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2013年高中新会考丛书物理选修1-1:选修1-1第三章电磁感应


第三章
知识梳理:

电磁感应

一.电磁感应现象 1、电磁感应:闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中产生电流。由电 磁感应产生的电流叫做感应电流。 2、磁通量:有“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”来形象地理解“穿过这个闭合电路的 磁通量” 。 3、产生感应电流的条件:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就

有感应电流 产生。 二.法拉第电磁感应定律 1、磁通量 ? 、磁通量的变化量 ?? 和磁通量的变化率

?? ?t

2、法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势 E 的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率

?? 成正比。 ?t

E?n

?? ?t

n 为线圈匝数

3、从能量角度理解电磁感应现象:其他形式的能转化为电能。 三.交变电流 1、发电机的结构及基本原理:各种发电机由定子和转子组成,当转子转动时,穿过线圈的 磁通量发生变化,线圈中产生感应电动势。 2、正弦式电流的波形:正弦函数的规律变化 瞬时值表达式: i ? I m sin ?t , u ?U msin ?t 3、正弦式电流的周期 T :交流完成一次周期性变化所用的时间。单位:s 频率 f :交流在 1s 内发生周期性变化的次数。单位:Hz

T?

1 f

4、交流电的峰值( U m , I m ) :电流或电压的最大值。 有效值( U e , I e ) :把交流和直流分别通过相同的电阻,如果在相等的时间内它们产生的热 量相等,我们就把这个直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值。 对于正弦式交流电有: U e ?

Um 2

, Ie ?

Im 2

5、电容器对交流的作用:隔直流、通交流。 四.变压器 1、变压器的基本结构:原线圈、副线圈和铁芯。 2、变压器的匝数与电压的关系:原、副线圈中,匝数多的线圈电压高。 3、升压变压器:原线圈匝数小于副线圈匝数;降压变压器:原线圈匝数大于副线圈匝数。 五.高压输电 1、输电过程中的电能损失:输电线上有电流的热效应。

2、高压输电的优点:提高电压来降低输电电流,根据 Q ? I Rt ,可以有效地降低输电线上
2

电能的损失。 3、电网的重要作用和电网安全的重要性 六.自感现象 涡流 1、自感现象:线圈中电流的变化引起的磁通量变化,也会在自身激发感应电动势。 2、电感器:电感器的性能用自感系数来描述。自感系数:线圈越大、匝数越多、加入铁芯 等。电感器的作用:对交流有阻碍作用。 3、涡流:只要空间有变化的磁通量,其中的导体中就会产生感应电流。 应用:电磁炉、金属探测器。 减小涡流危害的方法:电机、变压器的铁芯用电阻率很大的硅钢片叠成。

例题解析:
例题:科学家探索自然界的奥秘,要付出艰辛的努力。19 世纪,英国科学家法拉第经过 10 年坚持不懈的努力, 发现了电磁感应现象。 下图中可用于研究电磁感应现象的实验是 ( )

A

B
图选 1-1-23

C

D

分析和解:在上述四种现象中,选项 A 中现象表明电流在磁场中受到力的作用;选项 B 中 的现象说明电流周围存在着磁场;选项 C 可用于研究电磁感应现象;选项 D 可用于研究恒 定电流。所以正确答案为 C。

检测卷
一、选择题 1.第一个发现电磁感应现象的科学家是( C ) A.库仑 B.安培 C.法拉第 D.欧姆 2.如图选 1-1-24 所示,匀强磁场中有一闭合矩形导线框,在下 列情况中能产生感应电流的是(导线框始终未移出匀强磁场) (C ) A.在磁场中左右平移导线框 B.在磁场中上下平移导线框 0 C.在磁场中绕其中一边转动 360 D.导线框不动,平移磁场 3.下列关于感应电动势大小的说法中正确的是 ( 14.C ) A.跟穿过闭合电路的磁通量有关系 B.跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系 C.跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系 D.跟闭合电路的电阻大小有关系 4.1825 年,瑞士科学家科拉顿曾用实验探索如何产生感应

