2018版高中物理 第2章 電磁感應與電磁場 第2節(jié) 電磁感應定律的建立 第3節(jié) 電磁感應現(xiàn)象的應用學案 粵教版選修1-1

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1、 第二節(jié)　電磁感應定律的建立 第三節(jié)　電磁感應現(xiàn)象的應用 學 習 目 標 知 識 脈 絡(luò) 1.了解探究感應電動勢大小與磁通量變化的關(guān)系． 2．知道法拉第電磁感應定律的內(nèi)容．(重點) 3．知道理想變壓器的原理．(重點、難點) 4．了解汽車防抱死制動系統(tǒng). 電 磁 感 應 定 律 的 建 立 1．探究感應電動勢與磁通量變化的關(guān)系 (1)當磁通量變化過程所用時間相同時，磁通量變化量越大，感應電流就越大，表明感應電動勢越大． (2)當磁通量變化量相同時，磁通量變化過程所用時間越短，感應電流就越大，表明感應電動勢越大． (3)感應電動勢的大小隨磁通量變化快慢

2、的增大而增大． 2．法拉第電磁感應定律 (1)內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比． (2)表達式：E＝n，其中n是線圈匝數(shù)，是磁通量變化率． 1．決定閉合電路中感應電動勢大小的因素是磁通量的變化量．(×) 2．閉合電路中感應電動勢的大小由磁通量的變化率決定．(√) 3．由E＝n可知，E與ΔΦ成正比．(×) 磁通量變化大，感應電動勢一定大嗎？ 【提示】　不一定．感應電動勢大小與磁通量變化率有關(guān)，而與磁通量變化量無直接關(guān)系． 1．如何區(qū)分磁通量Φ，磁通量的變化量ΔΦ，磁通量的變化率 (1)Φ是狀態(tài)量，是在某時刻(某位置)穿過閉合回路的

3、磁感線的條數(shù)，當磁場與回路平面垂直時，Φ＝BS. (2)ΔΦ是過程量，是表示閉合回路從某一時刻變化到另一時刻的磁通量的增減，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.常見磁通量變化方式有：B不變，S變；S不變，B變；B和S都變；回路在磁場中相對位置改變(如轉(zhuǎn)動等)．總之，只要影響磁通量的因素發(fā)生變化，磁通量就會變化． (3)表示磁通量的變化快慢，即單位時間內(nèi)磁通量的變化，又稱為磁通量的變化率． (4)Φ、ΔΦ、的大小沒有直接關(guān)系，這一點可與運動學中v、Δv、三者類比．值得指出的是：Φ很大，可能很小；Φ很小，可能很大；Φ＝0，可能不為零(如線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時)．當Φ按正弦規(guī)律變化時，Φ最大時，＝0，反之

4、，當Φ為零時，最大． 2．電磁感應定律 (1)產(chǎn)生感應電動勢的條件 只要穿過某個電路的磁通量發(fā)生變化，就會產(chǎn)生感應電動勢，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于電路的電源． (2)電磁感應定律 感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，磁通量的變化率是指磁通量變化的快慢．不能理解為感應電動勢與磁通量或磁通量的變化量成正比．感應電動勢的大小決定于穿過電路的磁通量的變化率，與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒有直接的聯(lián)系． 1．下列關(guān)于電磁感應的說法中，正確的是(　　) A．穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大 B．穿過線圈的磁通量為零，感應電動勢一定為零 C．穿過線圈的磁通量的變

5、化量越大，感應電動勢越大 D．穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大 【解析】　越大，表示磁通量變化越快，感應電動勢越大． 【答案】　D 2．(多選)如圖2-2-1所示，在勻強磁場中有兩條平行的金屬導軌，磁場方向與導軌平面垂直．導軌上有兩條可沿導軌自由移動的金屬棒ab、cd，與導軌接觸良好．這兩條金屬棒ab、cd的運動速度分別是v1、v2，若“井”字形回路中有感應電流通過，則可能(　　) 【導學號：75392064】 圖2-2-1 A．v1＞v2　　　　　　　 B．v1＜v2 C．v1＝v2 D．無法確定 【解析】　只要金屬棒ab、cd的運動速度不相等，“井”字形

6、回路中的磁通量就發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應電流．故選項A、B正確． 【答案】　AB 3.如圖2-2-2所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且兩次的起始和終止位置相同，則 (　　) 圖2-2-2 A．第一次磁通量變化較大 B．第一次?的最大偏角較大 C．若斷開S，?均不偏轉(zhuǎn)，故均無感應電動勢 D．以上說法都不對 【解析】　由于兩次條形磁鐵插入線圈的起始和終止位置相同，因此磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1相同，故A錯誤．根據(jù)法拉第電磁感應定律，第一次磁通量變化較快，所以感應電動勢較大；而閉合電路電阻相同，所以感應電流也較大

