直线为轴旋转9、如图12所示,开始时矩形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要使线圈中产生感应电流,下列方法可行的是:(A)以ab为轴转动(B)以O O 为轴转动(C)以ad为轴转动(小于60 )(D)以bc为轴转动(小于 60)10、如图13所示,在条形磁铁的外面套着一个闭合弹簧线圈,若把线圈四周向外拉,使线圈包围的面积变大,这时:(A) 线圈中有感应电流(B)线圈中无感应电流(C)穿过线圈的磁通量增大 (D)穿过线圈的磁通量减小[1.穿过一个电阻为R=1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb,则:(A)线圈中的感应电动势每秒钟减少2V (B)线圈中的感应电动势是2V(C)线圈中的感应电流每秒钟减少2A (D)线圈中的电流是2A2.下列几种说法中正确的是:(B)线圈中的磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大(C)穿过线圈的磁通量越大,线圈中的感应电动势越大(D)线圈放在磁场越强的位置,线圈中的感应电动势越大(E)线圈中的磁通量变化越快,线圈中产生的感应电动势越大∆,则这段时间内穿过n 3.有一个n匝线圈面积为S,在t∆时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了B匝线圈的磁通量的变化量为,磁通量的变化率为,穿过一匝线圈的磁通量的变化量为,磁通量的变化率为。
高中物理选修3-2全册学案汇总
第四章电磁感应4.1划时代的发现教学目标(一)知识与技能1.知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2.知道电磁感应、感应电流的定义。
(二)过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
(三)情感、态度与价值观1.领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2.以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点、难点教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这之前,科学研究领域存在怎样的历史背景?(2)奥斯特的研究是一帆风顺的吗?奥斯特面对失败是怎样做的?(3)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的?用学过的知识如何解释?(4)电流磁效应的发现有何意义?谈谈自己的感受。
学生活动:结合思考题,认真阅读教材,分成小组讨论,发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象教师活动:引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考?法拉第持怎样的观点?(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?法拉第面对失败是怎样做的?(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终,失败的原因是什么?(4)法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?之后他又做了大量的实验都取得了成功,他认为成功的“秘诀”是什么?(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?谈谈自己的体会。
【教科版】2019年高中物理选修3-2学案 第一章 电磁感应5习题课:楞次定律的应用 含答案
学案5习题课:楞次定律的应用[学习目标定位] 1.学习应用楞次定律的推论判断感应电流的方向.2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.1.应用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤是:(1)明确所研究的闭合电路,判断原磁场的方向;(2)判断闭合电路内原磁场的磁通量的变化情况;(3)由楞次定律判断感应电流的磁场方向;(4)由安培定则根据感应电流的磁场方向,判断出感应电流的方向.2.安培定则(右手螺旋定则)、右手定则、左手定则(1)判断电流产生的磁场方向用安培定则.(2)判断磁场对通电导体及运动电荷的作用力方向用左手定则.(3)判断导体切割磁感线运动产生的感应电流方向用右手定则.一、“增反减同”法感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化.(1)当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,(2)当原磁场磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.口诀记为“增反减同”.例1如图1所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸处,ab边在纸内,由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ,这个过程中线圈的感应电流()图1A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.先沿abcd流动,后沿dcba流动D.先沿dcba流动,后沿abcd流动解析本题考查用楞次定律判断感应电流的方向,关键要分析清楚矩形线圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ两过程中,穿过线圈的磁感线方向相反.由条形磁铁的磁场可知,线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零,线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ,从下向上穿过线圈的磁通量在减少,线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ,从上向下穿过线圈的磁通量在增加,根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.答案 A二、“来拒去留”法由于磁场与导体的相对运动产生电磁感应现象时,产生的感应电流与磁场间有力的作用,这种力的作用会“阻碍”相对运动,简称口诀“来拒去留”.例2如图2所示,当磁铁突然向铜环运动时,铜环的运动情况是()图2A.向右摆动B.向左摆动C.静止D.无法判定解析本题可由两种方法来解决:方法1:画出磁铁的磁感线分布,如图甲所示,当磁铁向铜环运动时,穿过铜环的磁通量增加,由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示.分析铜环受安培力作用而运动时,可把铜环中的电流等效为多段直线电流元.取上、下两小段电流元作为研究对象,由左手定则确定两段电流元的受力,由此可推断出整个铜环所受合力向右,故A正确.甲乙方法2(等效法):磁铁向右运动,使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁,两磁铁有排斥作用,故A正确.答案 A三、“增缩减扩”法当闭合电路中有感应电流产生时,电路的各部分导线就会受到安培力作用,会使电路的面积有变化(或有变化趋势).(1)若原磁通量增加,则通过减小有效面积起到阻碍的作用.(2)若原磁通量减小,则通过增大有效面积起到阻碍的作用.口诀记为“增缩减扩”.例3如图3所示,在载流直导线旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是()图3A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动,相互靠近D.ab和cd相背运动,相互远离解析由于在闭合回路abcd中,ab和cd电流方向相反,所以两导体运动方向一定相反,排除A、B;当载流直导线中的电流逐渐增强时,穿过闭合回路的磁通量增大,根据楞次定律,感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化,所以两导体相互靠近,减小面积,达到阻碍磁通量增大的目的.故选C.答案 C四、“增离减靠”法发生电磁感应现象时,通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定.可能是阻碍导体的相对运动,也可能是改变线圈的有效面积,还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化.即:(1)若原磁通量增加,则通过远离磁场源起到阻碍的作用.(2)若原磁通量减小,则通过靠近磁场源起到阻碍的作用.口诀记为“增离减靠”.例4一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动,M连接在如图4所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关,下列情况中,可观测到N向左运动的是()图4A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时解析金属环N向左运动,说明穿过N的磁通量在减小,说明线圈M中的电流在减小,只有选项C符合题意.答案 C五、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别应用1.右手定则是楞次定律的特殊情况(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路,适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况.(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分,适用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动.2.区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则.(判断电流周围磁感线的方向)(2)因动而生电(v、B→I感)→右手定则.(导体切割磁感线产生感应电流)(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.(磁场对电流有作用力)例5如图5所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里.圆形金属环B正对磁铁A当导线MN在导轨上向右加速滑动时,下列说法正确的是()图5A.MN中电流方向N→M,B被A吸引B.MN中电流方向N→M,B被A排斥C.MN中电流方向M→N,B被A吸引D.MN中电流方向M→N,B被A排斥解析MN向右加速滑动,根据右手定则,MN中的电流方向从N→M,且大小在逐渐变大,根据安培定则知,电磁铁A的磁场方向向左,且大小逐渐增强,根据楞次定律知,B环中的感应电流产生的磁场方向向右,B被A排斥,B正确,A、C、D错误.答案 B1.(“来拒去留”法)如图6所示,螺线管CD的导线绕法不明,当磁铁AB插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感应电流产生,下列关于螺线管磁场极性的判断,正确的是()图6A.C端一定是N极B.D端一定是N极C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同D.因螺线管的绕法不明,故无法判断极性答案 C解析由“来拒去留”得磁铁与螺线管之间产生相斥的作用,即螺线管的C端一定与磁铁的B端极性相同,与螺线管的绕法无关.但因为磁铁AB的N、S极性不明,所以螺线管CD 两端的极性也不能确定,所以A、B、D错,C对.2.(“增缩减扩”法及“来拒去留”法)如图7所示,水平桌面上放有一个闭合铝环,在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断正确的是()图7A.铝环有收缩趋势,对桌面压力减小B.铝环有收缩趋势,对桌面压力增大C.铝环有扩张趋势,对桌面压力减小D.铝环有扩张趋势,对桌面压力增大答案 B解析根据楞次定律可知:当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,闭合铝环内的磁通量增大,因此铝环面积应有收缩的趋势,同时将远离磁铁,故增大了和桌面的挤压程度,从而使铝环对桌面压力增大,故B项正确.3.(“增离减靠”法)如图8是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M向右运动,则可能是()图8A.开关S闭合瞬间B.开关S由闭合到断开的瞬间C.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向左迅速滑动D.开关S已经是闭合的,滑动变阻器滑片P向右迅速滑动答案AC解析当开关突然闭合时,左线圈上有了电流,产生磁场,而对于右线圈来说,磁通量增加,产生感应电流,使钻头M向右运动,故A项正确;当开关S已经是闭合时,只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动,故C项正确.4.(安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别运用)如图9所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力的作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是()图9A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动答案BC解析当PQ向右运动时,用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P,由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的;若PQ向右加速运动,则穿过L1的磁通量增加,用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的,用左手定则可判定MN受到向左的安培力,将向左运动,可见选项A错误;若PQ向右减速运动,流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向,MN向右运动,所以选项C正确;同理可判断选项B正确,选项D错误.题组一“来拒去留”法1.如图1所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下.在磁铁的N极向下靠近线圈的过程中()图1A.通过电阻的感应电流方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥B.通过电阻的感应电流方向由b到a,线圈与磁铁相互排斥C.