2022年高中物理选修-第一章知识点详解版2.docx

《2022年高中物理选修-第一章知识点详解版2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高中物理选修-第一章知识点详解版2.docx（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 电磁感应 学问点总结一、电磁感应现象 1、电磁感应现象与感应电流 .（1）利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象；（2）由电磁感应现象产生的电流,叫做感应电流；二、产生感应电流的条件中磁通量发生变化 ；1、产生感应电流的条件： 闭合电路 2、产生感应电流的方法 . （1）磁铁运动；（2）闭合电路一部分运动；（3）磁场强度B 变化或有效面积S 变化；,第（ 3）种方法产生的电流叫“ 感生电流”；不管是动生注：第（ 1）（2）种方法产生的电流叫“ 动生电流”电流仍是感生电流,我们都统称为“ 感应电流”；3、对“ 磁通量变化” 需留意的两点

2、. （1）磁通量有正负之分,求磁通量时要按代数和（标量运算法就）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线 的净条数）；（2）“ 运动不肯定切割,切割不肯定生电”；导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底仍要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化；4、分析是否产生感应电流的思路方法 . （1）判定是否产生感应电流,关键是抓住两个条件： 回路是 闭合 导体回路； 穿过闭合回路的磁通量发生 变化 ；留意： 第点强调的是磁通量“ 变化”大,也不会产生感应电流；,假如穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化,那么不论低通量有多（2）分析磁通量是否变化时,既要弄清晰磁场的磁感线分布,又要留意引起磁

3、通量变化的三种情形： 穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B 发生变化； 闭合回路的面积S发生变化； 磁感应强度B 和面积 S 的夹角发生变化；三、感应电流的方向1、楞次定律 . （1）内容：感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化； 凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原先磁通量的增加； 凡是由磁通量的削减引起的感应电流,它所激发的磁场阻碍原先磁通量的削减；（2）楞次定律的因果关系：闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的缘由,而感应电流的磁场的显现是感应电流存在的结 果,简要地说,只有当闭合电路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场显现；

4、（3）“ 阻碍” 的含义. ,也可能是“ 补偿”. “ 阻碍” 可能是“ 抵抗”当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相反,感应电流 的磁场“ 抵抗” 原磁通量的增加；当原磁通量削减时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相同,感应电名师归纳总结 - - - - - - -流的磁场“ 补偿” 原磁通量的削减；（“ 增反减同” ）“ 阻碍” 不等于“ 阻挡”,而是“ 延缓”. 感应电流的磁场不能阻挡原磁通量的变化,只是延缓了原磁通量的变化；当由于原磁通量的增加引起感应电流时, 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了,但磁通量仍在增加, 不

5、影响磁通量最终的增加量；当由于原磁通量的削减而引起感应电流时,感应电流的磁场第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方向与原磁场方向相同,其作用仅仅使原磁通量的削减变慢了,但磁通量仍在削减,不影响磁通量最终的削减量； 即感应电流的磁场延缓了原磁通量的变化,而不能使原磁通量停止变化,该变化多少磁通量最终仍是变化多少磁通量；“ 阻碍” 不意味着“ 相反”. 在懂得楞次定律时,不能把“ 阻碍” 作用认为感应电流产生磁场的方向与原磁场的方向相反；事实上,它们可能同向,也可能反向；（“ 增反减同”）（4）“ 阻碍” 的作用. 楞次定律中的“ 阻碍” 作用,正是能的转化和守

6、恒定律的反映,在客服这种阻碍的过程中,其他形式的能转化成电能；（5）“ 阻碍” 的形式 . （1）就磁通量而言, 感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化 .（“ 增反减同”）（2）就电流而言, 感应电流的磁场阻碍原电流的变化,即原电流增大时,感应电感应电流的效 流磁场方向与原电流磁场方向相反；原电流减小时,感应电流磁场方向与原电流果总是要抵抗磁场方向相同 . （“ 增反减同”）（或阻碍）引起感应电流的（3）就相对运动而言, 由于相对运动导致的电磁感应现象,感应电流的成效阻碍缘由 相对运动 .（“ 来拒去留” ）（4）就闭合电路的面积而言,电磁感应应致使回路面积有变化趋势时,就面积收缩或扩张是

