高三物理專題復習攻略 第一部分專題四第十講 電磁感應、交流電、電磁波課件 新人教版（重慶專用）

第十講電磁感應、交流電、電磁波第十講電磁感應、交流電、電磁波重點知識歸納重點知識歸納定則與定律定則與定律應用應用安培定則安培定則判斷電流判斷電流(運動電荷運動電荷)產(chǎn)生磁場的方向產(chǎn)生磁場的方向左手定則左手定則判斷磁場對電流、判斷磁場對電流、運動電荷作用力的方向運動電荷作用力的方向右手定則右手定則判斷導體切割磁感線時判斷導體切割磁感線時產(chǎn)生感應電流的方向產(chǎn)生感應電流的方向楞次定律楞次定律判斷回路中感應電流的方向判斷回路中感應電流的方向EnEBLvsin研究對象研究對象一個回路一個回路(不一定閉合不一定閉合)一段直導線一段直導線(或可等或可等效成直導線效成直導線)適用范圍適用范圍無論什么方式引起無論什么方式引起的變化都可以的變化都可以只適于一段導體切只適于一段導體切割磁感線割磁感線磁場情況磁場情況任意磁場任意磁場只能是勻強磁場只能是勻強磁場EnEBLvsin物理意義物理意義t為一段時間為一段時間,則則E為平均值為平均值t0時時,則則E為為瞬時值瞬時值v是平均速度是平均速度,則則E為平均值為平均值v是瞬時速度是瞬時速度,則則E為瞬時值為瞬時值各字母各字母含義含義 是是的變化率的變化率,與與、無必然聯(lián)無必然聯(lián)系系L:有效切割長度有效切割長度v:有效切割速度有效切割速度是是B與與v的夾角的夾角二、交流電二、交流電“四值四值”的比較的比較瞬時值瞬時值最大值最大值平均值平均值有效值有效值物物理理意意義義反映不反映不同時刻同時刻交流電交流電的大小的大小和方向和方向也叫峰值也叫峰值,它它是瞬時值的是瞬時值的最大值最大值,它反它反映的是交流映的是交流電大小的變電大小的變化范圍化范圍是指交流是指交流電圖象中電圖象中圖線與時圖線與時間軸所圍間軸所圍成的面積成的面積跟時間的跟時間的比值比值交流電和直交流電和直流電通過相流電通過相同阻值的電同阻值的電阻阻,在相同的在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等的熱量相等瞬時值瞬時值最大值最大值平均值平均值有效值有效值應用應用范圍范圍計算閃光計算閃光電器電器(如霓如霓虹燈虹燈)的閃的閃光時間等光時間等計算電計算電容器的容器的耐壓值耐壓值計算通過計算通過導體的電導體的電荷量荷量q計算交流計算交流電通過導電通過導體產(chǎn)生的體產(chǎn)生的熱量、電熱量、電功以及確功以及確定熔絲的定熔絲的熔斷電流熔斷電流特別提醒：特別提醒：(1)平移轉(zhuǎn)軸平移轉(zhuǎn)軸,改變線圈形狀改變線圈形狀,不會改不會改變產(chǎn)生交流電的最大值變產(chǎn)生交流電的最大值.(2)交流電的瞬時值有時寫成交流電的瞬時值有時寫成eEmcost,不是不是交流電變了交流電變了,而是計時位置發(fā)生了改變而是計時位置發(fā)生了改變.三、理想變壓器原、副線圈基本量的關系三、理想變壓器原、副線圈基本量的關系因果因果關系關系(n1、n2不變不變)(1)U1決定了決定了U2(2)I2決定了決定了I1(3)P2決定了決定了P1四、電磁場與電磁波四、電磁場與電磁波1.對麥克斯韋電磁場理論的進一步理解對麥克斯韋電磁場理論的進一步理解(1)恒定的磁場恒定的磁場(電場電場)不能產(chǎn)生電場不能產(chǎn)生電場(磁場磁場)(2)周期性變化的電場周期性變化的電場(磁場磁場)產(chǎn)生同頻率的周期性產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場變化的磁場(電場電場)，才能形成電磁波，才能形成電磁波(3)變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,這種電場這種電場與電荷激發(fā)的靜電場不同與電荷激發(fā)的靜電場不同,它的電場線是閉合的它的電場線是閉合的,它它的存在與空間有無導體或者有無閉合電路無關的存在與空間有無導體或者有無閉合電路無關.2對電磁波的理解對電磁波的理解(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)電磁波的傳播不需要介質(zhì),可在真空中傳播可在真空中傳播,在真空中在真空中,不同頻率的電磁波傳播速度是相同的不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速都等于光速).(2)不同頻率的電磁波不同頻率的電磁波,在同一介質(zhì)中傳播在同一介質(zhì)中傳播,其速其速度是不同的度是不同的,頻率越高頻率越高,波速越小波速越小.