通过电阻的感应电流方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引D.通过电阻的感应电流方向由b到a,线圈与磁铁相互吸引答案 B解析根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,因此阻碍条形磁铁的下落,即来拒去留,同名磁极相斥,所以线圈上端为N极,根据安培定则判断线圈电流方向向下,线圈下端为正极,上端为负极,电流方向从下端由b经电阻到a再回到线圈负极,B对.2.如图2所示,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,经过磁铁到达位置Ⅱ,设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g,则()图2A.T1>mg,T2>mg B.T1<mg,T2<mgC.T1>mg,T2<mg D.T1<mg,T2>mg答案 A解析当环经过磁铁上端,穿过环的磁通量增加,圆环中的感应电流的磁场要阻碍其磁通量增加,所以磁铁对线圈有向上的斥力作用,由牛顿第三定律,环对磁铁有向下的斥力作用,使得细线对磁铁的拉力大于磁铁的重力,即T1>mg;同理,当圆环经过磁铁下端时,穿过环的磁通量减小,圆环中的感应电流的磁场要阻碍其磁通量减小,所以磁铁对环有向上的吸引力作用,由牛顿第三定律,则环对磁铁有向下的吸引力作用,使得细线对磁铁的拉力大于磁铁的重力,即T2>mg,选项A正确.3.如图3所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力N及在水平方向运动趋势的正确判断是()图3A.N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.N先大于mg后小于mg,运动趋势向右答案 D解析条形磁铁从线圈正上方由左向右运动的过程中,线圈中的磁通量先增大后减小,根据楞次定律的第二种描述:“来拒去留”可知,线圈先有向下和向右的趋势,后有向上和向右的趋势;故线圈受到的支持力先大于重力后小于重力;运动趋势向右.故选D.4.如图4所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是()图4A.同时向左运动,间距变大B.同时向左运动,间距变小C.同时向右运动,间距变小D.同时向右运动,间距变大答案 B解析磁铁向左运动,穿过两环的磁通量均增加.根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍原磁通量增加,所以两者都向左运动.另外,两环产生的感应电流方向相同,依据安培定则和左手定则可以判断两个环之间是相互吸引的,所以选项A、C、D错误,B正确.题组二“增缩减扩”法5.如图5所示,在水平面上有一固定的导轨,导轨为U形金属框架,框架上放置一金属杆ab,不计摩擦,在竖直方向上有匀强磁场,则()图5A.若磁场方向竖直向上并增强时,杆ab将向右移动B.若磁场方向竖直向上并减弱时,杆ab将向右移动C.若磁场方向竖直向下并增强时,杆ab将向右移动D.若磁场方向竖直向下并减弱时,杆ab将向右移动答案BD解析不管磁场方向竖直向上还是竖直向下,当磁感应强度增大时,回路中磁通量变大,由楞次定律知杆ab将向左移动,反之,杆ab将向右移动,选项B、D正确.6.如图6所示,光滑固定金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放在导轨上,形成闭合回路.当一条形磁铁从上方向下迅速接近回路时,可动的两导体棒P、Q将()图6A.保持不动B.相互远离C.相互靠近D.无法判断答案 C解析效果法:四根导体组成闭合回路,当磁铁迅速接近回路时,不管是N极向下还是S 极向下,穿过回路的磁通量都增加,闭合回路中产生感应电流,感应电流将“阻碍”原磁通量的增加,怎样来阻碍增加呢?可动的两根导体只能用减小回路面积的方法来阻碍原磁通量的增加,得到的结论是P、Q相互靠近,选项C正确.还可以用常规法,根据导体受磁场力的方向来判断.7.如图7所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器R 的滑片自左向右滑动时,线框ab的运动情况是()图7A.保持静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动,但电源极性不明,无法确定转动的方向答案 C解析根据题图所示电路,线框ab所处位置的磁场是水平方向的,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,电路中电阻增大,电流减弱,则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少.Φ=BS sin θ,θ为线圈平面与磁场方向的夹角,根据楞次定律,感应电流的磁场将阻碍原来磁场的变化,则线框ab只有顺时针旋转使θ角增大,而使穿过线圈的磁通量增加,则C正确.注意此题并不需要明确电源的极性.题组三“增离减靠”法8.如图8所示,一个有弹性的金属线圈被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与线圈在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性线圈的面积S和橡皮绳的长度l将()图8A.S增大,l变长B.S减小,l变短C.S增大,l变短D.S减小,l变长答案 D解析当通电直导线中电流增大时,穿过金属线圈的磁通量增大,金属线圈中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要阻碍原磁通量的增大:一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方法进行阻碍,故D正确.9.如图9所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合,现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则()图9A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大答案 B解析胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,环形电流的大小增大,根据右手螺旋定则知,通过B的磁通量向下,且增大,根据楞次定律的另一种表述,引起的效果阻碍原磁通量的增大,知金属环的面积有缩小的趋势,且有向上的运动趋势,所以丝线的拉力减小.故B正确,A、C、D错误.10.如图10所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行,当电键S接通瞬间,两铜环的运动情况是()图10A .同时向两侧推开B .同时向螺线管靠拢C .一个被推开,一个被吸引,但因电流正负极未知,无法具体判断D .同时被推开或同时向螺线管靠拢,但因电源正负极未知,无法具体判断 答案 A解析 当电键S 接通瞬间,小铜环中磁通量从无到有,根据楞次定律,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,则两环将向两侧运动.故A 正确.题组四 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别运用11.如图11所示,导体AB 、CD 可在水平轨道上自由滑动,当导体棒AB 向左移动时 ( )图11A .AB 中感应电流的方向为A 到BB .AB 中感应电流的方向为B 到AC .CD 向左移动D .CD 向右移动答案 AD解析 由右手定则可判断AB 中感应电流方向为A →B ,CD 中电流方向为C →D ,由左手定则可判定CD 受到向右的安培力作用而向右运动.12.如图12甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示.在0~T 2时间内,直导线中电流向上,则在T 2~T 时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力的方向是 ( )图12A .感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力方向向左B .感应电流方向为逆时针,线框所受安培力的合力方向向右C .感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力方向向右D .感应电流方向为逆时针,线框所受安培力的合力方向向左答案 C解析 在T 2~T 时间内,直导线电流方向向下,根据安培定则,知直导线右侧磁场的方向垂直纸面向外,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生顺时针方向的感应电流.根据左手定则,知金属框左边受到的安培力方向水平向右,右边受到的安培力方向水平向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属框所受安培力的合力水平方向向右,故C正确,A、B、D错误.13.如图13所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线圈N 获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的金属棒ab的运动情况(两线圈共面放置)是()图13A.向右匀速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向右加速运动答案BC。
物理选修3-2复习学案
1沪科3-2 编号:№ 40 课题:选修3-2复习学案主编: 史胜波 审稿: 丁义浩 时间: *实授课时:2 班级: 姓名: 组号: 组评:第一章电磁感应一、 电磁感应现象1、 发现电流的磁效应,即 周围有磁场,表明电能生磁,如图1所示,导线正下方的小磁针N 极向 偏转。
2、 发现电磁感应现象,即由 生 的现象,如图2所示,思考,什么情况下左边的电流表有电流产生?产生的电流叫 二、 产生感应电流的条件课本的三个实验,分别利用 的磁场、 的磁场、 的磁场,产生感应电流。
得出结论:产生感应电流的条件:(1)___________________(2)______________________ 三、 感应电流的方向1、楞次定律: 的磁场(B 感)总是 引起感应电流的磁通量( 原)的变化2、用楞次定律判断感应电流方向的步骤:(1)明确所研究的闭合回路,判断原磁场的方向(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化,即磁通量增加还是减少(3)由 判断感应电流的磁场方向(4)由 判定感应电流的方向3、楞次定律常见的几种表现(1)就磁通量而言,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,简称_______________。
(2)就运动而言,阻碍导体(线圈)和磁场之间的相对运动。
简称_______________。
(3)就电流而言,感应电流阻碍原电流的变化,即原电流增大时,感应电流的方向与原电流的方向相反;原电流减小时,感应电流的方向与原电流的方向相同,简称为____________。
(4)就闭合电路的面积而言,若穿过闭合电路的磁感线皆朝一个方向,则磁通量增加时,面积有收缩的趋势,磁通量减少时,面积有增大的趋势,简称__________________。
4、右手定则: 穿过手心,拇指指向 ,则四指方向即为适用于切割磁感线而产生的感应电流、感应电动势方向的判定。
四、 法拉第电磁感应定律1、感应电动势:(1)概念:在电磁感应现象里产生的电动势叫感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于 。
【教科版】2019年高中物理选修3-2学案 第一章 电磁感应1电磁感应的发现 感应电流产生的条件 含答案
学案1电磁感应的发现感应电流产生的条件[学习目标定位] 1.能理解什么是电磁感应现象.2.能记住产生感应电流的条件.3.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.4.能说出磁通量变化的含义.5.会利用电磁感应产生的条件解决实际问题.1.磁通量的计算公式Φ=BS的适用条件是匀强磁场且磁感线与平面垂直.若在匀强磁场B 中,磁感线与平面不垂直,公式Φ=BS中的S应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积.2.磁通量是标量,但有正、负之分.一般来说,如果磁感线从线圈的正面穿入,线圈的磁通量就为“+”,磁感线从线圈的反面穿入,线圈的磁通量就为“-”.3.由Φ=BS可知,磁通量的变化有三种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化;(2)磁感应强度B变化,有效面积S不变;(3)磁感应强度B和有效面积S同时变化.一、奥斯特实验的启迪1820年,奥斯特从实验中发现了电流的磁效应,不少物理学家根据对称性的思考,提出既然电能产生磁,是否也存在逆效应,即磁产生电呢?二、电磁感应现象的发现1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象.他将“磁生电”现象分为五类:(1)变化中的电流;(2)变化中的磁场;(3)运动中的恒定电流;(4)运动中的磁铁;(5)运动中的导线.三、电磁感应规律的发现及其对社会发展的意义1.电磁感应的发现,使人们发明了发电机,把机械能转化成电能;使人们发明了变压器,解决了电能远距离传输中能量大量损耗的问题;使人们制造出了结构简单的感应电动机,反过来把电能转化成机械能.2.法拉第在研究电磁感应等电磁现象中,从磁性存在的空间分布逐渐凝聚出“场”的科学创新思想.在此基础上,麦克斯韦建立了电磁场理论,并预言了电磁波的存在.四、产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化时,这个闭合电路中就有感应电流产生.一、磁通量及其变化[问题设计]如图1所示,框架的面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B .试求:图1(1)框架平面与磁感应强度B 垂直时,穿过框架平面的磁通量为多少?(2)若框架绕OO ′转过60°,则穿过框架平面的磁通量为多少?(3)若从图示位置转过90°,则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少?(4)若从图示位置转过180°,则穿过框架平面的磁通量变化量为多少?答案 (1)BS (2)12BS (3)-BS (4)-2BS [要点提炼]1.磁通量的计算(1)公式:Φ=BS(2)适用条件:①匀强磁场,②磁场方向和平面垂直.(3)B 与S 不垂直时:Φ=BS ⊥,S ⊥为平面在垂直磁场方向上的投影面积,在应用时可将S 投影到与B 垂直的方向上,如图2所示Φ=BS sin_θ.图2(4)磁通量与线圈的匝数无关. 2.磁通量的变化量ΔΦ(1)当B 不变,有效面积S 变化时,ΔΦ=B ·ΔS .(2)当B 变化,S 不变时,ΔΦ=ΔB ·S .(3)B和S同时变化,则ΔΦ=Φ2-Φ1,但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.