7、为了阻碍回路磁通量的变化 .（“ 增缩减扩”）（6）适用范畴： 一切电磁感应现象 .（7）争论对象： 整个回路 .（8）使用楞次定律的步骤： 明确（引起感应电流的）原磁场的方向 . 明确穿过闭合电路的磁通量（指合磁通量）是增加仍是削减 . 依据楞次定律确定感应电流的磁场方向 . 利用安培定就确定感应电流的方向 . 2、右手定就 . （1）内容：伸开右手,让拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直（或倾斜）从手心进入,拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向；（2）作用：判定感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向间的关系；（3）适用范畴： 导体切割磁感

8、线；（4）争论对象： 回路中的一部分导体；（5）右手定就与楞次定律的联系和区分 . 联系：右手定就可以看作是楞次定律在导体运动情形下的特别运用,流的方向,结果是一样的；用右手定就和楞次定律判定感应电 区分：右手定就只适用于导体切割磁感线的情形（产生的是“ 动生电流”）,不适合导体不运动,磁场或者面积变化的情形,即当产生“ 感生电流时,不能用右手定就进行判定感应电流的方向；也就是说,楞次定律的适用范畴更广,但是在导体切割磁感线的情形下用右手定就更简洁判定；名师归纳总结 3、“ 三定就”. 右 手 定 就左 手 定 就F安 培 定 就第 2 页,共 9 页比较项目基本现象部分导体切割磁感线磁场对运

9、动电荷、 电流的作用力运动电荷、电流产生磁场作用判定磁场B、速度v、感判定磁场B、电流 I、磁场力电流与其产生的磁场间的应电流 I 方向关系方向方向关系- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图例（果）v （因）（因）F B （果）B （果）（因）因果关系因动而电因电而动电流磁场应用实例发电机电动机电磁铁【小技巧】：左手定就和右手定就很简洁混淆,为了便于区分,把两个定就简洁地总结为“ 通电受力用左手,运动生电用右手”；“ 力” 的最终一笔“ 丿” 方向向左,用左手；“ 电” 的最终一笔“ 乚” 方向向右,用右手；四、法拉第电磁感应定律 . 1、法拉第电磁感应

10、定律 . （1）内容：电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比；（2）公式：Et（单匝线圈）或Ent（n 匝线圈） . 对表达式的懂得： EE k； 对于公式 E k,k 为比例常数, 当 E、 、 t 均取国际单位时,k=1,t t t所以有 E；如线圈有 n 匝,且穿过每匝线圈的磁通量变化率相同,就相当于 n 个相同的电动势t串联,所以整个线圈中电动势为 E n（本式是确定感应电动势的普遍规律,适用于全部电t t路,此时电路不肯定闭合）. 在 E n 中（这里的 取肯定值,所以此公式只运算感应电动势 E 的大小, E 的方向依据楞次定t律或右手定就判定） ,E 的大小是由

11、匝数及磁通量的变化率（即磁通量变化的快慢）打算的, 与 或 之间无大小上的必定联系（类比学习：关系类似于a、v 和 v 的关系）； 当 t 较长时,E n 求出的是平均感应电动势；当 t 趋于零时,E n 求出的是瞬时感应电t t动势；2、E=BLv 的推导过程 . 如下列图闭合线圈一部分导体 ab 处于匀强磁场中,磁感应强度是 B ,ab 以速度 v 匀速切割磁感线,求产生的感应电动势 . 推导 ：回路在时间 t 内增大的面积为： S=L（v t） . 穿过回路的磁通量的变化为： = B S= BLvt . 产生的感应电动势为：EtBLvttBLv（v 是相对于磁场的速度）. 如导体 斜切

12、磁感线（即导线运动方向与导线本身垂直,但跟磁感强度方向有夹角）,如下列图,就感应电动势为E=BLvsin 名师归纳总结 （斜切情形也可懂得成将B 分解成平行于v 和垂直于 v 两个重量）第 3 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3、E=BLv 的四个特性 . （1）相互垂直性 . 公式 E=BLv 是在肯定得条件下得出的,除了磁场是匀强磁场外,仍需要 B、L、v 三者相互垂直,实际问题中当它们不相互垂直时,应取垂直的重量进行运算；如 B、 L、v 三个物理量中有其中的两个物理量方向相互平行,感应电动势为零；（2）L 的有效性. B 的方向

