【高中物理】高中物理(人教版)选修1-1同步教师用书:第3章-章末分层突破.doc
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1、章末分层突破变化n有效值Im sin tUmsin t交直副线圈P出变化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
2、)存在闭合回路(2)穿过闭合回路的磁通量()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S100 cm2的金属环如图31甲所示,电阻为R0.1 ,环中磁场变化规律如图31乙所示,
3、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金属环中的磁通量的变化率SS环中形成的感应电流I通过金属环的电荷量QIt由式解得Q C0.01 C.【答案】0.01 C一个共有10匝的闭合矩形线圈,总电阻为10 、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|21|由于反向,应两者相加,根据法拉第电磁感应定律EnnS V80 V根据闭合电路欧姆定律I8 A.【答案】8
4、A交变电流的描述1在iImsin t的表达式中,式中的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2f.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.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:I0.707Imax,U0.707Umax,E0.707Emax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R22
5、 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u220 sin 100t V,求:(1)此电路中电流的周期、频率、峰值及有效值(2)t2 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 A10sin 100t A又由iImsin t知:100 rad/s,Im10 A,因2f,因此T0.02 s,f50 Hz.因ImI,电流有效值为I10 A.(2)t2 s内,R上产生的热量为QI2Rt102222 J4 400 J.【答案】(1)0.02 s50 Hz10 A10 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
6、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Em20 V,周期T0.02 s将这一信息进一步处理可得:有效值:E20 V,频率:f Hz50 Hz,角速度:100 rad/s,该交变电动势的瞬时值表达式为:eEmsin t20sin 100t 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33A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
7、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】A2一个电热器接在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()A220 VB VC220 VD380 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,得:1 000 W得直流电路的电压为:U220 V【答案】A3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
8、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】A4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34A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
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