特别提醒计算穿过某面的磁通量变化量时,要注意前、后磁通量的正、负值,如原磁通量Φ1=BS,当平面转过180°后,磁通量Φ2=-BS,磁通量的变化量ΔΦ=-2BS.二、感应电流产生的条件[问题设计]实验1(导体在磁场中做切割磁感线的运动):如图3所示,导体AB垂直磁感线运动时,线路中有电流产生,而导体AB沿着磁感线运动时,线路中无电流产生(填“有”或“无”).图3实验2(通过闭合电路的磁场发生变化):如图4所示,将小螺线管A插入大螺线管B中不动,当开关S接通或断开时,电流表中有电流通过;若开关S一直闭合,当改变滑动变阻器的阻值时,电流表中有电流通过;而开关一直闭合,滑动变阻器的滑动触头不动时,电流表中无电流产生.若将螺线管A放在螺线管B的正上方,并使两者的轴线互相垂直,则不管进行什么操作,电流表中均无电流产生(填“有”或“无”).图41.实验2中并没有导体在磁场中做切割磁感线的运动,但在接通或断开电源的瞬间及改变滑动变阻器的阻值时,B线圈却出现感应电流,这说明什么?答案说明导体在磁场中做切割磁感线运动不是产生感应电流的本质原因,通过闭合电路的磁场变化也可以产生感应电流.2.当实验2中开关闭合后,A线圈电流稳定时,B线圈中也存在磁场,但不出现感应电流,这说明什么?答案说明感应电流的产生,不在于闭合回路中是否有磁场.3.实验2中同样的磁场变化,螺线管B套在螺线管A外边时,能产生感应电流,而两个线圈相互垂直放置时不能产生感应电流,这又说明什么?试总结产生感应电流的条件.答案说明感应电流的产生,不在于磁场是否变化.总结实验1中,磁场是稳定的,但在导体切割磁感线运动时,通过回路的磁通量发生变化,回路中产生了感应电流;实验2通过改变电流从而改变磁场强弱,进而改变了磁通量,从而产生了感应电流,所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流”.[要点提炼]1.产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化.2.特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时,应该注意:(1)导体是否将磁感线“割断”,如果没有“割断”就不能说切割.如图5所示,甲、乙两图中,导线是真“切割”,而图丙中,导体没有切割磁感线.图5(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动,如图丁.如果由切割不容易判断,则要回归到磁通量是否变化上去.[延伸思考]电路不闭合时,磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象?答案当电路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象.一、磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算例1如图6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θ角,当线框转过90°到如图6所示的虚线位置时,试求:图6(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2;(2)磁通量的变化量ΔΦ.解析(1)解法一:在初始位置,把面积向垂直于磁场方向进行投影,可得垂直于磁场方向的面积为S⊥=S sin θ,所以Φ1=BS sin θ.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S⊥′=S cos θ.由于磁感线从反面穿入,所以Φ2=-BS cos θ. 解法二:如图所示,把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S进行分解,得B上=B sin θ,B左=B cos θ所以Φ1=B上S=BS sin θ,Φ2=-B左S=-BS cos θ.(2)开始时B与线框平面成θ角,穿过线框的磁通量Φ1=BS sin θ;当线框平面按顺时针方向转动时,穿过线框的磁通量减少,当转动θ时,穿过线框的磁通量减少为零,继续转动至90°时,磁感线从另一面穿过,磁通量变为“负”值,Φ2=-BS cos θ.所以,此过程中磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1=-BS cos θ-BS sin θ=-BS(cos θ+sin θ).答案(1)BS sin θ-BS cos θ(2)-BS(cos θ+sin θ)二、产生感应电流的分析判断及实验探究例2如图7所示,在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直.导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd,与导轨接触良好.这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2,且井字形回路中有感应电流通过,则可能()图7A.v1>v2B.v1<v2C.v1=v2D.无法确定解析只要金属棒ab、cd的运动速度不相等,穿过井字形回路的磁通量就发生变化,闭合回路中就会产生感应电流.故选项A、B正确.答案AB例3在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图8所示.它们是①电流表、②直流电源、③带铁芯的线圈A、④线圈B、⑤开关、⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).图8答案连接电路如图所示1.(对电磁感应现象的认识)下列现象中,属于电磁感应现象的是()A.小磁针在通电导线附近发生偏转B.通电线圈在磁场中转动C.因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D.磁铁吸引小磁针答案 C解析电磁感应是指“磁生电”的现象,而小磁针和通电线圈在磁场中转动以及磁铁吸引小磁针,反映了磁场力的性质,所以A、B、D不是电磁感应现象,C是电磁感应现象.2.(对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解)如图9所示一矩形线框,从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ()图9A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少答案 D解析离导线越近,磁场越强,当线框从左向右靠近导线的过程中,穿过线框的磁通量增大,当线框跨在导线上向右运动时,磁通量减小,当导线在线框正中央时,磁通量为零,从该位置向右,磁通量又增大,当线框离开导线向右运动的过程中,磁通量又减小;故A、B、C 错误,D正确,故选D.3.(产生感应电流的分析判断)如图10所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列办法中可行的是()图10A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动(小于90°)C.以ad边为轴转动(小于60°)D.以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分切割磁感线,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流.当线框以ab边为轴转动(小于90°)时,线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动,或者说穿过线框的磁通量在发生变化,所以线框中将产生感应电流.当线框以ad边为轴转动(小于60°)时,穿过线框的磁通量在减小,所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°~300°),bc边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流.当线框以bc边为轴转动时,如果转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积).4.(产生感应电流的分析判断)如图11所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是()图11A.线圈中通以恒定的电流B.通电时,使滑动变阻器的滑片P做匀速移动C.通电时,使滑动变阻器的滑片P做加速移动D.将电键突然断开的瞬间答案 A解析只要通电时滑动变阻器的滑片P移动,电路中的电流就会发生变化,变化的电流产生变化的磁场,铜环A中磁通量发生变化,有感应电流;同样,将电键断开瞬间,电路中电流从有到无,仍会在铜环A中产生感应电流.题组一对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解与计算1.关于磁通量,下列叙述正确的是()A.在匀强磁场中,穿过一个面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积B.在匀强磁场中,a线圈的面积比b线圈的大,则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C.把一个线圈放在M、N两处,若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大,则M 处的磁感应强度一定比N处大D.同一线圈放在磁感应强度大处,穿过线圈的磁通量不一定大答案 D解析磁通量等于磁感应强度与垂直磁场方向上的投影面积的乘积,A错误;线圈面积大,但投影面积不一定大,B错误;磁通量大,磁感应强度不一定大,C错误、D正确.2.关于磁通量的概念,以下说法中正确的是()A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量越大B.磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量越大C.穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零D.磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的答案 C解析根据磁通量的定义,Φ=B·S·sin θ,因此A、B选项错误;穿过线圈的磁通量为零时,磁感应强度不一定为零;磁通量发生变化,可能是面积变化引起的,也可能是磁场变化引起的,D错.3.如图1所示,半径为R的圆形线圈共有n匝,其中心位置处半径为r的范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,若磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()图1A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2答案 B解析由磁通量的定义式知Φ=BS=πBr2;故B正确.题组二产生感应电流的分析判断4.关于电磁感应现象,下列说法中正确的是()A.闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生B.闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流C.穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流D.只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就一定有感应电流产生答案 C解析产生感应电流的条件:(1)闭合电路;(2)磁通量Φ发生变化,两个条件缺一不可.5.下图中能产生感应电流的是()答案 B解析根据产生感应电流的条件:A中,电路没闭合,无感应电流;B中,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C中,穿过线圈的磁感线相互抵消,Φ恒为零,无感应电流;D中,磁通量不发生变化,无感应电流.6.下列情况中都是线框在磁场中做切割磁感线运动,其中线框从开始进入到完全离开磁场的时间中有感应电流的是()答案BC解析A中虽然导体“切割”了磁感线,但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化,没有感应电流.B中线框的一部分导体“切割”了磁感线,穿过线框的磁感线条数越来越少,线框中有感应电流.C 中虽然与A 近似,但由于是非匀强磁场,运动过程中,穿过线框的磁感线条数增加,线框中有感应电流.D 中线框尽管是部分切割,但磁感线条数不变,无感应电流,故选B 、C.7.如图2所示,一有限范围的匀强磁场宽度为d ,若将一个边长为L 的正方形导线框以速度v 匀速地通过磁场区域,已知d >L ,则导线框从开始进入到完全离开磁场的过程中无感应电流的时间等于( )图2A.d vB.L vC.d -L vD.d -2L v答案 C解析 只有导线框完全在磁场里面运动时,导线框中才无感应电流.8.如图3所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,初始位置线框与磁感线平行,则在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是( )图3A .线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动B .线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动C .线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB 转动D .线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD 转动答案 C解析 四种情况中初始位置线框均与磁感线平行,磁通量为零,按A 、B 、D 三种情况线框运动后,线框仍与磁感线平行,磁通量保持为零不变,线框中不产生感应电流.C 中线框转动后,穿过线框的磁通量不断发生变化,所以产生感应电流,C 项正确.9.为观察电磁感应现象,某学生将电流表、螺线管A 和B 、蓄电池、开关用导线连接成如图4所示的实验电路.当接通和断开开关时,电流表的指针都没有偏转,其原因是( )图4A.开关位置接错B.电流表的正、负极接反C.线圈B的3、4接头接反D.蓄电池的正、负极接反答案 A解析本题考查了感应电流产生的条件.因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化,由电路图可知,把开关接在B与电流表之间,因与1、2接头相连的电路在接通和断开开关时,电流不改变,所以不可能有感应电流,电流表也不可能偏转,开关应接在A与电源之间.10.如图5所示,导线ab和cd互相平行,则下列四种情况中,导线cd中有电流的是()图5A.开关S闭合或断开的瞬间B.开关S是闭合的,滑动触头向左滑C.开关S是闭合的,滑动触头向右滑D.