13、与直导线L 及运动方向v 两两垂直的情形下, 导体棒中产生的感应公式 E=BLv 是磁感应强度电动势； L 是直导线的有效长度,即导线两端点在v、B 所打算平面的垂线方向上的长度；实际上这个性质是“ 相互垂直线” 的一个延长,在此是分解 L,事实上,我们也可以分解 v 或者 B,让 B、L、v 三者相互垂直,只有这样才能直接应用公式 E=BLv；E=BL vsin 或 E=Bv Lsin E = B2Rv有效长度 直导线（或弯曲导线）在垂直速度方向上的投影长度 . （3）瞬时对应性 . 对于 E=BLv,如 v 为瞬时速度,就 E 为瞬时感应电动势；如 v 是平均速度,就 E 为平均感应电动势

14、；（4）v 的相对性 . 公式 E=BLv 中的 v 指导体相对磁场的速度,并不是对地的速度；只有在磁场静止,导体棒运动的情形下,导体相对磁场的速度才跟导体相对地的速度相等；4、公式Ent.和 E=BLvsin 的区分和联系. EntE=BLvsin（1）两公式比较争论对象整个闭合电路回路中做切割磁感线运动的那部分导体区适用范畴各种电磁感应现象只适用于导体切割磁感线运动的情形别运算结果一般情形下, 求得的是 t 内的平均感应电一般情形下,求得的是某一时刻的瞬时感动势应电动势适用情形常用于磁感应强度B 变化所产生的电磁感常用于导体切割磁感线所产生的电磁感应应现象 （磁场变化型）现象 （切割型）联

15、系E=Blvsin 是由Ent在肯定条件下推导出来的,该公式可看作法拉第电磁感应定律的一个推论或者特别应用；（2）两个公式的选用 . 求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时,两个公式都可以用； 求解某一过程 （或某一段时间）内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量（q=I t）等问题,应选用Ent. 求解某一位置（或某一时刻）的感应电动势,运算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电热等问题,应选用 E=BLvsi n ；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、感应电动势的两种求解方法. B tS；如磁感

16、应（1）用公式Ent求解. Ent是普遍适用的公式,当 仅由磁场的变化引起时,该式可表示为EnnSB,强度 B 不变, 仅由回路在垂直于磁场方向上得面积S的变化引起时,就可表示为公式Et留意此时 S并非线圈的面积,而是线圈内部磁场的面积；（2）用公式 E=BLvsin 求解 . “ 如导体平动垂直切割磁感线,就E=BLv,此时只适用于B、L、v 三者相互垂直的情形； 如导体平动但不垂直切割磁感线,E=BLvsin（此点参考P4E=BLv 的推导过程”）；6、反电动势 . 电源通电后,电流从导体棒的a 端流向 b 端,用左手定就可判断 ab 棒受到的安培力水平向右,就 ab 棒由静止向右加速运动

17、,而 ab 棒向右运动后, 会切割磁感线, 从而产生感应电动势 （如图）,此感应电动势的阻碍电路中原先的电流,即感应电动势的方向跟外加电压的方向相反,这个感应电动势称为“ 反电动势”；五、电磁感应规律的应用 . 1、法拉第电机 . （1）电机模型 . （2）原理：应用导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势；. 铜盘可以看作由很多根长度等于铜盘半径的导体棒组成,导体棒在转动过程中要切割磁感线； 大小：E1 BL 22（其中 L 为棒的长度, 为角速度）对此公式的推导有两种懂得方式：名师归纳总结 E=BLvEnt2t第 5 页,共 9 页棒上各点速度不同, 其平均速度为棒上中点假如经过时间t ,