熱點題型示例熱點題型示例電磁感應中的圖象問題電磁感應中的圖象問題電磁感應中常涉及磁感應強度電磁感應中常涉及磁感應強度B、磁通量、磁通量、感、感應電動勢應電動勢E、感應電流、感應電流I、安培力、安培力F安安或外力或外力F外外隨時隨時間間t變化的圖象變化的圖象,即即Bt圖、圖、t圖、圖、Et圖、圖、It圖、圖、Ft圖圖.對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況應電流的情況,還常涉及感應電動勢還常涉及感應電動勢E和感應電流和感應電流I隨位移隨位移s變化的圖象變化的圖象,即即Es圖、圖、Is圖等圖等.圖象問題大體上可分為兩類：圖象問題大體上可分為兩類：1.由給定的電磁感應過程選出或畫出正確圖象由給定的電磁感應過程選出或畫出正確圖象,此類問題要注意以下幾點：此類問題要注意以下幾點：(1)定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關系定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關系;(2)在圖象中在圖象中E、I、B等物理量的方向通過正負值等物理量的方向通過正負值來反映來反映;(3)畫圖象時要注意橫、縱坐標的單位長度定義畫圖象時要注意橫、縱坐標的單位長度定義或表達或表達.2.由給定的有關圖象分析電磁感應過程由給定的有關圖象分析電磁感應過程,求解相求解相應的物理量應的物理量不管是何種類型不管是何種類型,電磁感應中的圖象問題常需利電磁感應中的圖象問題常需利用右手定則、左手定則、楞次定律和法拉第電用右手定則、左手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等規(guī)律進行分析解決磁感應定律等規(guī)律進行分析解決. (2010年高考上海卷年高考上海卷)如圖如圖101所示所示,一有界區(qū)域內(nèi)一有界區(qū)域內(nèi),存在著磁感應強存在著磁感應強度大小均為度大小均為B,方向分別垂直于光滑方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場水平桌面向下和向上的勻強磁場,磁磁場寬度均為場寬度均為L.邊長為邊長為L的正方形線框的正方形線框abcd的的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上邊緊靠磁場邊緣置于桌面上.使線框使線框從靜止開始沿從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域,若若以逆時針方向為電流的正方向以逆時針方向為電流的正方向,能反映線框中感能反映線框中感應電流變化規(guī)律的是應電流變化規(guī)律的是()例例1圖圖101【答案】【答案】AC強化訓練強化訓練1(2011年高考江蘇卷年高考江蘇卷)如圖如圖103所示所示,水平面內(nèi)有一平水平面內(nèi)有一平行金屬導軌行金屬導軌,導軌光滑且電阻不導軌光滑且電阻不計計,勻強磁場與導軌平面垂直勻強磁場與導軌平面垂直.阻阻值為值為R的導體棒垂直于導軌靜止的導體棒垂直于導軌靜止放置放置,且與導軌接觸良好且與導軌接觸良好.t0時時,將開關將開關S由由1擲到擲到2.q、i、v和和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度中的電流、棒的速度和加速度.下列圖象正確的是下列圖象正確的是() 圖圖103解析解析:選選D.導體棒做加速度減小的加速運動導體棒做加速度減小的加速運動,直至直至勻速勻速.故故q t圖象應如圖甲所示圖象應如圖甲所示,A錯；錯；it圖象應圖象應如圖乙所示如圖乙所示,B錯錯;vt圖象應如圖丙所示圖象應如圖丙所示,C錯錯.D對對.1動力學問題的研究對象動力學問題的研究對象電磁感應中的動力學問題電磁感應中的動力學問題2解決電磁感應中動力學問題的具體思路解決電磁感應中動力學問題的具體思路電源電源電路電路受力情況受力情況功、能問題功、能問題具體步驟為：具體步驟為：(1)明確哪一部分電路產(chǎn)生感應電動勢，則這部明確哪一部分電路產(chǎn)生感應電動勢，則這部分電路就是等效電源；分電路就是等效電源；(2)正確分析電路的結(jié)構，畫出等效電路圖；正確分析電路的結(jié)構，畫出等效電路圖；(3)分析所研究的導體受力情況；分析所研究的導體受力情況；(4)列出動力學方程或平衡方程并求解列出動力學方程或平衡方程并求解 (2010年高考福建理綜卷年高考福建理綜卷)如圖如圖105所示所示,兩兩條平行的光滑金屬導軌固定在傾角為條平行的光滑金屬導軌固定在傾角為的絕緣斜面的絕緣斜面上上,導軌上端連接一個定值電阻導軌上端連接一個定值電阻R.