开关S始终闭合,滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间;开关S闭合,滑动触头向左滑或向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化,使穿过cd回路的磁通量发生变化,从而在cd导线中产生感应电流.因此本题的正确选项应为A、B、C.11.如图6所示,线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连,线圈Ⅱ与电流计相连,线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上,在下列情况下,电流计中是否有示数?图6(1)开关闭合瞬间;(2)开关闭合稳定后;(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片;(4)开关断开瞬间.答案 (1)有 (2)无 (3)有 (4)有解析 本题主要考查闭合电路中,电流变化导致磁场变化从而产生感应电流的情况.(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有,电流的磁场也从无到有,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有,线圈Ⅱ中产生感应电流,电流计有示数.(2)开关闭合稳定后,线圈Ⅰ中电流稳定不变,电流的磁场不变,此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变,线圈Ⅱ中无感应电流产生,电流计无示数. (3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片,电阻变化,线圈Ⅰ中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化,穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化,线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计有示数.(4)开关断开瞬间,线圈Ⅰ中电流从有到无,电流的磁场也从有到无,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无,线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计有示数. 12.如图7所示,固定于水平面上的金属架MDEN 处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN 沿框架以速度v 向右做匀速运动.t =0时,磁感应强度为B 0,此时MN 到达的位置使MDEN 构成一个边长为l 的正方形.为使MN 棒中不产生感应电流,从t =0开始,磁感应强度B 应怎样随时间t 变化?请推导出这种情况下B 与t 的关系式.图7答案 B =B 0l l +v t解析 要使MN 棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化 在t =0时刻,穿过线圈平面的磁通量Φ1=B 0S =B 0l 2设t 时刻的磁感应强度为B ,此时磁通量为Φ2=Bl (l +v t )由Φ1=Φ2得B =B 0l l +v t.。
XX届高中物理轮专题复习全套学案:选修3-2(8份)【DOC范文整理】
XX届高中物理轮专题复习全套学案:选修3-2(8份)考点内容要求考纲解读电磁感应现象Ⅰ1.应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向..结合各种图象,考查感应电流的产生条件及方向的判定,导体切割磁感线产生感应电动势的计算..电磁感应现象与磁场、电路、力学等知识的综合,以及电磁感应与实际相结合的题目.磁通量Ⅰ法拉第电磁感应定律Ⅱ楞次定律Ⅱ自感、涡流Ⅰ第1课时电磁感应现象楞次定律导学目标能熟练应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向及相关的导体运动方向.一、电磁感应现象[基础导引]试分析下列各种情形中,金属线框或线圈里能否产生感应电流?[知识梳理].电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生________时,电路中有____________产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应..产生感应电流的条件:表述1:闭合电路的一部分导体在磁场内做______________运动.表述2:穿过闭合电路的磁通量____________..能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为______.思考:1.电路不闭合时,磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象?.引起磁通量Φ变化的情况有哪些?二、感应电流方向的判断[基础导引]下图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是[知识梳理].楞次定律内容:感应电流的磁场总要________引起感应电流的__________的变化.适用情况:所有的电磁感应现象..右手定则内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指________,并且都与手掌在同一个________,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向____________的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.适用情况:____________________产生感应电流.思考:楞次定律中“阻碍”有哪些含义?考点一电磁感应现象能否发生的判断考点解读判断流程:确定研究的闭合电路.弄清楚回路内的磁场分布,并确定该回路的磁通量Φ.Φ不变→无感应电流Φ变化→回路闭合,有感应电流不闭合,无感应电流,但有感应电动势典例剖析例1如图1所示,一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中,下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是A.圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B.圆盘以某一水平直径为轴匀速转动c.圆盘在磁场中向右匀速平移D.匀强磁场均匀增加思维突破判断能否产生电磁感应现象,关键是看回路的磁通量是否发生了变化.磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式,主要有:S、θ不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB•SsinθB、θ不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS•BsinθB、S不变,θ改变,这时ΔΦ=BS跟踪训练1 如图2所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小c.ab向左运动,同时增大磁感应强度BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角考点二利用楞次定律判断感应电流的方向考点解读感应电流方向的判定及由此产生的其他问题是这一章的一个重点和难点.利用楞次定律和右手定则都可以判定感应电流方向,但楞次定律的应用更重要.典例剖析例2 某实验小组用如图3所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→ac.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b思维突破楞次定律的使用步骤跟踪训练2 长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动,如图4甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电:i=Isinωt,i-t图象如图乙所示.规定沿长直导线方向上的电流为正方向.关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向,下列说法正确的是图4A.由顺时针方向变为逆时针方向B.由逆时针方向变为顺时针方向c.由顺时针方向变为逆时针方向,再变为顺时针方向D.由逆时针方向变为顺时针方向,再变为逆时针方向例3 如图5所示,质量为的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上.当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈始终保持不动.则关于线圈在此过程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情况,以下判断正确的是A.FN先大于g,后小于gB.FN一直大于gc.Ff先向左,后向右D.Ff一直向左思维突破楞次定律的推广应用对楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因:阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;阻碍相对运动——“来拒去留”;使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;阻碍原电流的变化——“增反减同”.跟踪训练3 如图6所示,金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧,若变阻器滑片P向左移动,则金属环A将向________运动,并有________趋势.0.楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的综合应用例4 如图7所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、N,N的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,N向右运动,则PQ所做的运动可能是A.向右加速运动B.向左加速运动c.向右减速运动D.向左减速运动建模感悟安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流有作用力左手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动右手定则闭合回路磁通量变化楞次定律跟踪训练4 两根相互平行的金属导轨水平放置于图8所示的匀强磁场中,在导轨上接触良好的导体棒AB和cD可以自由滑动.当AB在外力F作用下向右运动时,下列说法中正确的是A.导体棒cD内有电流通过,方向是D→cB.导体棒cD内有电流通过,方向是c→Dc.磁场对导体棒cD的作用力向左D.磁场对导体棒AB的作用力向左A组电磁感应现象的产生如图9所示,光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中,磁场方向与轨道所在平面垂直,导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动,当ab由图示位置释放,直到滑到右侧虚线位置的过程中,关于ab棒中的感应电流情况,正确的是A.先有从a到b的电流,后有从b到a的电流B.先有从b到a的电流,后有从a到b的电流c.始终有从b到a的电流D.始终没有电流产生.假如有一宇航员登月后,想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈,则下列推断正确的是A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场的有无B.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表无示数,则可判断月球表面无磁场c.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表有示数,则可判断月球表面有磁场D.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈在某一平面内沿各个方向运动,如电流表无示数,则可判断月球表面无磁场B组感应电流方向的判断.如图10所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在o点,并可绕o点摆动.金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是A.a→b→c→d→aB.d→c→b→a→dc.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aD.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d.XX年秋季,北约战机“幻影-XX”在利比亚班加西上空盘旋,由于地磁场的存在,飞机在一定高度水平飞行时,其机翼就会切割磁感线,机翼的两端之间会有一定的电势差.则从飞行员的角度看,机翼左端的电势比右端的电势A.低B.高c.相等D.以上情况都有可能c组楞次定律的拓展应用.如图11所示,甲是闭合铜线框,乙是有缺口的铜线框,丙是闭合的塑料线框,它们的正下方都放置一薄强磁铁,现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放,则以下说法正确的是图11A.三者同时落地B.甲、乙同时落地,丙后落地c.甲、丙同时落地,乙后落地D.乙、丙同时落地,甲后落地一长直铁芯上绕有一固定线圈,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动.连接在如图12所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关.下列情况中,可观测到N向左运动的是A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间c.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端移动时D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时课时规范训练一、选择题.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图1所示连接.下列说法中正确的是图1A.电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转c.电键闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转.如图2所示,两个线圈A、B水平且上下平行放置,分别通以如图所示的电流I1、I2,为使线圈B中的电流瞬时有所增大,可采用的办法是A.