18、就棒扫过的面积为S2t2 L1L2t的速度：vr 中1L；利用E=BLv22磁通量的变化量为：知,棒上的感应电动势大小为：BSB2t2 L1BL2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - EBLvBL1L1BL2由Et知,棒上得感应电动势大小为22Et1BL2tt12 BL22建议选用 E=BLv 协作平均速度vr 中1L来推导,此种推导方式便利于懂得和记忆；2 方向： 在内电路中,感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极,跟内电路的电流方向一样；产生感应电动势的那部分电路就是电源,用右手定就或楞次定律所判定出的感应电动势的方向,就是电源内部 的电流方向,

19、所以此电流方向就是感应电动势的方向；判定出感应电动势方向后,进而可判定电路 中各点电势的高低；2、电磁感应中的电路问题 . （1）解决与电路相联系的电磁感应问题的基本步骤和方法： 明确哪部分导体或电路产生感应电动势,该导体或电路就是电源,其他部分是外电路； 用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小,用楞次定律确定感应电动势的方向； 画出等效电路图；分清内外电路,画出等效电路图是解决此类问题的关键； 运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解；【例 1】 用电阻为 18 的匀称导线弯成图中直径D=0.80m 的封闭金属圆环,环上AB 弧所对圆心角为60；将圆环垂直于磁感线方

20、向固定在磁感应强度B=0.50T 的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面对里；一根每米电阻为1.25 的直导线 PQ,沿圆环平面对左以 3.0m/s 的速度匀速滑行（速度方向与 PQ 垂直）,滑行中直导线与圆环紧密接触（忽视接触处电阻）,当它通过环上 AB 位置时,求：（1）直导线 AB 段产生的感应电动势,并指明该段直导线中电流的方向（2）此时圆环上发热损耗的电功率解：（ 1）设直导线AB 段的长度为l ,直导线 AB 段产生的感应电动势为E ,依据几何关系知lD0. 40mA 端；2就直导线 AB 段产生的感应电动势为EBlv0 5.0 4.3 V.0 6 V运用右手定就可判定,直导线AB 段中

21、感应电流的方向由A 向 B,B 端电势高于（ 2）此时圆环上劣弧AB 的电阻为RAB60183360优弧 ACB 的电阻为RACB360601815360就RAB与RACB并联后的总电阻为R并R ABRACB3152 .5RABRACB315AB 段直导线电阻为电源,内电阻为r =1.25 0.40 =0.50. 就此时圆环上发热损耗的电功率名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - P 热I2R 并Er2R 并20 .65.225. W0.10WR 并5.03、电磁感应中的能量转换. 如电路是纯电阻电路,转化过来的电能将全部

22、转化为电阻的 在电磁感应现象中,磁场能可以转化为电能；内能； 在电磁感应现象中,通过克服安培力做功,把机械能或其他形式的能转化为电能；克服安培力做多少功,就产生多少电能；如电路是纯电阻电路,转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能；所以,电磁感应现象符合能量守恒定律；4、电磁感应中的电容问题 . 在电路中含有电容器的情形下,导体切割磁感线产生感应电动势,使电容器充电或放电；因此,搞清电 容器两极板间的电压及极板上电荷量的多少、正负和如何变化是解题的关键；六、自感现象及其应用 . 1、自感现象 . （1）自感现象与自感电动势的 定义 ：当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感应电动势,这个电动势

23、总是阻碍导体中原先电流的 变化；这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫做自感现象；这种现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势；（2）自感现象的 原理 ：当导体线圈中的电流发生变化时,电流产生的磁场也随之发生变化；由法拉第电磁感应定律可知,线圈自身会产生阻碍自身电流变化的自感电动势；（3）自感电动势的两个 特点 ： 特点一：自感电动势的作用 . 自感电动势阻碍自身电流的变化,但是不能阻挡,且自感电动势阻碍自身电流变化的结果,会对其 他电路元件的电流产生影响； 特点二：自感电动势的大小.ELI表示,其中 L跟穿过线圈的磁通量变化的快慢有关,仍跟线圈本身的特性有关,可用公式t为自感系

