高中物理人教版 (新课标)选修1第三章 电磁感应综合与测试优秀导学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修1第三章 电磁感应综合与测试优秀导学案，共8页。







①变化


②neq \f(ΔΦ,Δt)


③有效值


③Im sin ωt


④Umsin ωt


⑤eq \f(1,f)


⑥eq \f(Im,\r(2))


⑦eq \f(Um,\r(2))


⑧交


⑨直


⑩副线圈


⑪eq \f(n1,n2)


⑫P出


⑬变化





























1．电流磁效应的发现引起了逆向性的普遍思考，英国科学家法拉第敏锐地觉察到：能够“由磁产生电”．在作出这一伟大发现之前，也受着历史局限性和思维定式的影响，他经历过多次失败，但他并没有放弃，对磁生电的研究始终一如既往．法拉第认为“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应．他把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体等．他把这种由磁得到电的现象叫做电磁感应现象，在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流．


2．产生感应电流的条件


(1)存在闭合回路．


(2)穿过闭合回路的磁通量(Φ)发生变化．


3．在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源


(1)感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流(要看电路是否闭合)，有感应电流一定存在感应电动势．


(2)在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势．有感应电动势是电磁感应现象的本质．


4．感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量的变化量、磁通量本身都无关，而磁通量的变化率大小与磁通量的变化快慢是相联系的．


有一面积为S＝100 cm2的金属环如图3­1甲所示，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场变化规律如图3­1乙所示，且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为多少？





图3­1


【解析】 由题图乙可知：磁感应强度的变化率


eq \f(ΔB,Δt)＝eq \f(B2－B1,t2－t1)①


金属环中的磁通量的变化率


eq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(ΔB,Δt)S＝eq \f(B2－B1,t2－t1)S②


环中形成的感应电流


I＝eq \f(E,R)＝eq \f(\f(ΔΦ,Δt) , R )＝eq \f(ΔΦ,RΔt)③


通过金属环的电荷量Q＝IΔt④


由①②③④式解得


Q＝eq \f(B2－B1S,R)＝eq \f(0.2－0.1×10－2,0.1) C＝0.01 C.


【答案】 0.01 C


一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10 Ω、面积为0.04 m2，置于水平面上．若线框内的磁感应强度在0.02 s内，由垂直纸面向里，从1.6 T均匀减少到零，再反向均匀增加到2.4 T．则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为多少？


【解析】 本题中的ΔΦ＝|Φ2－Φ1|由于反向，应两者相加，根据法拉第电磁感应定律


E＝neq \f(ΔΦ,Δt)＝nSeq \f(ΔB,Δt)


＝eq \f(10×0.04×2.4＋1.6,0.02) V＝80 V


根据闭合电路欧姆定律


I＝eq \f(E,R)＝8 A.


【答案】 8 A


1．在i＝Imsin ωt的表达式中，式中的ω是正弦函数每秒变化的弧度数，称为角频率，单位是弧度/秒(rad/s)，其大小ω＝eq \f(2π,T)＝2πf.交变电流的周期和频率的决定因素：发电机转子转动的角速度ω.Im是交变电流的最大值，I是有效值，i指瞬时值．


2．正弦交流电的有效值与最大值的关系


计算表明，正弦交流电的最大值与有效值有以下关系：


I＝eq \f(Imax,\r(2))＝0.707Imax，U＝eq \f(Umax,\r(2))＝0.707Umax，E＝eq \f(Emax,\r(2))＝0.707Emax


上述关系只对正弦交变电流才适用，对于非正弦交变电流而言，其有效值只能根据有效值的定义进行计算．


3．“四值”用法要区分：瞬时值——某时刻值；最大值——极值，临界问题；有效值——电热、电功等问题；平均值——平均电流、电荷量等问题．


某阻值R＝22 Ω的电阻两端接入某交变电压，该交变电压的瞬时值表达式为u＝220eq \r(2) sin 100πt V，求：


(1)此电路中电流的周期、频率、峰值及有效值．


(2)t＝2 s内，R上产生的热量为多少？


【解析】 (1)电路中电流的瞬时值表达式为


i＝eq \f(u,R)＝eq \f(220\r(2)sin 100πt,22) A＝10eq \r(2)sin 100πt A


又由i＝Imsin ωt知：ω＝100π rad/s，


Im＝10eq \r(2) A，因ω＝eq \f(2π,T)＝2πf，


因此T＝eq \f(2π,ω)＝0.02 s，f＝eq \f(ω,2π)＝50 Hz.