线圈位置不变,增大线圈A中的电流B.线圈位置不变,减小线圈A中的电流c.线圈A中电流不变,线圈A向下平移D.线圈A中电流不变,线圈A向上平移.北半球地磁场的竖直分量向下.如图3所示,在北京某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线圈abcd,线圈的ab边沿南北方向,ad边沿东西方向.下列说法中正确的是A.若使线圈向东平动,则a点的电势比b点的电势低B.若使线圈向北平动,则a点的电势比b点的电势低c.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→b→c→d→aD.若以ab为轴将线圈向上翻转,则线圈中感应电流方向为a→d→c→b→a.如图4所示,在直线电流附近有一根金属棒ab,当金属棒以b端为圆心,以ab为半径,在过导线的平面内匀速旋转达到图中的位置时A.a端聚积电子B.b端聚积电子c.金属棒内电场强度等于零D.Ua>Ub.如图5所示,水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场,电场竖直向下,磁场垂直纸面向外.半圆形铝框从直径处于水平位置时,沿竖直平面由静止开始下落.不计阻力,a、b两端落到地面的次序是A.a先于bB.b先于ac.a、b同时落地D.无法判定.如图6所示,线圈A、B是由不同材料制成的导体线圈,它们的质量一样大,形状一样,设磁场足够大,下列说法正确的是A.电阻大的线圈达到稳定速度时的速度大B.电阻小的线圈达到稳定速度时的速度大c.两线圈的稳定速度是一样的D.电阻率大的材料制成的线圈,稳定速度大.如图7所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴o转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将A.静止不动B.逆时针转动c.顺时针转动D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向如图8所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向如图.左线圈连着平行导轨和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中,下列说法中正确的是A.当金属棒向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点B.当金属棒向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点等电势c.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点D.当金属棒向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点.如图9,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕o点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环aA.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转c.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转0.如图10所示,每米电阻为1Ω的一段导线被弯成半径r=1的三段圆弧,并组成闭合回路.每段圆弧都是14圆周,位于空间直角坐标系的不同平面内,其中ab段位于xoy平面内,bc段位于yoz平面内,ca段位于zox平面内.空间存在一个沿+x轴方向的磁场,其磁感应强度大小随时间变化的关系式为B=0.7+0.6t,则A.导线中的感应电流大小是0.1A,方向是a→c→b→a B.导线中的感应电流大小是0.1A,方向是a→b→c→a c.导线中的感应电流大小是π20A,方向是a→c→b→a D.导线中的感应电流大小是π20A,方向是a→b→c→a1.一飞机下有一沿竖直方向的金属杆,若仅考虑地磁场的影响,不考虑磁偏角影响,当飞机水平飞行经过我国某市上空A.由东向西飞行时,金属杆上端电势比下端电势高B.由西向东飞行时,金属杆上端电势比下端电势高c.由南向北飞行时,金属杆上端电势比下端电势高D.由北向南飞行时,金属杆上端电势比下端电势高如图11所示,金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上,棒ab与框架接触良好.从某一时刻开始,给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场,并且磁场均匀增加,ab棒仍静止,在磁场均匀增加的过程中,关于ab棒受到的摩擦力,下列说法正确的是A.摩擦力大小不变,方向向右B.摩擦力变大,方向向右c.摩擦力变大,方向向左D.摩擦力变小,方向向左二、非选择题3.如图12所示,cDEF为闭合线圈,AB为电阻丝,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时,线圈cDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“•”时,电源的哪一端是正极?图12复习讲义基础再现一、基础导引B、c、D、E均能产生感应电流.知识梳理 1.变化感应电流 2.切割磁感线发生变化 3.电能思考:1.当电路不闭合时,没有感应电流,但有感应电动势,只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象..磁场变化如:永磁铁与线圈的靠近或远离、电磁铁内电流的变化.回路的有效面积变化①回路面积变化:如闭合线圈部分导线切割磁感线,如图甲.②回路平面与磁场夹角变化:如线圈在磁场中转动,如图乙.二、基础导引cD知识梳理 1.阻碍磁通量 2.垂直平面内导体运动导体棒切割磁感线思考:引起感应电流的磁场的磁通量的变化磁通量的变化相反相同阻止延缓继续进行课堂探究例1 BD跟踪训练1 A例2 D跟踪训练2 D例3 AD跟踪训练3 左收缩跟踪训练4 BD 分组训练.D.c.B.B.D.c课时规范训练.A.BD.Ac.BD.A.A.c.BD.B0.A1.B.B3.下端。
高二物理选修3-2学案
高二物理选修3-2学案(总58页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第四章电磁感应§划时代的发现探究电磁感应的产生条件[自主学习]1、定义:的现象称为电磁感应现象。
在电磁感应现象中所产生的电流称为。
2、到了18世纪末,人们开始思考不同自然现象之间的联系,一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系,经过艰苦细致地分析、试验,发现了电生磁,即电流的磁效应;发现了磁生电,即电磁感应现象。
3、在电磁感应现象中产生的电动势称为,产生感应电动势的那段导体相当于;4、产生感应电流的条件是:。
5、判断感应电流的方向利用或,但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,后者可应用于一切情况。
[针对训练]1、下列说法正确的是:(A)导体在磁场中运动时,导体中一定有感应电流(B)导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中一定有感应电流(C)只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中一定有感应电流产生(D)只要穿过闭合电路磁通量发生变化,电路中一定有感应电流2、关于电磁感应现象,下列说法正确的是:(A)导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流(B)导体垂直磁场运动,导体内一定会产生感应电流(C)闭合电路在磁场中作切割磁感线运动,电路内一定会产生感应电流(D)穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定会产生感应电流3、关于电磁感应现象,下列说法中正确的是:(B)闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生(D)闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流(F)穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流(H)穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时,电路中有感应电流[能力训练]1、如图5所示,条形磁铁穿过一闭合弹性导体环,且导体环位于条形磁铁的中垂面上,如果把导体环压扁成椭圆形,那么这一过程中:(B)穿过导体环的磁通量减少,有感应电流产生(D)穿过导体环的磁通量增加,有感应电流产生(F)穿过导体环的磁通量变为零,无感应电流(I)穿过导体环的磁通量不变,无感应电流2.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图6所示的运动,线圈中有感应电流的是:3、如图7所示,一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面内,且处于两直导线的中央,则线框中有感应电流的是;(E)两电流同向且不断增大(B)两电流同向且不断减小(C)两电流反向且不断增大 (D)两电流反向且不断减小4、如图8所示,线圈两端接在电流表上组成闭合回路,在下列情况中,电流表指针不发生偏转的是(A)线圈不动,磁铁插入线圈 (B)线圈不动,磁铁拔出线圈(C)磁铁插在线圈内不动 (D)磁铁和线圈一块平动5、一个处在匀强磁场中的闭合线圈中有一定的磁通量穿过,能使该回路产生感应电流的是:A)改变磁场的磁感应强度(B)改变回路平面与磁场方向的夹角(C)改变闭合线圈所围成的面积(D)线圈在磁场中平移6、如图9所示,直导线中通以电流I,矩形线圈与电流共面,下列情况能产生感应电流的是:(A)电流I增大(B)线圈向右平动(C)线圈向下平动 (D)线圈绕ab边转动7、如图10所示,线圈abcd在磁场区域ABCD中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生:(B)把线圈变成圆形(周长不变)(B)使线圈在磁场中加速平移(C)使磁场增强或减弱(D)使线圈以过ad的直线为轴旋转8、闭合矩形线圈跟磁感线方向平行,如图11所示,下列那种情况线圈中有感应电流:(A)线圈绕ab轴转动(B)线圈垂直纸面向外平动(C)线圈沿ab轴向下移动(D)线圈绕cd轴转动9、如图12所示,开始时矩形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要使线圈中产生感应电流,下列方法可行的是:O 为轴转动(A)以ab为轴转动 (B)以O60)(C)以ad为轴转动(小于60 )(D)以bc为轴转动(小于10、如图13所示,在条形磁铁的外面套着一个闭合弹簧线圈,若把线圈四周向外拉,使线圈包围的面积变大,这时:(A) 线圈中有感应电流(B)线圈中无感应电流(C)穿过线圈的磁通量增大 (D)穿过线圈的磁通量减小[方法小结]参考答案自主学习:1.利用磁场产生电感应电流 2.法拉第 3.感应电动势电源4.穿过闭合电路的磁通量发生变化5.右手定则楞次定律针对训练 1.(1)电源连接两端点连在一起(2)振荡(振动)感应电流停在原位置2.D能力训练法拉第电磁感应定律[针对训练]1.长度和粗细均相同、材料不同的两根导线,分别先后放在U 形导轨上以同样的速度在同一匀强磁场中作切割磁感线运动,导轨电阻不计,则两导线:(A)产生相同的感应电动势 (B )产生的感应电流之比等于两者电阻率之比(C)产生的电流功率之比等于两者电阻率之比 (D)两者受到相同的磁场力 2.在图中,闭合矩形线框abcd 位于磁感应强度为B 的匀强磁场中,ad 边位于磁场边缘,线框平面与磁场垂直,ab 、ad 边长分别用L 1、L 2表示,若把线圈沿v 方向匀速拉出磁场所用时间为△t ,则通过线框导线截面的电量是:12()BL L R t A ∆ 12()BL L R B 12()BL L tC ∆ 12()D BL L 3.在理解法拉第电磁感应定律tE n φ∆∆=及改写形势Bt E ns ∆∆=,S t E nB ∆∆=的基础上(线圈平面与磁感线不平行),下面叙述正确的为:A 对给定线圈,感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比B 对给定的线圈,感应电动势的大小跟磁感应强度的变化 B ∆成正比C 对给定匝数的线圈和磁场,感应电动势的大小跟面积的平均变化率tS ∆∆成正比D 题目给的三种计算电动势的形式,所计算感应电动势的大小都是t ∆时间内的平均值4.如图所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻为细金属环电阻的12,磁场方向垂直穿过粗金属环所在的区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为E ,则a 、b 两点的电势差为 。
高中物理 选修3-2交变电流-总复习导学案