24、数；（4）自感现象的 三个状态 抱负线圈（电阻为零的线圈）： 线圈通电瞬时状态通过线圈的电流由无变有； 线圈通电稳固状态通过线圈的电流无变化； 线圈断电瞬时状态通过线圈的电流由有变无；（5）自感现象的 三个要点 ： 要点一：自感线圈产生感应电动势的缘由；是通过线圈本身的电流变化引起穿过自身的磁通量变化； 要点二：自感电流的方向；自感电流总是阻碍线圈中原电流的变化,当自感电流是由原电流的增强引起时（如通电瞬时） ,自感 电流的方向与原电流方向相反；当自感电流时由原电流的削减引起时（如断电瞬时） ,自感电流的方向与 原电流方向相同； 要点三：对自感系数的懂得；自感系数 L 的单位是亨特（ H）,常

25、用的较小单位仍有毫亨（mH）和微亨（ H）；自感系数 L 的大小是由线圈本身的特性打算的：线圈越粗、越长、匝数越密,它的自感系数就越大；此外,有铁芯的线圈 的自感系数比没有铁芯的大得多；（6）通电自感和断电自感的比较名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电路现象自感电动势的作用通接通电源的瞬时,灯阻碍电流的增加电泡 L 2 立刻变亮,而灯自泡 L 1是逐步变亮. 感续表电路现象自感电动势的作用断 断开开关的瞬时,灯电.泡 L 1 逐步变暗,有时阻碍电流的减小自灯泡会闪亮一下,然感后逐步变暗. （7）断电自感中的“ 闪”

26、与“ 不闪” 问题辨析关于“ 断电自感中小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下” 这个问题,很多同学简洁混淆不清,下面就此问题争论分析；R L L K I 1 如下列图, 电路闭合处于稳固状态时,线圈 L 和灯 L 并联, 其电流分别为 I1 和 I 2,方向都是从右到左；I 2 在断开开关K 瞬时, 灯 L 中原先的从右到左的电流I1 立刻消逝,而由于线圈电流I 2 由于自感不能突变,故在开关K 断开的瞬时通过线圈 L 的电流应与断开前那瞬时的数值相同,都是为 I2,方R向仍是从右到左,由于线圈的自感只是“ 阻碍”I 2 的变小,不是阻挡 I2 变小,所以 I2 维护了一瞬时后开头逐步减小,由于线圈

27、和灯构成闭合回路,所以在这段时间内灯L 中有自左向右的电流通过； 假如原先I2I1 ,就在灯 L 熄灭之前要闪亮一下；假如原先I 2I 1 ,就在灯 L 熄灭之前不会闪亮一下； 原先的 I1 和 I 2 哪一个大, 要由线圈 L 的直流电阻 R 和灯 L 的电阻 R 的大小来打算 （分流原理） ；假如 RR ,就 I 2I 1 ；假如 RR ,就 I 2I 1 .结论：在断电自感现象中,灯泡L 要闪亮一下再熄灭必需满意线圈L 的直流电阻R小于灯 L 的电阻 R ；2、把我三个学问点速解自感问题. （1）自感电动势总是阻碍导体中原先电流的变化；当原先电流增大时,自感电动势与原先电流方向相反；当原

28、先电流减小时,自感电动势的方向与原先 电流方向相同；（2）“ 阻碍” 不是“ 阻挡”；“ 阻碍” 电流变化实质是使电流不发生“ 突变”,使其变化过程有所延慢；（3）当电流接通瞬时,自感线圈相当于断路；当电路稳固,自感线圈相当于定值电阻,假如线圈没有电阻,名师归纳总结 就自感线圈相当于导线（短路）；当电路断开瞬时,自感线圈相当于电源；第 8 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 七、涡流现象及其应用 . 涡流现象：定义在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象. . 特点电流在金属块内自成闭合回路,整块金属的电阻很小,涡流往往很强应用（1）涡流热效应的应用：如电磁灶（即电磁炉）、高频感应炉等. . （2）涡流磁效应的应用：如涡流制动、涡流金属探测器、安检门等电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致铺张能量,损坏电器；防止（1）途径一：增大铁芯材料的电阻率. . 第 9 页,共 9 页（2）途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯,增大回路电阻,减弱涡流涡流现象的规律：导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大；名师归纳总结 - - - - - - -