N

S
图选 1-1-24

图选 1-1-25

电流。如图选 1-1-25 实验时他用条形磁铁在线圈中插入和抽出,为了排除磁铁对“电流 表”的影响,他把“电流表”和线圈分别放在两个房间,实验时,他在两个房间之间跑来跑 去,但没有观察到电磁感应现象。科拉顿没有发现电磁感应现象的原因是( D ) A.条形磁铁磁场不够强 B.线圈匝数不够多 C.这样的装置不可能产生感应电流 N D.他在观察“电流表”时,闭合回路中磁通量没有变化,故没有感应电 流 S 5.如图选 1-1-26,水平地面上有单匝线圈,它的中心上方一定高度有一 竖立的条形磁体,此时通过线圈内的磁通量为 0.04Wb.现将条形磁铁插入 线圈中,历时 0.2s,此时的磁通量为 0.12Wb.则线框所产生的感应电动势 是 (A ) 图选 1-1-26 A.0.4V B.0.8V C.0.02V D.0.06V 6.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图选 1-1-27 u/V 所示。由图可知(B ) 100 A.该交流电的电压瞬时值的表达式为 u=100sin(25t)V 0 B.该交流电的频率为 25 Hz 1 2 3 4 5 6 t/10-2 s C.该交流电的电压的有效值为 100 2 V D.标有“100V,4700μ F”的电容器可以在该电压下正 常工作 7.如下图所示可以将电压升高供给电灯的变压器是( C )
图选 1-1-27

图选 1-1-28

A.甲图

B.乙图

C.丙图

D.丁图

8.如图选 1-1-29 所示,一只理想变压器的原线圈有 55 匝,副线 圈有 1100 匝,若把原线圈接到 10V 的电池组上,则副线圈的输出 电压是( D ) A.200V B.20V C.0.5V D.0V 9.远距离输电都采用高压输电,其优点在于(D ) 图选 1-1-29 A.可增大输入电流 B.可增大输出功率 C.可加快输电速度 D.可减少输电线上的能量损失

10.远距离输电时,在输送的电功率和输电线电阻一定的条件下,输电线上损失的电功率 (B ) A.与输电电压成正比 B.与输电电压的平方成正比 C.与输电电压无关 D.与输电电压的平方成反比 11.关于自感现象,下列说法中不正确的是 (D ) A.自感现象是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象 B.自感电动势总是阻碍原电流的变化 C.自感电动势的方向总是与原电流的方向相反 D.自感电动势的方向可能与原电流的方向相同 L 12.如图选 1-1-30,下列关于灯泡亮暗的叙述正确的是 ( C ) A.合上开关 S,灯立刻变亮 B.合上开关 S,灯慢慢变亮 S C.断开开关 S 瞬间,灯立刻变暗 D.断开开关 S 瞬间,灯慢慢亮起来 图选 1-1-30 13. 如图选 1-1-31 所示, 计算机电源是一种精密的供电设备, 为计算机的其它部件提供稳定的直流电,这种电源内部电路使 用了大量大容量电容器,保证了计算机安全稳定地运行。下面 对于该电源中存在的电容器的说法中,正确的是(8.D ) A.直流电、交流电都可以通过电容器 B.直流电可以通过电容器、交流电不能通过电容器 C.这些电容器能储存电荷,以便停电时计算机能继续工作 D.电源电路中的电容器,可以滤掉混杂在直流中的交流成 分,以便得到稳定的直流电 图选 1-1-31 14.以下情况不是属于涡流应用的是(D ) .. A.电磁炉 B.机场的安检门 C.冶炼金属的感应炉 D.变压器中,绕线组的铁芯由硅钢片叠成 二、填空题 15. 如图选 1-1-32 所示为电磁炉的实物图, 在电磁炉的炉盘下有一个线圈, 当里面通过交变电流时,就会发热。电磁炉发热的原因是交变电流使炉盘上 面的金属中产生 涡流 。 16.某定值电阻 R,当在其两端加上 20V 的恒定电流时,消耗的功率为 P;若 把它接到正弦式交变电流的电路上,它消耗的功率仍为 P,那么该交流电的电 压的有效值为 20V ,峰值为 20 2 . 图选 1-1-32 17. 我国日常使用的交变电流周期是 0.02 s, 该电压的有效值是 220 , 最大值为 311 V. 18.如图选 1-1-33 所示为一研究小组探究摇绳发电的实验示意图。 把一根长约 10m 的电线 连在一个灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合电路。当两个 同学迅速摇动这条电线时,观察到灵敏电流表的指针发生了偏 转,则指针发生偏转的原因是 电线切割磁感线产生感应

图选 1-1-33

电流 。两个同学沿 指针偏转较大。

东西

(填“东西”或“南北” )方向站立时,灵敏电流表的

三、计算题 19.有一个 1000 匝的线圈,在 0.4s 内穿过它的磁通量从 0.02Wb 增加到 0.09Wb,求线圈中 产生的感应电动势。 如果线圈的电阻是 10Ω , 把它跟一个电阻是 990Ω 的电热器串联组成闭 合电路时,通过电热器的电流是多大?175V 0.175A

20.如图选 1-1-34 将一长为 314m 表面涂漆的导线紧密缠绕在半径为 0.1m 的均匀铁制圆 柱体上(铁制圆柱体足够长) ,并放置于磁感应强度为 2T 的匀强磁场中,如图所示,某时刻 起,磁感应强度每秒钟均匀增加 0.5Wb,求该线圈产生的感应电动势大小? 250V

图选 1-1-34


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