师 生 互 动补充内容或错题订正一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有些小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分) 1.中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高,农民负担过重.其中客观原因是电网陈旧老化,近来进行农村电网改造,为减少远距离输电的损耗从而降低电费价格,可采取的措施有( ) A .提高输送功率 B .应用超导体材料做输电线C .提高高压输电的电压D .减小输电导线的横截面积2.室外天线放大器能将室外接收到的微弱电视信号放大,使得电视机更清晰,放大器放置在室外的天线附近,为它供电的电源盒放置在室内,连接电源盒与放大器的两条电线兼有两种功能:既是天线放大器的50Hz 低频电源线,同时又将几百兆赫兹高频电视信号送入室内,供电视机使用,这就是说,低频电流和高频电流共用一个通道.室内电源盒的内部电路如图示,关于电容器C 和电感线圈L 的作用,下面说法正确的是( )A .高频电视信号经过电容器C 输送给电视机B .电容器C 对高频电视信号没有阻碍作用C .电感线圈L 的作用是阻碍高频电视信号进入变压器D .电感线圈L 对50Hz 低频电流没有阻碍作用3.(2009·南通模拟)某交流发电机给灯泡供电,产生正弦式交变电流的图象如图所示,下列说法中正确的是 ( )A .交变电流的频率为0.02HzB .交变电流的瞬时表达式为i =5cos50πt (A)C .在t =0.01s 时,穿过交流发电机线圈的磁通量最大D .若发电机线圈电阻为0.4Ω,则其产生的热功率为5W4.(2009·大连一模)如图所示是磁电式电流表的结构图和磁场分布图,若磁极与圆柱间的磁场都是沿半径方向,且磁场有理想的边界,线圈经过有磁场的位置处磁感应强度大小相等.某同学用此种电流表中的线圈和磁体做成发电机使用,让线圈匀速转动,若从图中水平位置开始计时,取起始电流方向为正方向,表示产生的电流随时间变化关系的下列图象中正确的( ) 5.(2009·江苏启东质检)如图所示,L 1、L 2是高压输电线,图中两电表示数分别是220V 和10A ,已知图甲中原、副线圈匝数比为,图乙中原、副线圈匝数比为,则( ) A .图甲中的电表是电压表,输电电压为22000VB .图甲是电流互感器,输电电流是100AC .图乙中的电表是电压表,输电电压为22000VD .图乙是电流互感器,输电电流是10A 6.(2009·福建质检)如上右图所示,图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象,当调整线圈转速后,所产生正弦交流电的图象如图线b 所示,以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是 ( )A.线圈先后两次转速之比为B.两种情况在0.3s内通过线圈的磁通量之比为C.两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比Q a Q b=D.两种情况在相等时间内产生的焦耳焦之比Q a Q b=7.如图所示为一理想变压器,原、副线圈的匝数之比为n,副线圈接有一个定值电阻R,则()A.若ab之间接电动势为U的蓄电池,则R中的电流为nURB.若ab之间接电动势为U的蓄电池,则原、副线圈中的电流均为零C.若ab之间接电压为U的交流电,则原线圈中的电流为n2URD.若ab之间接电压为U的交流电,则副线圈中的电流为nUR8.平行板间加如图(a)所示周期变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t=0时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况,图(b)中,能定性描述粒子运动的速度图象正确的是()9.如图所示,面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路,理想交流电压表并联在电阻R的两端.线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动.设线圈转动到图示位置的时刻t=0.则()A.在t=0时刻,线圈处于中性面,流过电阻R的电流为0,电压表的读数也为0B.1秒钟内流过电阻R的电流方向改变ωπ次C.在电阻R的两端再并联一只电阻后,电压表的读数将减小D.在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后,电压表的读数不变10.(2009·北京模拟)如图所示,电路中有四个完全相同的灯泡,额定电压均为U,额定功率均为P,变压器为理想变压器,现在四个灯泡都正常发光,则变压器的匝数比n1n2和电源电压U1分别()A.2U B.4UC.4U D.2U第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题,共18分.把答案直接填在横线上)11.(6分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝,将原线圈接在220V的交流电压上,副线圈上电压为________V,穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.12.(6分)如图所示,水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,铜盘绕过中心轴以角速度ω做匀速圆周运动,铜盘的中心及边缘处分别用滑片与一理想变压器的原线圈相连,理想变压器原、副线圈的匝数之比为n,变压器的负线圈与一电阻为R的负载相连,则变压器原线圈两端的电压为________,通过负载R的电流为________.13.(6分)如图所示,4只完全相同的灯泡分别接在理想变压器的原副线圈回路中,当原线圈的a、b两端接入恒定的交流电压U0时,4只灯泡均正常发光,则三组线圈的匝数比为n1n2n3=________,灯泡的额定电压U=________.三、论述计算题(本题共4小题,共42分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)14.(10分)(2009·江苏模拟)交流发电机的原理如图(甲)所示,闭合的矩形线圈放在匀强磁场中,绕OO′轴匀速转动,在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图(乙)所示,已知线圈的电阻为R=2.0Ω,求:(1)通过线圈导线的任一个横截面的电流的最大值是多少?(2)矩形线圈转动的周期是多少?(3)线圈电阻上产生的电热功率是多少?(4)保持线圈匀速转动,1min 内外力对线圈做的功是多少?15.(10分)如图所示,理想变压器原线圈中输入电压U 1=3300V ,副线圈两端电压U 2为220V ,输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2,绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U =2V .求:(1)原线圈n 1等于多少匝?(2)当开关S 断开时,电流表A 2的示数I 2=5A.则电流表A 1的示数I 1为多少?(3)当开关S 闭合时,电流表A 1的示数I 1′等于多少?16.(11分)一居民小区有440户,以前每户平均消耗电功率为100W ,使用的区间变压器匝数比为,恰好能使额定电压为220V 的用电器正常工作,现在因家用电器增加,每户平均消耗的电功率为250W ,若变压器输入电压仍为6600V ,区间输电线线路不变,为了使家用电器正常工作,需换用区间变压器,则此变压器的匝数比为多少?17.(11分)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置,如图所示,其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等.(1)利用总电阻R =10Ω的线路向外输送风力发电机产生的电能.输送功率P 0=300kW ,输出电压U =10kV ,求导线上损失的功率与输送功率的比值;(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积.设空气密度为ρ,气流速度为v ,风轮机叶片长度为r .求单位时间内流向风轮机的最大风能P m ;在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,简述可采取的措施.(3)已知风力发电机的输出功率为P 与P m 成正比.某风力发电机在风速v 1=9m/s 时能够输出电功率P 1=540kW.我国某地区风速不低于v 2=6m/s 的时间每年约为5000小时,试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时.。
2013粤教版高中物理选修3-2全套学案
2013人教版高中物理选修3-2全套学案目录物理选修3-2学案41划时代的发现物理选修3-2学案42探究电磁感应的产生条件物理选修3-2学案43法拉电磁感应定律物理选修3-2学案44楞次定律物理选修3-2学案45感生电动势动生电动势物理选修3-2学案46互感和自感物理选修3-2学案51交变电流物理选修3-2学案52 描述交变电流的物理量物理选修3-2学案53电感和电容对交变电流的影响物理选修3-2学案54变压器物理选修3-2学案55电能的输送物理选修3-2学案61传感器及其工作原理物理选修3-2学案62传感器的应用一物理选修3-2学案63传感器的应用二第一节划时代的发现第1课时一学习目标1.知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史2.知道电磁感应感应电流的定义3.领悟科学探究中提出问题观察实验分析论证归纳总结等要素在研究问题时的重要性4.领会科学家对自然现象自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性二学习重点难点学习重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史领悟科学探究的方法和艰难历程培养不怕失败勇敢面对挫折的坚强意志学习难点领悟科学探究的方法和艰难历程培养不怕失败勇敢面对挫折的坚强意志三自主学习一奥斯特梦圆电生磁------电流的磁效应阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容思考并回答以下问题1是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的在这之前科学研究领域存在怎样的历史背景2奥斯特的研究是<a name=baidusnap0></a>一帆</B>风顺的吗奥斯特面对失败是怎样做的3奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的用学过的知识如何解释4电流磁效应的发现有何意义谈谈自己的感受二法拉第心系磁生电------电磁感应现象阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容思考并回答以下问题1奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考法拉第持怎样的观点2法拉第的研究是一帆</B>风顺的吗法拉第面对失败是怎样做的3法拉第做了大量实验都是以失败告终失败的原因是什么4法拉第经历了多次失败后终于发现了电磁感应现象他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的之后他又做了大量的实验都取得了成功他认为成功的秘诀是什么5从法拉第探索电磁感应现象的历程中你学到了什么谈谈自己的体会三实例探究1有关物理学史的知识例1发电的基本原理是电磁感应发现电磁感应现象的科学家是A.安培 B.赫兹C.法拉第 D.麦克斯韦例2发现电流磁效应现象的科学家是___________发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________发现电磁感应现象的科学家是___________发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________2对概念的理解和对物理现象的认识例3下列现象中属于电磁感应现象的是A.磁场对电流产生力的作用B.变化的磁场使闭合电路中产生电流C.插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D.电流周围产生磁场第一节划时代的发现第2课时学习目标知道电磁感应感应电流的定义学习重点熟记基本知识点掌握基础题型四达标演练1奥斯特实验要有明显的效果通电导线必须____________放置21831年8月29日____________发现了电磁现象把两个线圈绕在同一个铁环上一个绕圈接到____________另一个线圈接入____________在给一个线圈____________或____________的瞬间发现了另一个线圈中也出现了____________3如图所示虚线框内有匀强磁场大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量则有AΦ1 Φ2BΦ1 Φ2CΦ1 Φ2D无法确定4恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈线圈平面垂直于磁场方向当线圈在此磁场中做下列哪种运动时穿过线圈的磁通量发生了变化A线圈沿自身所在的平面做匀速运动B线圈沿自身所在的平面做加速运动C线圈绕任一直径做匀速转动D线圈绕任一直径做变速转动5两个圆环AB如图4-2-7所示放置且RA RB一条形磁铁轴线过两个圆环的圆心处且与圆环平面垂直则穿过AB环的磁通量ΦA和ΦB 的关系是AΦA ΦBBΦA ΦBCΦA ΦBD无法确定6单匝线圈abcd水平放置有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中如图4-2-17所示线圈面积为S磁感应强度为B当线圈绕ab边从图示位置转过30°和60°时穿过线圈的磁通量分别是多少第2节探究电磁感应的产生条件第1课时一学习目标1.知道产生感应电流的条件2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验3.学会通过实验观察记录结果分析论证得出结论的科学探究方法4.通过实验观察和实验探究理解感应电流的产生条件举例电磁感应在生活和生产中的应用二学习重点难点学习重点通过实验观察和实验探究理解感应电流的产生条件学习难点感应电流的产生条件三自主学习一感应电流产生的条件1实验一闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系实验二向线圈中插入磁铁或把磁铁从线圈中抽出探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系2模仿法拉第的实验通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出或改变线圈中电流的大小改变滑线变阻器的滑片位置探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系三实例探究例题1关于感应电流下列说法中正确的是A.只要闭合电路内有磁通量闭合电路中就有感应电流产生穿过螺线管的磁通量发生变化时螺线管内部就一定有感应电流产生线框不闭合时即使穿过线圈的磁通量发生变化线圈中也没有感应电流只要电路的一部分作切割磁感线运动电路中就一定有感应电流2-1下列关于感应电流产生的说法中正确的是A只要穿过线圈的磁通量发生变化线圈中就一定有感应电流产生B只要闭合导线做切割磁感线的运动导线中就一定有感应电流产生C闭合电路的一部分导体若不做切割磁感线的运动则闭合电路中就一定没有感应电流D当穿过闭合电路的磁通量发生变化时闭合电路中就一定有感应电流第2节探究电磁感应的产生条件第2课时学习目标知道产生感应电流的条件学习重点通过练习理解感应电流的产生条件例题2如图所示竖直放置的长直导线通以恒定电流有一矩形线框与导线在同一 A导线中电流强度变大线框向右平动线框向下平动线框以ab边为轴转动2-2矩形闭合线圈平面跟磁感线方向平行如图所示下列情况中线圈有感应电流的是 A线圈绕a轴转动线圈垂直纸而向外平动线圈沿ab轴下移线圈绕cd轴转动如图所示一闭合金属环从上而下通过通电的长直螺线管b为螺线管的中点金属环通过abc处时能产生感应电流的是__________2-3如图所示一个矩形线框上有一电流计G它们从一理想匀强磁场区域的上方自由下落线圈平面与磁场方向垂直在线圈下落的ⅠⅡⅢ三个位置中下列说法中正确的是A只在Ⅰ位置时有感应电流 B只在Ⅱ位置时有感应电流C只在Ⅲ位置时有感应电流 D只在Ⅱ位置时无感应电流例题4如图所示用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合哪几种组合中切断直导线中电流时闭合回路中会有感应电流产生2-4如图所示有一正方形闭合线圈在足够大的匀强磁场中运动下列四个图中能产生感应电流的是图例题5如图所示一有限范围的匀强磁场宽为d一个边长为l方形导线框以速度v匀速地通过磁场区若d l则在线框中不产生感应电流的时间就等于A B C D2-5如图所示一有限范围的匀强磁场宽度为d将一个边长为L的正方形导线框以速度V匀速通过磁场区域区域若d L则在线框中不产生感应电流的时间应为等于Adv BLv CLdv DL2 dv第三节法拉电磁感应定律第1课时一学习目标1.