導體棒導體棒a和和b放在放在導軌上導軌上,與導軌垂直并良好接觸與導軌垂直并良好接觸.斜面上水平虛線斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)以下區(qū)域內(nèi),存在著垂直穿過斜面向上的勻強存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場磁場.現(xiàn)對現(xiàn)對a棒施以平行導軌斜向上的拉力棒施以平行導軌斜向上的拉力F,使它使它沿導軌勻速向上運動沿導軌勻速向上運動,此時放在導軌下端的此時放在導軌下端的b棒恰棒恰好靜止好靜止.例例2當當a棒運動到磁場的上邊界棒運動到磁場的上邊界PQ處時處時,撤去拉力撤去拉力,a棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動動,此時此時b棒已滑離導軌棒已滑離導軌.當當a棒再次滑回到磁場上棒再次滑回到磁場上邊界邊界PQ處時處時,又恰能沿導軌勻速向下運動又恰能沿導軌勻速向下運動.已知已知a棒、棒、b棒和定值電阻的阻值均為棒和定值電阻的阻值均為R,b棒的質(zhì)量為棒的質(zhì)量為m,重力加速度為重力加速度為g,導軌電阻不計導軌電阻不計.求求:圖圖105(1)a棒在磁場中沿導軌向上運動的過程中棒在磁場中沿導軌向上運動的過程中,a棒中棒中的電流強度的電流強度Ia與定值電阻與定值電阻R中的電流強度中的電流強度IR之比之比;(2)a棒質(zhì)量棒質(zhì)量ma；(3)a棒在磁場中沿導軌向上運動時所受的拉力棒在磁場中沿導軌向上運動時所受的拉力F.強化訓練強化訓練2(2010年高考江蘇理綜卷年高考江蘇理綜卷)如圖如圖106所示所示,兩足夠長的光滑金屬兩足夠長的光滑金屬導軌豎直放置導軌豎直放置,相距為相距為L,一理想電流表一理想電流表與兩導軌相連與兩導軌相連,勻強磁場與導軌平面垂勻強磁場與導軌平面垂直直.一質(zhì)量為一質(zhì)量為m、有效電阻為、有效電阻為R的導體的導體棒在距磁場上邊界棒在距磁場上邊界h處靜止釋放處靜止釋放.導體導體棒進入磁場后棒進入磁場后,流經(jīng)電流表的電流逐漸減小流經(jīng)電流表的電流逐漸減小,最終最終穩(wěn)定為穩(wěn)定為I.整個運動過程中整個運動過程中,導體棒與導軌接觸良導體棒與導軌接觸良好好,且始終保持水平且始終保持水平,不計導軌的電阻不計導軌的電阻.求求:圖圖106(1)磁感應強度磁感應強度B的大小；的大??；(2)電流穩(wěn)定后，導體棒運動速度電流穩(wěn)定后，導體棒運動速度v的大??；的大??；(3)流經(jīng)電流表電流的最大值流經(jīng)電流表電流的最大值Im.電磁感應中的電路、電磁感應中的電路、能量轉(zhuǎn)化問題能量轉(zhuǎn)化問題1電路問題電路問題(1)將切割磁感線導體或磁通量發(fā)生變化的回路作將切割磁感線導體或磁通量發(fā)生變化的回路作為電源，確定感應電動勢和內(nèi)阻為電源，確定感應電動勢和內(nèi)阻(2)畫出等效電路畫出等效電路(3)運用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點，運用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點，電功率公式，焦耳定律公式等求解電功率公式，焦耳定律公式等求解2能量轉(zhuǎn)化問題能量轉(zhuǎn)化問題(1)安培力的功是電能和其他形式的能之間相互安培力的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化的“橋梁橋梁”，用框圖表示如下：，用框圖表示如下：(2)明確功能關系明確功能關系,確定有哪些形式的能量發(fā)生了確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化.如有摩擦力做功如有摩擦力做功,必有內(nèi)能產(chǎn)生必有內(nèi)能產(chǎn)生;有重力做有重力做功功,重力勢能必然發(fā)生變化重力勢能必然發(fā)生變化;安培力做負功安培力做負功,必然必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.