人教版高中物理选择性必修第二册第3章主题提升课2电磁感应及其应用学案

主题一感应电流的产生
探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。

【典例1】如图所示，两条互相平行的导线M、N中通有大小相等、方向相同的电流，导线框abcd和两条导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为()
A．先顺时针后逆时针B．先逆时针后顺时针
C．一直是逆时针D．一直是顺时针
C[M、N之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，可以以
M、N两导线之间的中心线OO′为界，如图在OO′右边合磁
场的方向垂直于纸面向外，在OO′左边合磁场的方向垂直于
纸面向里。

线框从右向左移动到关于OO′对称的位置以前，
垂直于纸面向外穿过线框的磁通量减小；移动到关于OO′对称的位置时磁通量为零；越过关于OO′对称的位置向左移动时，垂直于纸面向里穿过线框的磁通量增大。

由楞次定律可以判断，感应电流的方向始终为逆时针，故C正确。

]主题二电磁感应现象及其应用
通过实验，理解法拉第电磁感应定律，了解自感现象和涡流现象，能举例说明在生产生活中的应用。

【典例2】(多选)如图甲所示，面积S＝0.6 m2的导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B向里为正方向)，以下说法正确的是()
A．第1 s内，导线框中产生顺时针方向的感应电流
B．第2 s内，导线框中产生逆时针方向的感应电流
C．第1 s内，导线框中产生的感应电动势大小为1.2 V
D．第2 s内，导线框中产生的感应电动势大小为0.6 V
AC[开始磁场垂直于纸面向里，由题图乙所示可知，磁感应强度减小，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，故A正确；第2 s内，磁场垂直于纸面向外，由题图乙所示可知，磁感应强度增大，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，故B错误；由题意及题图中信息可得，感应电动
势为E＝ΔΦ
Δt ＝ΔB
Δt
S＝1.2 V，故C正确，D错误。

]
【典例3】电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。

如图是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是()
A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅体产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
B[锅体中的涡流是由变化的磁场引起的，故所加电流必须是交流，不能是直流，A错误；根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅体产生涡流，进而发热工作，B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，电磁炉仍能起到加热作用，C错误；电磁炉工作时金属锅体自身产生涡流而直接发热，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，锅体不会产生涡流，D错误。

]
主题三交变电流
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。

【典例4】 一电阻R 接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为U 1，消耗的电功率为P 1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U 2，消耗的电功率为P 2。

若甲、乙两图中的U 0、T 所表示的电压值、周期值是相同的，则下列说法正确的是( )
A ．U 1＝12U 0
B ．U 2＝√2U 0
C ．P 1＝U 022R
D ．P 1∶P 2＝1∶2
C [电阻接到正弦交流电源上，两端电压的有效值为U 1＝
√2U 0
2，功率P 1＝U 12R ＝U 0
22R ，故A 错误，C 正确；电阻接到方波交流电源上，设两端电压的有效值为U 2，
则有(2U 0)2
R ·T 2+U 0
2R ·T 2＝U 2
2R T ，解得U 2＝√52U 0，功率P 2＝U 22R ＝5U 0
22R ，则P 1∶P 2＝
1∶5，故B 、D 错误。

]
主题四 变压器
通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系。

知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。

【典例5】 (多选)(2022·广东茂名高二期末)如图所示的元件为可将220 V 降为11 V 的变压器，该变压器可视为理想变压器，有a 、b 、c 、d 四个引线，b 、c 引线明显比a 、d 引线粗。

已知引线越粗能承载的电流越大，则下列说法正确的是( )
A ．a 、d 端应接入220 V 交变电流
B ．该变压器可以用于直流电变压
C ．a 、d 端和b 、c 端线圈的匝数比为1∶20
D ．a 、d 端和b 、c 端电流大小之比为1∶20
AD[根据输入功率和输出功率相等，根据P＝UI，接220 V的线圈电流小，接11 V的线圈电流大，b、c引线明显比a、d引线粗，已知引线越粗能承载的电流越大，b、c引线能承载的电流大，接11 V的线圈，所以a、d端应接入220 V交变电流，A正确；变压器工作原理是互感现象，不可以用于直流电变压，B错误；
a、d端和
b、c端线圈的匝数比n1
n2＝U1
U2
＝220
11
＝20
1
，C错误；根据I1U1＝I2U2，
a、d端和
b、c端电流大小之比，I1
I2＝U2
U1
＝1
20
，D正确。

]
【典例6】某发电站的输出功率为1×104 kW，输出电压为4 kV，通过理想变压器升压后向80 km远处供电。

已知输电导线的电阻率ρ＝2.4×10-8 Ω·m，导线横截面积S＝1.5×10-4 m2，输电线路损失的功率为变压器输出功率的4%。

求：
(1)升压变压器的输出电压；
(2)输电线路上的电压损失。

[解析](1)输电线路的电阻
R＝2ρl
S
＝25.6 Ω①设发电站的输出功率为P1，变压器的输出功率为P2，输电电流为I2，升压变压
器的输出电压为U2，则P
损
＝P1×4%＝400 kW②P损＝I22R③P1＝P2④P2＝I2U2⑤由①②③④⑤得升压变压器的输出电压
U2＝80 kV。

(2)输电线路上的电压损失U损＝I2R＝3 200 V。

[答案](1)80 kV(2)3 200 V
主题五发电机与电动机
了解发电机和电动机工作过程中的能量转化，认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。

【典例7】位于磁场中的甲、乙两个矩形金属线框可绕各自的轴转动，两根导线将两个线框按如图所示方式连接。

现用外力使甲线框沿顺时针方向转动。

某时刻甲、乙线框恰处于如图所示的位置。

设此时乙线框的ab边受到的安培力为F，则()
A．F向上，乙线框表示电动机的工作原理
B．F向上，乙线框表示发电机的工作原理
C．F向下，乙线框表示电动机的工作原理
D．F向下，乙线框表示发电机的工作原理
C[甲线框沿顺时针方向转动，根据右手定则可知，此时从上向下看，电流为顺时针方向，故乙线框中电流从a流向b，根据左手定则可知，ab边受到的安培力F向下，乙线框是在安培力作用下运动的，表示电动机的工作原理，故C正确，A、B、D错误。

]。