2019-2020学年高中物理 第3章 章末复习课课件 新人教版选修1-1

第三章电磁感应章末复习课巩固识整合层知①变化②nΔΦΔt③Imsinωt④Umsinωt⑤1f⑥Im2⑦Um2⑧交⑨直⑩副线圈⑪n1n2⑫P出⑬变化[学思心得]__________________________________________________________________________________________________________提升力强化层能感应电流和感应电动势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”．在这一伟大发现之前，也受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”的研究始终坚持．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．【例1】如图所示，用均匀导线折成矩形线框abcd，其总电阻R＝0.6Ω，边长l1＝0.1m，l2＝0.2m．有界匀强磁场的磁感应强度大小B＝0.2T，方向垂直于线框平面．现将线框从磁场中以v＝6m/s的速度向右匀速拉出．问：(1)ab边未离开磁场前，线框中是否产生感应电流？(2)ab边刚离开磁场时，①线框中感应电流是多大？②cd边受到的安培力是多大？③c、d两端的电压是多大？[解析](1)ab边未离开磁场前，穿过线框的磁通量不变，所以不产生感应电流．(2)ab边刚离开磁场时，cd边切割磁感线，产生感应电动势E＝Bl1v＝0.2×0.1×6V＝0.12V①线框中的电流I＝ER＝0.120.6A＝0.2A.②cd边受到的安培力F＝BIl1＝0.2×0.2×0.1N＝0.004N.③因为l2＝2l1，所以cd的电阻r＝R6＝0.1Ω外电阻R′＝R－r＝(0.6－0.1)Ω＝0.5Ω所以c、d两端的电压U＝R′R·E＝0.50.6×0.12V＝0.1V.[答案](1)否(2)①0.2A②0.004N③0.1V1．一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10Ω、面积为0.04m2，置于水平面上．若线框内的磁感应强度在0.02s内，由垂直纸面向里，从1.6T均匀减少到零，再反向均匀增加到2.4T．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得E＝nΔΦΔt＝nSΔBΔt＝10×0.04×（2.4＋1.6）0.02V＝80V根据闭合电路欧姆定律I＝ER＝8A.[答案]8A交变电流的描述1．在i＝Imsinωt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＝2πT＝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＝Imax2＝0.707Imax，U＝Umax2＝0.707Umax，E＝Emax2＝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．4．交变电流的图象(1)如果以时间t为横坐标、电流i或电压u为纵坐标，把交变电流或电压随时间变化的规律用曲线画出来，会得到如图所示的正弦(或余弦)曲线，这就是正弦式交变电流的图象．(2)从图象中可以解读到以下信息：①交变电流的最大值Im、Um、周期T.②因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻．③找出线圈平行于磁感线的时刻．④判断线圈中磁通量的变化情况．⑤分析判断i、u随时间变化的规律．【例2】某阻值R＝22Ω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＝2202sin100πtV，求：(1)此电路中电流的周期、频率、峰值及有效值；(2)t＝2s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＝uR＝2202sin100πt22A＝102sin100πtA又由i＝Imsinωt知：ω＝100πrad/s，Im＝102A，因ω＝2πT＝2πf，因此T＝2πω＝0.02s，f＝ω2π＝50Hz.电流有效值为I＝Im2＝10A.(2)t＝2s内，R上产生的热量为Q＝I2Rt＝102×22×2J＝4400J.[答案](1)0.02s50Hz102A10A(2)4400J[一语通关](1)只有正弦式交流电的最大值和有效值之间才是2关系．(2)计算电荷量时一定要用平均值．计算电热、电功时一定要用有效值．2．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所示，由图可知的信息有哪些？[解析]由图象可知，该交变电动势的最大值Em＝202V，周期T＝0.02s．将这一信息进一步处理可得：有效值：E＝Em2＝20V，频率：f＝1T＝10.02Hz＝50Hz，角速度：ω＝2πT＝100πrad/s，该交变电动势的瞬时值表达式为：e＝Emsinωt＝202sin100πtV.[答案]见解析变压器中的常用关系1．输入电压决定输出电压，U1U2＝n1n2.2．输出功率决定输入功率，即P入＝P出．【例3】一输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A．1100，36B．1100，180C．2200，180D．2200，360B[由公式U1U2＝n1n2可知，220V1V＝n15匝，n1＝1100匝；220V36V＝n1n3，n3＝180匝，故B正确．]3．如图所示是一调压变压器原理图，如将它做升压变压器使用，则()A．将交流电源接在a、b端，用电器接在c、d端B．将交流电源接在c、d端，用电器接在a、b端C．将交流电源接在a、c端，用电器接在b、d端D．若要进一步升压，应使P逆时针方向旋转B[根据变压器中电压关系U1U2＝n1n2可知，要升压就必须提高匝数，即要保证输出端的匝数多于输入端的匝数，由此可知电源应接于c、d间．P顺时针转动，原线圈匝数变少，可进一步升压．]