知道什么叫感应电动势2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量并能区别ΦΔΦE △Φ△t3.理解法拉第电磁感应定律内容数学表达式4.知道E BLvsinθ如何推得5.会用E n△Φ△t和E BLvsinθ解决问题二学习重点和难点法拉第电磁感应定律平均电动势与瞬时电动势区别三自主学习一法拉第电磁感应定律及数学表达式回路中的感应电动势的大小和成正比E 1要严格区分磁通量磁通量的变化量磁通量的变化率2磁通量的变化率与匝数的多少无关3由ε=ΔφΔt算出的通常是时间Δt内的一般不等于初态与末态电动势的平均值4若Δφ由磁场的变化引起则ΔφΔt常用来计算5若Δφ是由回路面积的变化引起则ΔφΔt常用来计算6感应电量在Δt时间内通过电路中某一横截面的电量q 二导体平动切割磁感线运动时的感生电动势设矩形线框abcd放在磁感应密度为B的匀强磁场里线框平面跟磁感线垂直线框可动部分ab以速度v向右运动在时间Δt内由原来的位置ab移到a1b1此刻线框面积的变化量ΔS如图所示则ΔS=LvΔt ΔΦ BΔS BLvΔtE BLv讨论若v⊥L但与B成θ角如图则将v正交分解v1=vsinθ对切割有贡献v2=vcosθ对切割无贡献E=BL v∴E Blvsinθ第三节法拉电磁感应定律第2课时学习目标用E n△Φ△t和E BLvsinθ解决问题学习重点和难点法拉第电磁感应定律平均电动势与瞬时电动势区别三实例探究例题1如下图所示将一条形磁铁插入某一闭合线圈第一次用005s第二次用01s设插入方式相同试求1两次线圈中的平均感应电动势之比2两次线圈之中电流之比3两次通过线圈的电荷量之比4两次在R中产生的热量之比-1有一面积为S 100cm2的金属环电阻R 01Ω环中磁场变化规律如下图所示磁场方向垂直环面向里在t1到t2时间内通过金属环的电荷量是多少例题2如下图所示是一个水平放置的导体框架宽度L 150m接有电阻R 020Ω设匀强磁场和框架平面垂直磁感应强度B 040T方向如图今有一导体棒ab跨放在框架上并能无摩擦地沿框滑动框架及导体ab电阻均不计当ab以v 40ms的速度向右匀速滑动时试求1导体ab上的感应电动势的大小2回路上感应电流的大小第四节楞次定律第1课时一学习目标1.掌握楞次定律的内容能运用楞次定律判断感应电流方向2.培养观察实验的能力以及对实验现象分析归纳总结的能力3.能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4.掌握右手定则并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式二学习重点和难点学习重点1.楞次定律的获得及理解2.应用楞次定律判断感应电流的方向3.利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向学习难点楞次定律的理解及实际应用三自主学习一楞次定律内容二楞次定律的应用1.正确理解楞次定律中的阻碍的含义1 谁阻碍谁2 阻碍什么3 如何阻碍4 结果如何三右手定则的内容四实例探究例题1如图所示有一正方形闭合线圈在足够大的匀强磁场中运动下列四个图中能产生感应电流的是图-1如图所示竖直放置的长直导线通以恒定电流有一矩形线框与导线在同一A 导线中电流强度变大B 线框向右平动C 线框向下平动D 线框以ab边为轴转动ab沿轨道向右匀速滑动判断ab中感应电流方向并指出ab两点中哪一点电势高第四节楞次定律第2课时学习重点1.应用楞次定律判断感应电流的方向2.利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向学习难点楞次定律的理解及实际应用-2如图1所示匚形线架ABCD上有一根可以无摩擦滑动的导线ab 左侧有通电导线MN电流方向由N到M若将线框置于匀强磁场中则A ab边向右运动时导线MN与AB边相互吸引B ab边向左运动时导线MN与AB边相互吸引C ab边向左运动时导线MN与AB边相互排斥D ab边向右运动时导线MN与AB边相互排斥例题3两个同心导体环内环中通有顺时针方向的电流外环中原来无电流当内环中电流逐渐增大时外环中有无感应电流方向如何-3如图所示两个大小相等互相绝缘的导体环B环与A环有部分面积重叠当开关S断开时AB环内有顺时针方向的感应电流BB环内有逆时针方向感应电流CB环内没有感应电流D条件不足无法判定-4如图所示一定长度的导线围成闭合的正方形线框使框面垂直于磁场放置若因磁场的变化而导致线框突然变成圆形则A.因B增强而产生逆时针的电流B.因B减弱而产生逆时针的电流C.因B减弱而产生顺时针的电流D.以上选项均不正确第五节感生电动势动生电动势第1课时一学习目标1.知道感生电场2.知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系二学习重点难点学习重点感生电动势与动生电动势的概念学习难点对感生电动势与动生电动势实质的理解三自主学习一感生电动势如图所示穿过闭会回路的磁场增强在回路中产生感应电流是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢1 感生电场___________________________________________________________ _2 感生电动势①概念__________________________________________________②计算公式_____________二洛伦兹力与动生电动势1一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源这时非静电力与洛伦兹力有关________________________________________叫动生电动势2如图所示导体棒运动过程中产生感应电流试分析电路中的能量转化情况三实例探究例题1如图所示在宽为05m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r 06Ω的直导体在导轨的两端分别连接两个电阻R1 4ΩR2 6Ω其它电阻不计整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中如图所示磁感应强度B 01T当直导体在导轨上以V 6ms的速度向右运动时求直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小第五节感生电动势动生电动势第2课时一学习目标1.知道感生电场2.知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系二学习重点难点学习重点感生电动势与动生电动势的概念学习难点对感生电动势与动生电动势实质的理解-1如图所示在宽为L的水平平行光滑导轨上垂直导轨放置一个直导体棒MN在导轨的左端连接一个电阻R其它电阻不计设导轨足够长整个装置处在垂直导轨竖直向下的匀强磁场中磁感应强度为B当直导体棒受到一个垂直导轨水平向右的恒力F作用由静止开始在导轨上向右运动时试确定直导体棒的运动情况及其最大速度Vm -2一闭合线圈放在随时间均匀变化的磁场中线圈平面和磁场方向垂直若想使线圈中的感应电流增加一倍下述方法可行的是A使线圈匝数增加一倍B使线圈截面积增加一倍C使线圈匝数减少一半D使磁感应强度的变化率增大一倍例题3如图所示长宽的矩形线圈电阻为处于磁感应强度为的匀强磁场边缘线圈与磁感线垂直.求将线圈以向右的速度匀速拉出磁场的过程中⑴拉力 F大小⑵拉力的功率 P⑶拉力做的功W第6节互感和自感第1课时一学习目标1了解互感和自感现象2了解自感现象产生的原因3知道自感现象中的一个重要概念自感系数了解它的单位及影响其大小的因素二重点难点1.重点自感现象及自感系数2.难点①自感现象的产生原因分析②通断电自感的演示实验中现象解释三自主学习一互感现象1基本概念①互感②互感现象③互感电动势2互感的理解3互感的应用和防止二自感现象1.演示实验实验1观察到的现象总结实验2断电自感2.结论小结线圈中电流发生变化时自身产生__________这个感应电动势阻碍______的变化自感现象_______________________________________________叫自感现象自感电动势___________________________________叫自感电动势三自感系数1自感系数2.单位四实例探究例如图所示电路中L为电感线圈电阻不计 A合上S时亮合上S时亮C断开S时熄灭断开S时熄灭如图所示AB是两个完全相同的灯泡L是自感系数较大的线圈其直流电阻忽略不计当电键闭合下列说法正确的是AA立即熄灭熄灭B电键S断开时B立即熄灭熄灭C电键S闭合时AB亮然后A熄灭D电键S闭合时AB亮然后B逐渐变亮A总是相反. B总是相同.C电流增大时两者方向相反.D电流减小时两者方向相同3关于自感现象正确的说法是A感应电流一定与原电流方向相反B线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数是一定较大C对于同一线圈当电流变化较快时线圈中的自感系数也较大D对于同一线圈当电流变化较大时线圈中产生自感电动势也较大4关于线圈自感系数的说法错误的是A自感电动势大自感系数也越大B把线圈中的铁芯抽出一些自感系数减小C把线圈匝数增加一些自感系数变大D电感是自感系数的简称第五章第1节交变电流导学案第1课时一预习目标1知道交变电流产生的原理2知道交变电流的变化规律及物理量间的关系二预习内容1交变电流________和________随时间做_________变化的电流叫做交变电流简称交流________不随时间变化的电流称为直流大小和方向都不随时间变化的电流叫做_________电流2交变电流的产生1过程分析特殊位置甲乙丙丁戊B与S的关系磁通量Φ的大小4个过程中Φ的变化电流方向磁通量Φ的变化率2中性面_______________________________磁通量___________磁通量的变化率____________感应电动势e=_______________感应电流感应电流方向________线圈转动一周感应电流方向改变______次第五章第1节交变电流课内探究学案第2课时学习目标1理解交变电流的产生原理及变化规律2理解描述交变电流几个物理量以及它们之间的关系学习重难点交变电流的产生原理变化规律及物理量间的关系三反思总结1矩形线圈在匀强磁场中匀速转动绕与磁场垂直的轴时线圈中产生正弦交变电流从中性面开始计时感应电动势的瞬时值表达式为e NBSωsinωt Emsinωteωt图线是一条正弦曲线2中性面特点Φ最大而e 0四当堂检测1交流发电机在工作时电动势为 e Emsinωt 若将发电机的转速提高一倍同时将电枢所围面积减少一半其它条件不变则电动势为Ae Emsinωt2 Be 2Emsinωt2Ce Emsin2ωt De Em2sin2ωt2如图是一个正弦交变电流的it图象根据这一图象该交流电的瞬时值表达式为________A五课后练习与提高1如图甲中所示一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动线圈所围面积的磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示下列论述正确的是At1时刻线圈中感应电动势最大Bt2时刻导线ad的速度方向跟磁感线垂直Ct3时刻线圈平面与中性面重合Dt4 t5时刻线圈中感应电流方向相同2如图所示一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动线圈匝数N 100线圈电阻r 3Ωab cd 05mbc ad 04m磁感应强度B 05T 电阻R 311Ω当线圈以n 300rmin的转速匀速转动时求⑴感应电动势的最大值⑵t 0时刻线圈在图示位置写出此交变电流电动势的瞬时值表达式⑶此电压表的示数是多少第五章第2节描述交变电流的物理量导学案第1课时预习目标知道描述交变电流的相关物理量知道物理量之间的关系预习内容表征交变电流的物理量1瞬时值正弦交流电瞬时值的表达式为2最大值交流电的最大值反映的是交流电大小的变化范围当线圈平面与磁力线平行时交流电动势最大瞬时值与最大值的关系是有效值交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的即在同一时间内跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值叫做该交流电的有效值正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是各种交流电电气设备上所标的交流电表上所测得的以及在叙述中没有特别加以说明的交流电的最大值都是指平均值交流电的平均值是交流电图像中波形与横轴所围的面积跟时间的比值用e n ΔΦ/Δt计算表征交变电流变化快慢的物理量①周期T单位s②频率f单位HZ③角频率ω单位rads④角速度频率周期的关系l掌握表征交变电流大小物理量.2理解有效值的定义并会用它解决相关问题.3掌握表征交变电流变化快慢的物理量.学习重难点表征物理量及物理量间的关系并能熟练解决相关问题二学习过程1写出正弦式交变电流电动势的最大值瞬时值有效值以及平均值表达式2峰值有效值和平均值有什么区别3对于正弦式交变电流其有效值与最大值得关系是是不是对一切交变电流都是如此4在我们经常遇到的问题中那些地方应用有效值那些地方应用最大值那些地方应用平均值三反思总结四当堂检测1电阻R1R2与交流电源按照图1方式连接R1 10ΩR2 20Ω合上开关S后通过电阻R1的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示则A.通过R1的电流有效值是12AB.R1两端的电压有效值是6VC.通过R2的电流最大值是12AD.R2两端的电压最大值是6V2如图2所示表示一交流电的电流随时间的变化图象其中电流正值为正弦曲线的正半周则该交流电的有效值为多少课后练习与提高1图5-2-1表示一交变电流随时间变化的图象此交变电流的有效值是A5安 B5安 maxbook118com D 35安如图5-2-2所示在匀强磁场中有一个冂形导线框可绕AB轴转动已知匀强磁场的磁感强度B 5πT线框的CD边长为20cmCEDF长均为10cm转速为50rs若从图示位置开始计时1写出线框中感应电动势的瞬时值表达式2若线框电阻r 3再将AB两端接6V12W灯泡小灯泡能否正常发光若不能小灯泡实际功率多大电感和电容对交变电流的影响1电感和电容对交变电流的影响1电感对交变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用的大小用表示线圈的越大交变电流的越高电感对交变电流的阻碍作用就越感抗也越2电容器对交变电流的阻碍作用电容对交变电流的阻碍作用的大小用表示电容器的电容越交变电流的频率越电容器对交变电流的阻碍作用就越容抗也越这些都表明交变电流能通过电容器2在交变电流路中如果把电感的作用概括为则对电容的作用可概括为知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小知道感抗与哪些因素有关.知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用.知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小知道容抗与哪些因素有关.一电感对交变电流的阻碍作用2自感现象的应用1低频扼流圈的构造其作用2高频扼流圈的构造作用学以致用如图白炽灯和电感线圈串联后接在交流电源的两端当交流电源。