7、，故B正確．若S斷開，雖然電路不閉合，沒有感應電流，但感應電動勢仍存在，所以C錯誤． 【答案】　B 電 磁 感 應 現(xiàn) 象 的 應 用 1．變壓器 (1)作用：變壓器是把交流電的電壓升高或者降低的裝置． (2)構(gòu)造：原線圈(初級線圈)、副線圈(次級線圈)、閉合鐵芯． 2．變壓器原理 (1)原理：利用電磁感應原理來改變交流電的電壓． (2)公式：＝，U1、U2分別是原、副線圈兩端的電壓，n1、n2分別是原、副線圈的匝數(shù)． 3．ABS系統(tǒng) (1)ABS系統(tǒng)的作用：汽車緊急制動時，如果車輪被制動裝置抱死，車輪將出現(xiàn)滑動，方向盤就會失靈，汽車將甩尾側(cè)滑，可能發(fā)生嚴重的交

8、通事故．為防止這種現(xiàn)象，人們發(fā)明了防抱死制動系統(tǒng)(ABS)． (2)ABS系統(tǒng)的組成：由輪速傳感器、電子控制模塊和電磁閥組成．輪速傳感器的作用是采集車輪轉(zhuǎn)速信號，它是利用電磁感應現(xiàn)象測量車輪轉(zhuǎn)速的． 1．變壓器也可能改變恒定電壓．(×) 2．變壓器的原理是電磁感應定律．(√) 3．實際變壓器輸入功率一定大于輸出功率．(√) 升壓變壓器的原、副線圈有何特點？ 【提示】　升壓變壓器的副線圈匝數(shù)比原線圈匝數(shù)多． 1．理想變壓器 不計變壓器線圈的熱損失和鐵芯發(fā)熱損失的能量，變壓器副線圈提供給用電器的電功率等于發(fā)電機提供給原線圈的電功率． 2．特點 理想變壓器的磁通量全部

9、集中在鐵芯內(nèi)，穿過原、副線圈的磁通量相同，穿過每匝線圈的磁通量的變化率也相同，因此每匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢相同，原、副線圈產(chǎn)生的電動勢和原、副線圈的匝數(shù)成正比．在線圈電阻不計時，線圈兩端電壓等于電動勢．所以變壓器原、副線圈的兩端電壓與匝數(shù)成正比． 3．升壓變壓器和降壓變壓器 由變壓器公式＝知，當變壓器原線圈匝數(shù)少，副線圈匝數(shù)多時，副線圈兩端電壓高于原線圈兩端電壓，則變壓器為升壓變壓器；當變壓器原線圈匝數(shù)多，副線圈匝數(shù)少時，副線圈兩端電壓低于原線圈兩端電壓，則變壓器為降壓變壓器． 4．規(guī)律 (1)理想變壓器中，原、副線圈兩端的電壓之比等于它們的匝數(shù)之比，即＝. (2)理想變壓器的輸出功

10、率等于輸入功率，P入＝P出，即U1I1＝U2I2.因此，原、副線圈中的電流之比等于匝數(shù)的反比，即＝. 4．如圖2-2-2所示，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2，則副線圈中電壓表讀數(shù)為(　　) 【導學號：75392065】 圖2-2-2 A．0　　　B．2 V　　　C．4 V　　　D．8 V 【解析】　由于原線圈接的是直流電源，所以通過副線圈的磁場不變，因此副線圈中電壓表讀數(shù)為0，選項A正確． 【答案】　A 5．如圖2-2-3所示為一臺理想變壓器，初、次級線圈的匝數(shù)分別為n1＝400匝，n2＝800匝，連接導線的電阻忽略不計，那么可以確定(　　) 【導學號：7539206

11、6】 圖2-2-3 ①這是一臺降壓變壓器 ②這是一臺升壓變壓器 ③次級線圈兩端的電壓是初級線圈兩端電壓的2倍 ④次級線圈兩端的電壓是初級線圈兩端電壓的一半 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【解析】　由＝得U2＝2U1，變壓器為升壓變壓器，②③正確． 【答案】　C 6．一理想變壓器，其原線圈為2 200匝，副線圈為440匝，并接一個100 Ω的負載電阻，如圖2-2-4所示． 圖2-2-4 (1)當原線圈接在44 V直流電源上時，電壓表示數(shù)為________V，電流表示數(shù)為________A. (2)當原線圈接在220 V交流電源上時，電壓表示數(shù)為________V，電流表示數(shù)為________A．此時輸入功率為________W. 【解析】　(1)原線圈接在直流電源上時，由于原線圈中的電流恒定，所以穿過原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化，副線圈兩端不產(chǎn)生感應電動勢，故電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)也為零． (2)由＝得 U2＝U1＝220× V＝44 V(電壓表讀數(shù)) I2＝＝ A＝0.44 A(電流表讀數(shù)) P入＝P出＝I2U2＝0.44×44 W＝19.36 W. 【答案】　(1)0　0　(2)44　0.44　19.36 變壓器只能改變交變電源的電壓和電流，不能改變直流電源的電壓和電流． 6