高三专题复习说课—《电磁感应与电路》

高三专题复习说课—《电磁感应与电路》一、本专题的内容特点、重难点及知识结构、方法脉络等1.本专题的内容、特点：《电磁感应与电路》是电磁学的重要专题，包括恒定电流和交变电流、电磁感应规律及其应用两个知识体系，本专题的特点是内容较多，学生需要掌握的公式、图像、规律、实验很多，容易混淆，因此复习时更应注意联系、对比学习，同时注意总结规律。2.本专题考查的重点、难点有以下几个方面：重点：①直流电路的分析及闭合电路欧姆定律；②楞次定律的理解和应用；③感应电流的图象问题；④综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题；⑤交流电的产生及描述问题；⑥变压器原理，三个决定关系及远距离输电问题．难点：①电磁感应过程中的能量问题；②对楞次定律的理解和应用；③法拉第电磁感应定律结合电路、力学等综合问题等3.知识结构4.方法脉络（1）理想变压器与电路的结合问题程序分析法、利用结论法：即“串反并同”法（2）交变电流的产生与描述解决这类问题时，通常要写出交变电流瞬时值表达式交变电流瞬时值表达式的基本书写思路（3）理想变压器基本规律的应用①理想变压器问题的“三种切入方法”电压切入法、功率切入法、电流切入法：②远距离输电问题的处理方法：求解远距离输电的关键是：熟悉“交流发电机→升压变压器→输电线→降压变压器→用户”这一过程，并画出这一过程的示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上．以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈为回路，利用电路知识分析三者的电压关系和功率关系．（4）电磁感应中的图象图象问题的思路与方法：①图象选择问题：求解物理图象的选择题可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象．也可用“对照法”，即按照要求画出正确的草图，再与选项对照．解决此类问题关键是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化或物理状态的变化．②图象分析问题：定性分析物理图象，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量，弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、不变量和定律作出相应判断．在有关物理图象的定量计算时，要弄清图象所揭示的物理规律及物理量间的函数关系，善于挖掘图象中的隐含条件，明确有关图象所包围的面积、斜率，以及图象的横轴、纵轴的截距所表示的物理意义（5）电磁感应中的动力学问题电学对象电源：E＝BLv或E＝nΔΦΔt电路：E＝I(R＋r)或U＝E－Ir力学对象受力分析：F安＝BIL→F合＝ma过程分析：F合＝ma→v→E→I→F安（6）电磁感应的能量问题①利用安培力做的功：对于纯电阻电路，导体棒克服安培力所做的功等于电路上产生的焦耳热，即Q＝－WA.要注意的是，这里Q是指感应电路的整个回路产生的总焦耳热，而不是仅指产生感应电动势的那部分电路产生的焦耳热．②运用焦耳定律：Q＝I2Rt，公式中的电流I若非恒定电流，则要代入电流的有效值；③利用能量守恒定律，其他形式能转化为焦耳热：Q＝E其他二、近5年高考对本专题的考查情况2010年14题考查了U-I图像及电源效率的计算21题考查了导体切割磁感线时感应电动势的大小比较正负极的判断2011年17题考查了理想变压器基本规律的应用2012年17题考查了自耦变压器的计算20题考查了电磁感应中的i-t图像2013年16题考查了电磁感应中的v-t图像2014年21题考查了理想变压器基本规律及二极管的应用25题考查了电磁感应结合电路的计算三、本专题共分两讲。第一讲：恒定电流和交变电流（用三课时）第1课时：知识点第2课时：重点题型及方法第3课时：练习重点落实的知识点：理想变压器与电路的结合问题、交变电流的产生与描述、理想变压器基本规律的应用第二讲：电磁感应规律及其应用（用三课时）第1课时：知识点第2课时：重点题型及方法第3课时：练习重点落实的知识点：电磁感应中的图象、电磁感应中的动力学问题、电磁感应的能量问题四、高考对本专题的要求及命题趋势例1：（2012年,17题）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：2；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）A.U＝110V，I＝0.2AB.U＝110V，I＝0.05AC.U＝1102V，I＝0.2AD.U＝1102V，I＝0.22A例2：（2013年，16题）如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d（d＞L）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动，t=0时导线框的的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图像中，可能正确描述上述过程的是从以上例题可以看出，高考对本部分内容的考查频率极高，各套试卷均有考查，大部分以选择题的形式出题，多以中档难度以上题目出现.由于电学实验基本上是每套试题的考查热点之一，因此对直流电路的考查频率很低，交流电路基本上是每年考卷中的必考内容，往往以选择题的形式出现，考查的难度不会太大，考查的内容主要是交流电的产生和描述交流电的几个基本物理量及交流电的“四值”、变压器的工作原理以及远距离输电，法拉第电磁感应定律、楞次定律一直是高考命题的热点，且对其考查稳定高考仍将重点考查法拉第电磁感应定律、楞次定律，综合试题还涉及力和运动、能量守恒、电路分析、安培力等知识．主要的题型还是杆＋导轨模型问题、线圈穿越有界磁场问题、电磁感应的图象问题等．5年来，由于本专题知识与现代科技密切相关，因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景，考查同学们运用知识解决实际问题的能力和建模能力．命题趋势：预计2015年对交流电路的考查会以描述交流电的几个基本物理量及交流电的“四值”为重点．有时候会以选择题的形式结合变压器及远距离输电问题考查交流电路中的动态变化问题或电路故障问题．本专题教案：第一讲：恒定电流和交变电流教学目标：1.掌握直流电路的动态分析问题的两种方法2.理解交流电的产生和描述方法3.掌握变压器的基本规律和远距离输电问题分析方法4.