人版高中物理选修3_2(全册)教学案[完整]
第四章电磁感应4.1 划时代的发现教学目标(一)知识与技能1.知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2.知道电磁感应、感应电流的定义。
(二)过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
(三)情感、态度与价值观1.领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2.以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学手段计算机、投影仪、录像片教学过程一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这之前,科学研究领域存在怎样的历史背景?(2)奥斯特的研究是一帆风顺的吗?奥斯特面对失败是怎样做的?(3)奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的?用学过的知识如何解释?(4)电流磁效应的发现有何意义?谈谈自己的感受。
学生活动:结合思考题,认真阅读教材,分成小组讨论,发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象教师活动:引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
提出以下问题,引导学生思考并回答:(1)奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考?法拉第持怎样的观点?(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?法拉第面对失败是怎样做的?(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终,失败的原因是什么?(4)法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现象,他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?之后他又做了大量的实验都取得了成功,他认为成功的“秘诀”是什么?(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?谈谈自己的体会。
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高中物理选修3-2复习学案第四章电磁感应§4.1 划时代的发现探究电磁感应的产生条件穿过闭合电路的磁通量发生变化,有两个要点,一是闭合电路,二是磁通量变化;与穿过闭合电路的磁通量有无,多少无关,只要磁通量变化,闭合电路中就有感应电流,不变就没有。
如图1所示,闭合线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴转动,当线圈平面与磁场垂直时,穿过线圈平面的磁通量最大,但此时磁通量不变,线圈中无感应电流(可用示波器观察)。
[自主学习]1、定义:的现象称为电磁感应现象。
在电磁感应现象中所产生的电流称为。
2、到了18世纪末,人们开始思考不同自然现象之间的联系,一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系,经过艰苦细致地分析、试验,发现了电生磁,即电流的磁效应;发现了磁生电,即电磁感应现象。
3、在电磁感应现象中产生的电动势称为,产生感应电动势的那段导体相当于;4、产生感应电流的条件是:。
5、判断感应电流的方向利用 或 ,但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,后者可应用于一切情况。
[典型例题]例1 如图2所示,两个同心圆形线圈a 、b 在同一水平面内,圆半径ba R R 〉,一条形磁铁穿过圆心垂直于圆面,穿过两个线圈的磁通量分别为a φ和b φ,则:b a A φφ〉)(,b a B φφ=)(,b a C φφ〈)(,(D )无法判断分析:在磁铁的内部磁感线从S 极指向N 极,在磁铁的外部磁感线从N 极指向S 极;故从下向上穿过的磁感线条数一样多,但面积越大从上向下穿过来的磁感线条数越多,则磁感线的条数差越少,磁通量越少,C 正确例2 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图3所示,抛物线的方程是2x y =,下部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是a y =的直线(图中的虚线所示)。
一个小金属块从抛物线上b y =(b 〉a )处以速度V 沿抛物线自由下滑,假设抛物线足够长,金属块沿抛物线下滑后产生的总热量是:221221)()()()()()(mv a b mg D a b mg C mvB mgbA +--分析:金属块可以看成一圈一圈的线圈组成的,线圈在进、出磁场的过程中,穿过线圈的磁通量变化,有感应电流产生,金属块的机械能越来越少,上升的最大高度越来越小,最后限定在磁场内运动,由能量守恒定律mga mv mgb Q -+=)(221,所以D 正确。
[针对训练]1、1831年8月29日,法拉第终于取得突破性进展。
这次他用一个软铁圆环,环上绕两个互相绝缘的线圈A 和B ,如图4所示,他在日记中写道:“使一个有10对极板,每板面积为4平方英寸的电池充电。
用一根铜导线将一个线圈,或更确切地说把B 边的线圈的两个端点连接,让铜线通过一个距离,恰好经过一根磁针的上方(距铁环3英尺远)然后把电池连接在A边线圈的两端;这时立即观察到磁针的效应,它振荡起来,最后又停在原先的位置上,一旦断开A边与电池的连接,磁针再次被扰动。
”(以上载自郭奕玲沈慧君所著物理学史,清华大学出版社)在法拉第的这个实验中,(1)电路的连接是:A线圈与,B线圈。
法拉第观察到的现象是:(2)线圈与电源接通时,小磁针,说明另一个线圈中产生了。
并且最后小磁针又。
2、下列说法正确的是:(A)导体在磁场中运动时,导体中一定有感应电流(B)导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中一定有感应电流(C)只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中一定有感应电流产生(D)只要穿过闭合电路磁通量发生变化,电路中一定有感应电流3、关于电磁感应现象,下列说法正确的是:(A)导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流(B)导体垂直磁场运动,导体内一定会产生感应电流(C)闭合电路在磁场中作切割磁感线运动,电路内一定会产生感应电流(D)穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定会产生感应电流4、关于电磁感应现象,下列说法中正确的是:(B)闭合线圈放在变化的磁场中,必然有感应电流产生(D)闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流(F)穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流(H)穿过闭合电路的磁感线条数发生变化时,电路中有感应电流[能力训练]1、如图5所示,条形磁铁穿过一闭合弹性导体环,且导体环位于条形磁铁的中垂面上,如果把导体环压扁成椭圆形,那么这一过程中:(B)穿过导体环的磁通量减少,有感应电流产生(D)穿过导体环的磁通量增加,有感应电流产生(F)穿过导体环的磁通量变为零,无感应电流(I)穿过导体环的磁通量不变,无感应电流2.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图6所示的运动,线圈中有感应电流的是:3、如图7所示,一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面内,且处于两直导线的中央,则线框中有感应电流的是;(E)两电流同向且不断增大(B)两电流同向且不断减小(C)两电流反向且不断增大(D)两电流反向且不断减小4、如图8所示,线圈两端接在电流表上组成闭合回路,在下列情况中,电流表指针不发生偏转的是(A)线圈不动,磁铁插入线圈(B)线圈不动,磁铁拔出线圈(C)磁铁插在线圈内不动(D)磁铁和线圈一块平动5、一个处在匀强磁场中的闭合线圈中有一定的磁通量穿过,能使该回路产生感应电流的是:A)改变磁场的磁感应强度(B)改变回路平面与磁场方向的夹角(C)改变闭合线圈所围成的面积(D)线圈在磁场中平移6、如图9所示,直导线中通以电流I,矩形线圈与电流共面,下列情况能产生感应电流的是:(A)电流I增大(B)线圈向右平动(C)线圈向下平动 (D)线圈绕ab边转动7、如图10所示,线圈abcd在磁场区域ABCD中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生:(B)把线圈变成圆形(周长不变)(B)使线圈在磁场中加速平移(C)使磁场增强或减弱(D)使线圈以过ad的直线为轴旋转8、闭合矩形线圈跟磁感线方向平行,如图11所示,下列那种情况线圈中有感应电流:(A)线圈绕ab轴转动(B)线圈垂直纸面向外平动(C)线圈沿ab轴向下移动(D)线圈绕cd轴转动9、如图12所示,开始时矩形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要使线圈中产生感应电流,下列方法可行的是:(A)以ab为轴转动O 为轴转动(B)以O(C)以ad为轴转动(小于60 )60)(D)以bc为轴转动(小于10、如图13所示,在条形磁铁的外面套着一个闭合弹簧线圈,若把线圈四周向外拉,使线圈包围的面积变大,这时:(A) 线圈中有感应电流(B)线圈中无感应电流(C)穿过线圈的磁通量增大 (D)穿过线圈的磁通量减小[学后反思]___________________________________________________________________________________________________________ ___________ 。
参考答案自主学习:1.利用磁场产生电感应电流 2.法拉第 3.感应电动势电源4.穿过闭合电路的磁通量发生变化5.右手定则楞次定律针对训练 1.(1)电源连接两端点连在一起(2)振荡(振动)感应电流停在原位置2.D 3.D 4.CD能力训练 1.B 2.A 3.CD 4.AB 5.ABC 6.ABD 7.ACD8.A 9.ABD 10.AD[1.穿过一个电阻为R=1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb,则:(A)线圈中的感应电动势每秒钟减少2V (B)线圈中的感应电动势是2V(C)线圈中的感应电流每秒钟减少2A (D)线圈中的电流是2A2.下列几种说法中正确的是:(B) 线圈中的磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 (D) 穿过线圈的磁通量越大,线圈中的感应电动势越大 (F) 线圈放在磁场越强的位置,线圈中的感应电动势越大 (H) 线圈中的磁通量变化越快,线圈中产生的感应电动势越大3.有一个n 匝线圈面积为S ,在t ∆时间内垂直线圈平面的磁感应强度变化了B ∆,则这段时间内穿过n 匝线圈的磁通量的变化量为 ,磁通量的变化率为 ,穿过一匝线圈的磁通量的变化量为 ,磁通量的变化率为 。
4.如图1所示,前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置,第一次用时0.2S ,第二次用时1S ;则前后两次线圈中产生的感应电动势之比 。
5.如图2所示,用外力将单匝矩形线框从匀强磁场的边缘匀速拉出.设线框的面积为S ,磁感强度为B ,线框电阻为R ,那么在拉出过程中,通过导线截面的电量是______.[典型例题]例1 如图3所示,一个圆形线圈的匝数n=1000,线圈面积S=200cm 2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图所示;求:(1)前4S 内的感应电动势 (2)前5S 内的感应电动势V V n E WbWb B B S t11000104)2.04.0(10200)(441043412123=⨯==⨯=-⨯=-=-=∆-⨯∆∆--φφφφ由法拉第电磁感应定律秒内磁通量的变化分析:前00)2.02.010*********=='=-⨯⨯='-'='-'=∆∆'∆-tn E WbB B S φφφφ由法拉第电磁感应定律()(秒内磁通量的变化前例2.如图4所示,金属导轨MN 、PQ 之间的距离L=0.2m,导轨左端所接的电阻R=1Ω,金属棒ab 可沿导轨滑动,匀强磁场的磁感应强度为B=0.5T, ab 在外力作用下以V=5m/s 的速度向右匀速滑动,求金属棒所受安培力的大小。
分析:导体棒ab 垂直切割磁感线0.510.50.250.50.50.50.50.20.05E RE BLV E BLV V V I A AF BIL N N===⨯⨯======⨯⨯=由得,[针对训练]1.长度和粗细均相同、材料不同的两根导线,分别先后放在U 形导轨上以同样的速度在同一匀强磁场中作切割磁感线运动,导轨电阻不计,则两导线:(A)产生相同的感应电动势 (B )产生的感应电流之比等于两者电阻率之比 (C)产生的电流功率之比等于两者电阻率之比(D)两者受到相同的磁场力2.在图5中,闭合矩形线框abcd 位于磁感应强度为B 的匀强磁场中,ad 边位于磁场边缘,线框平面与磁场垂直,ab 、ad 边长分别用L 1、L 2表示,若把线圈沿v 方向匀速拉出磁场所用时间为△t ,则通过线框导线截面的电量是:12()BL L R t A ∆ 12()BL L R B 12()BL L tC ∆ 12()D BL L 3.在理解法拉第电磁感应定律tE nφ∆∆=及改写形势Bt E ns ∆∆=,S tE nB ∆∆=的基础上(线圈平面与磁感线不平行),下面叙述正确的为:(B) 对给定线圈,感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比(D) 对给定的线圈,感应电动势的大小跟磁感应强度的变化 B ∆成正比 (F) 对给定匝数的线圈和磁场,感应电动势的大小跟面积的平均变化率tS ∆∆成正比(E )题目给的三种计算电动势的形式,所计算感应电动势的大小都是t ∆时间内的平均值4.如图6所示,两个互连的金属圆环,粗金属环的电阻为细金属环电阻的12,磁场方向垂直穿过粗金属环所在的区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为E ,则a 、b 两点的电势差为 。