電磁感應(yīng)和交流電

1、專題八電磁感應(yīng)和交流電【高考地位】本專題內(nèi)容包括交流電、正弦交流電的圖象、最大值、有效值、周期與頻率、振蕩電路，電磁振蕩、電磁場，電磁波，電磁波的速度等基本概念，以及交流發(fā)電機及其產(chǎn)生正弦交流電的原理，變壓器的原理，電能的輸送方法、LC電路產(chǎn)生的電磁振蕩的周期和頻率等。本單元涉及到的基本方法有利用空間想象的各種方法理解正弦交流電的產(chǎn)生原因和電磁振蕩的物理過程，運用圖象法理解并運用它來解決交流電和電磁振蕩的判斷、計算問題。從能量轉(zhuǎn)化的觀點出發(fā)來理解交流電的有效值問題和電磁振蕩問題?！局R體系】【典型例題】題型一：(電磁感應(yīng)條件應(yīng)用問題)不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中

2、就有電流產(chǎn)生。例1、如圖甲所示，一個電阻為R，面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45°角，o、o' 分別是ab邊和cd邊的中點?，F(xiàn)將線框右半邊obco' 繞oo' 逆時針旋轉(zhuǎn)90°到圖乙所示位置。在這一過程中，導(dǎo)線中通過的電荷量是（）A. B. C. D. 0拓展：如何設(shè)計實驗證明地球磁場的存在？需要借助哪些儀器？題型二：(法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用問題)1、關(guān)于表達式此公式在應(yīng)用時容易漏掉匝數(shù)n，實際上n匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是串聯(lián)在一起的，其次是合磁通量的變化，尤其變化過程中磁場方

3、向改變的情況特別容易出錯，并且感應(yīng)電動勢E與、的關(guān)系容易混淆不清。2、應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種特殊情況E=Blv、E=nBssin（或E=nBscos）解決問題時，不注意各公式應(yīng)用的條件，造成公式應(yīng)用混亂從而形成難點。例2、如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是（）A. 感應(yīng)電流方向不變BCD段直導(dǎo)線始終不受安培力C. 感應(yīng)電動勢最大值Em=BavD感應(yīng)電動勢平均值=Bav拓展：如圖所示，MN、PQ為足夠長的水

4、平導(dǎo)電軌道，其電阻可以忽略不計，軌道寬度為L，ab，cd為垂直放置在軌道上的金屬桿，它們的質(zhì)量均為m，電阻均為R，整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁場的磁感強度為B?，F(xiàn)用水平力拉cd桿以恒定的速率v向右勻速滑動，設(shè)兩桿與軌道間的動摩擦系數(shù)為，求ab桿可以達到的最大速度和此時作用在cd桿上水平拉力做功的瞬時功率。題型三：(楞次定律應(yīng)用問題)楞次定律有兩種常用的表述形式，第一種是“感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”，它反映了感應(yīng)電流的方向應(yīng)遵循的規(guī)律；第二種是“感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是要阻礙引起感應(yīng)電流的原因”，它反映了感應(yīng)電流產(chǎn)生的某種機械效果。例3、如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小

5、為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動。金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是（）AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad拓展：如圖所示電路，多匝線圈的電阻和電池的內(nèi)電阻可以忽略，兩個電阻器的阻值都是R，開關(guān)S原來斷開著，電流，令閉合開關(guān)將一個電阻短路，于是線圈中有自感電動勢產(chǎn)生，這個自感電動勢（ ）A有阻礙電流的作用，最后電流由I0減少為零B有阻礙電流的作用，最后總小

6、于I0C有阻礙電流增大作用，因而電流保持為I0不變D有阻礙電流增大作用，但電流最后還是要增大到2I0題型四：(變壓器問題)處理此類問題的關(guān)鍵還是要深刻理解變壓器工作原理，辨清原、副線圈中的變量與不變量，明確各量間"誰制約誰"的制約關(guān)系如：U2由U1和匝數(shù)比決定；I1由I2和匝數(shù)比決定；P1由P2決定；I2由U2和負載電路消耗功率決定。為理順彼此關(guān)系我們通常選電壓為突破口采用以下思維程序分析動態(tài)問題：U1P1例4、如圖為一種早期發(fā)電機原理示意圖，該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對于線圈平面對稱。在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動過程中，磁極中心在線圈平面上

7、的投影沿圓弧運動(O是線圈中心)，則（）A. 從X到O，電流由E經(jīng)流向F，先增大再減小B. 從X到O，電流由F經(jīng)流向E，先減小再增大C. 從O到Y(jié)，電流由F經(jīng)流向E，先減小再增大D. 從O到Y(jié)，電流由E經(jīng)流向F，先增大再減小拓展：如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1:5，原線圈兩端的交變電壓為u=20sinl00t（V）。氖泡在兩端電壓達到100V時開始發(fā)光，下列說法中正確的有（）A. 開關(guān)接通后，氖泡的發(fā)光頻率為100HzB. 開關(guān)接通后，電壓表的示數(shù)為100VC. 開關(guān)斷開后，電壓表的示數(shù)變大D開關(guān)斷開后，變壓器的輸出功率不變題型五：（電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用問題）電磁感應(yīng)中的電路問題是綜合性較強的高考熱點之一，該內(nèi)容一般綜合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、直流電路知識、磁場知識等多個知識點，還可以結(jié)合圖象進行考查，解答過程中對考生的綜合應(yīng)用能力要求較高。例6、如圖所示，兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為l、足夠長且電阻忽略不計，導(dǎo)軌平面的傾角為。條形勻強磁場的寬度為d，磁感應(yīng)強度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直。長度為2d的絕緣桿將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“”形裝置，總質(zhì)量為m，置于導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流(由外接恒流源產(chǎn)生，圖中未畫出)。線框的邊長為d(d<l)，電阻為R，下邊與磁場區(qū)域上邊界重合。將裝置由靜止釋放，導(dǎo)體