掌握解决交变电流综合问题分析的一般思路教学过程1．纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较(1)纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，且电功全部转化为电热，有W＝Q＝UIt＝U2Rt＝I2Rt，P＝UI＝U2R＝I2R.(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功率P热＝I2R，电功率大于电热功率，即WQ，故求电功、电功率只能用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝I2Rt、P热＝I2R.2．电源的功率和效率(1)电源的几个功率①电源的总功率：P总＝EI②电源内部消耗的功率：P内＝I2r③电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内(2)电源的效率η＝P出P总×100%＝UE×100%3．交流电的“四值”(1)最大值Em＝NBSω.(2)瞬时值e＝NBSωsin_ωt.(3)有效值：正弦式交流电的有效值E＝Em2；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值．(4)平均值：E＝nΔΦΔt，常用来计算通过电路的电荷量．4．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝P出．(2)电压关系：U1U2＝n1n2.(3)电流关系：只有一个副线圈时I1I2＝n2n1.直流电路动态分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况．(2)结论法——“并同串反”：“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)．“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)．例1(单选)如图1所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等．当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则()图1A．R3上消耗的功率逐渐增大B．电流表读数减小，电压表读数增大C．电源的输出功率逐渐增大D．质点P将向上运动本题主要考查了直流电路的动态分析问题总结：直流电路的动态分析问题的两种方法：程序分析法、利用结论“串反并同”法例2如图3甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为r＝2Ω矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接，右侧电路中滑动变阻器R的最大阻值为R0＝407Ω，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1＝R0、R2＝R02，其他电阻不计．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关S，线圈转动过程中理想交流电压表示数是10V，图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图象，则下列说法正确的是()A．电阻R2上的热功率为57WB．0.02s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零C．线圈产生的e随时间t变化的规律是e＝102cos100πt(V)D．线圈开始转动到t＝1600s的过程中，通过R1的电荷量为2200πC本题主要考查了交流电的产生和描述总结：1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大；(2)线圈中的感应电动势为零；(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．2．交流电“四值”的应用(1)最大值：分析电容器的耐压值；(2)瞬时值：计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；(4)平均值：计算通过电路截面的电荷量．例3如图5为学校配电房向各个教室的供电示意图，T为理想变压器，V1、A1为监控市电供电端的电压表和电流表，V2、A2为监控校内变压器的输出电压表和电流表，R1、R2为教室的负载电阻，V3、A3为教室内的监控电压表和电流表，配电房和教室间有相当长的一段距离，则当开关S闭合时()图5A．电流表A1、A2和A3的示数都变大B．只有电流表A1的示数变大C．电压表V3的示数变小D．电压表V2和V3的示数都变小本题主要考查了变压器和远距离输电问题总结：理想变压器动态分析的两种情况1．负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．2．匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．不论哪种情况，要注意两点：一、根据题意分清变量和不变量；二、弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．例4如图7甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表．内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是()A．电压表的示数为10VB．0.01s时发电机线圈平面与磁场方向垂直C．若P的位置向上移动、R的大小不变时，电流表读数将减小D．若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍本题主要考查了交变电流的综合问题分析总结：交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下两点：1．分清交流电路“四值”的不同计算方法和物理意义．2．学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中．第二讲：电磁感应规律及其应用教学目标：1.理解楞次定律和法拉第电磁感应定律的内容并会进行应用2.学会分析并解决电磁感应图象问题的一般方法3.掌握电磁感应中的动力学问题的分析思路教学过程1．楞次定律中“阻碍”的表现(1)