(3)根據(jù)不同物理情景選擇動能定理根據(jù)不同物理情景選擇動能定理,能量守恒定能量守恒定律律,功能關系功能關系,列方程求解問題列方程求解問題. (14分分)(2010年高考上海單科卷年高考上海單科卷)如圖如圖107,寬度寬度L0.5 m的光滑金的光滑金屬框架屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)固定于水平面內(nèi),并并處在磁感應強度大小處在磁感應強度大小B0.4 T,方方向豎直向下的勻強磁場中向豎直向下的勻強磁場中,框架的電阻非均勻分布框架的電阻非均勻分布.將質(zhì)量將質(zhì)量m0.1 kg,電阻可忽略的金屬棒電阻可忽略的金屬棒ab放置在框放置在框架上架上,并與框架接觸良好并與框架接觸良好.以以P為坐標原點為坐標原點,PQ方向為方向為x軸正方向建立坐標系軸正方向建立坐標系.金屬棒從金屬棒從x01 m處以處以v02 m/s的初速度的初速度,沿沿x軸負方向做軸負方向做a2 m/s2的勻減速直的勻減速直線運動線運動,運動中金屬棒僅受安培力作用運動中金屬棒僅受安培力作用.求求:例例3圖圖107強化訓練強化訓練3(2011年高考上海卷年高考上海卷)電阻可忽略的電阻可忽略的光滑平行金屬導軌長光滑平行金屬導軌長S1.15 m,兩導軌間距兩導軌間距L0.75 m,導軌傾角為導軌傾角為30,導軌上端導軌上端ab接一阻值接一阻值R1.5 的電阻的電阻,磁感應強度磁感應強度B0.8 T的勻強磁場的勻強磁場垂直軌道平面向上垂直軌道平面向上.阻值阻值r0.5 ,質(zhì)量質(zhì)量m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,從軌道上端從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端處由靜止開始下滑至底端,在此過程中金屬棒產(chǎn)在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱生的焦耳熱Q10.1 J.(取取g10 m/s2)求求:圖圖108答案：答案：(1)0.4 J(2)3.2 m/s2(3)見解析見解析變壓器與遠距離輸電變壓器與遠距離輸電解答遠距離輸電的題目時，要注意以下幾點：解答遠距離輸電的題目時，要注意以下幾點：1明確輸電的流程：交流發(fā)電機明確輸電的流程：交流發(fā)電機升壓變壓器升壓變壓器輸電線輸電線降壓變壓器降壓變壓器用戶用戶2明確功率關系：明確功率關系：P1P2，P3P4，P2P3P.P為輸電線上損失的功率，且為輸電線上損失的功率，且PI2R線線 (2010年高考浙江理綜卷年高考浙江理綜卷)某水電站某水電站,用總電用總電阻為阻為2.5 的輸電線輸電給的輸電線輸電給500 km外的用戶外的用戶,其輸其輸出電功率是出電功率是3106 kW,現(xiàn)用現(xiàn)用500 kV電壓輸電電壓輸電,則下則下列說法正確的是列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為輸電線上輸送的電流大小為2.0105 AB.輸電線上由電阻造成的損失電壓為輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kVC.若改用若改用5 kV電壓輸電電壓輸電,則輸電線上損失的功率則輸電線上損失的功率為為9108 kWD.輸電線上損失的功率為輸電線上損失的功率為PU2/r,U為輸電電為輸電電壓壓,r為輸電線的電阻為輸電線的電阻例例4【答案】【答案】B強化訓練強化訓練4(2010年高考江蘇卷年高考江蘇卷)在如圖在如圖109所示的遠距離輸電電路中，升壓變壓器和降壓所示的遠距離輸電電路中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的輸電線的電阻均不變隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有增大，下列說法中正確的有()圖圖109A升壓變壓器的輸出電壓增大升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大解析解析:選選CD.對升壓對升壓(或降壓或降壓)變壓器而言變壓器而言,由變壓由變壓器電壓比器電壓比U1 U2n1 n2知知,輸入電壓不變輸入電壓不變,匝數(shù)匝數(shù)不變不變,輸出電壓不變輸出電壓不變,故故A選項不正確選項不正確;知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練本部分內(nèi)容講解結(jié)束本部分內(nèi)容講解結(jié)束按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放