因Im＝eq \r(2)I，电流有效值为I＝eq \f(Im,\r(2))＝10 A.


(2)t＝2 s内，R上产生的热量为


Q＝I2Rt＝102×22×2 J＝4 400 J.


【答案】 (1)0.02 s 50 Hz 10eq \r(2) A 10 A


(2)4 400 J


某线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图3­2所示，由图可知的信息有哪些？





图3­2


【解析】 由图象可知，该交变电动势的最大值Em＝20eq \r(2) V，周期T＝0.02 s．将这一信息进一步处理可得：


有效值：E＝eq \f(Em,\r(2))＝20 V，频率：f＝eq \f(1,T)＝eq \f(1,0.02) Hz＝50 Hz，角速度：ω＝eq \f(2π,T)＝100π rad/s，该交变电动势的瞬时值表达式为：e＝Emsin ωt＝20eq \r(2)sin 100πt V.


【答案】 见解析





1．感应电动势产生的条件是磁通量的变化．


2．只有正弦式交流电的最大值和有效值之间才是eq \r(2)关系．


3．计算电荷量时一定要用平均值．





1．某实验电路图如图3­3所示，电路接入交流电，灯亮，保持电压不变使频率逐渐增大，观察到灯逐渐变亮，则X接入的是( )


【导学号：46852073】





图3­3


A．电容器 B．电感器


C．电阻器D．保险丝


【解析】 交流电频率增大，灯变亮，对电流的阻碍作用变小，说明X为电容器，故A正确，BCD错误．


【答案】 A


2．一个电热器接在220 V交流电路中，功率为1 kW.若把它接在直流电路中，使其功率仍为1 kW，直流电路的电压为( )


A．220 VB．eq \f(220,\r(2)) V


C．220eq \r(2) VD．380 V


【解析】 电热器接在220 V交流电路上，220 V是交流电的有效值，根据功率公式P＝eq \f(U2,R)，得：


1 000 W＝eq \f(2202,R)＝eq \f(U2,R)


得直流电路的电压为：U＝220 V


【答案】 A


3．下列设备或电器中，利用电磁感应原理工作的是( )


【导学号：46852074】


A．发电机B．白炽灯


C．电动机D．电吹风


【解析】 A项，发电机是线圈在磁场中运动，结果是产生电流，利用电磁感应现象原理，故A正确；B项，白炽灯是将电能转化为热能后一部分热能转化为光能的设备，即是消耗电能的电热装置，故B错误；C项，电动机是线圈在磁场中运动，因通电，而产生力，故C错误；D项，电吹风是将电能转化为热能，与电磁感应无关，故D错误．


【答案】 A


4．如图3­4为研究自感现象的实验电路图，其中自感线圈直流电阻很小可忽略不计．下列可能出现的实验现象是( )


【导学号：46852075】





图3­4


A．闭合开关，灯泡缓缓亮起来


B．闭合开关，灯泡立即亮起来，且亮度一直保持不变


C．断开开关，灯泡立即熄灭


D．断开开关，灯泡闪亮一下，然后熄灭


【解析】 闭合S时，电源的电压同时加到灯A上，A立刻亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，A逐渐被短路直到熄灭．故A、B错误；断开S，线圈中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过A灯，A闪亮一下后熄灭．故C错误，D正确．


【答案】 D


5．(多选)唱卡拉OK用的动圈式话筒，它的工作原理是在弹性膜片后面黏接一个轻小的闭合金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )


A．该话筒是根据电流的磁效应工作的


B．该话筒是根据电磁感应原理工作的


C．膜片振动时，穿过线圈的磁通量不变


D．膜片振动时，金属线圈中产生感应电流


【解析】 当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号变化电信号，是根据电磁感应原理工作的．故A错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的．故C错误；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势和感应电流．故D正确．


【答案】 BD





我还有这些不足：


(1)


(2)


我的课下提升方案：


(1)


(2)


感应电流和感应电动势
交变电流的描述