物理選修32知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(共8頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第四章：電磁感應(yīng)【知識(shí)要點(diǎn)】一.磁通量穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)； =BS·sin；單位Wb，1Wb=1T·m；標(biāo)量，但有正負(fù)。二電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過(guò)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中有感應(yīng)電流的現(xiàn)象。如果電路不閉合只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（這種利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是1831年法拉第發(fā)現(xiàn)的）。三產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1、閉合電路的磁通量發(fā)生變化。2、閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)。（其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變化）。四.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、概念：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；2、產(chǎn)生條件：穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否

2、閉合無(wú)關(guān)。3、方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或右手定則判斷。五法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。2、公式：En，其中n為線圈匝數(shù)。3、公式中涉及到磁通量的變化量的計(jì)算, 對(duì)的計(jì)算, 一般遇到有兩種情況:（1).回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變, 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化, 由, 此時(shí), 此式中的叫磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率, 若是恒定的, 即磁場(chǎng)變化是均勻的,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定電動(dòng)勢(shì)。（2).磁感應(yīng)強(qiáng)度B 不變, 回路與磁場(chǎng)垂直的面積發(fā)生變化, 則, 線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)就屬這種情況。（3）磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的

3、區(qū)別 三個(gè)量 比較項(xiàng)目磁通量磁通量的變化量磁通量的變化率物理意義某時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)面的磁感線的條數(shù)某段時(shí)間內(nèi)穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小B·Scos21B·SS·BB或S注意若有相反方向磁場(chǎng)，磁通量可能抵消開(kāi)始時(shí)和轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)平面都與磁場(chǎng)垂直，穿過(guò)平面的磁通量是一正一負(fù)，2BS，而不是零既不表示磁通量的大小，也不表示變化的多少。實(shí)際上，它就是單匝線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，即E注意:該式中普遍適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。只與穿過(guò)電路的磁通量的變化率有關(guān), 而與磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變化方式、電路是否閉合、電路的結(jié)構(gòu)與材料等因素?zé)o關(guān)六導(dǎo)體切割

4、磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用EBlv 求出，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度。(1)有效性：公式中的l為有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度。甲圖：lcdsin；乙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lMN；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l0。丙圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lR；沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l0；沿v3方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lR(2)相對(duì)性：EBlv中的速度v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。2、導(dǎo)體不垂直切割磁感線時(shí)，即v與B有一夾角，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用EBlvsin 求出。3、公式一般用于導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度相同, 對(duì)有些導(dǎo)體各部分切割磁感線的速度不相同的情

5、況, 如何求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？例：如圖所示, 一長(zhǎng)為l的導(dǎo)體桿AC繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)域的有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng), 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, 求AC產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),解析： AC各部分切割磁感線的速度不相等, , 且AC上各點(diǎn)的線速度大小與半徑成正比, 所以AC切割的速度可用其平均切割速度 , 故。4、面積為S的紙圈，共匝，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直，則當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線圈兩端有最大有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解析：設(shè)線框長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為d，以轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)，邊垂直磁場(chǎng)方向向紙外運(yùn)動(dòng)切割磁感線，速度為（圓運(yùn)動(dòng)半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，端電勢(shì)高于端電勢(shì)。同

6、理邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。端電勢(shì)高于d端電勢(shì)。則輸出端MN電動(dòng)勢(shì)為。如果線圈匝，則，M端電勢(shì)高，N端電勢(shì)低。參照俯示圖:這位置由于線圈邊長(zhǎng)是垂直切割磁感線，所以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值，如從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，如果圓周運(yùn)動(dòng)線速度，在垂直磁場(chǎng)方向的分量應(yīng)為，此時(shí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值.即作最大值方向的投影=（是線圈平面與磁場(chǎng)方向的夾角）。當(dāng)線圈平面垂直磁場(chǎng)方向時(shí)，線速度方向與磁場(chǎng)方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。七.總結(jié)：計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式：（導(dǎo)體繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）注意：1.公式中字母的含義，公式的適用條件及使用條件。2.感應(yīng)電流與感應(yīng)電量,當(dāng)回路中發(fā)生磁通變化時(shí), 由于感應(yīng)電場(chǎng)的作用使電荷發(fā)生

7、定向移動(dòng)而形成感應(yīng)電流, 在內(nèi)遷移的電荷量為感應(yīng)電量。, 僅由回路電阻和磁通量的變化量決定, 與磁通量變化的時(shí)間無(wú)關(guān)。因此, 當(dāng)用一磁棒先后兩次從同一處用不同速度插至線圈中同一位置時(shí), 線圈里聚積的感應(yīng)電量相等, 但快插與慢插時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流不同, 外力做功也不同。八楞次定律：1、用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。楞次定律的內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的的方向，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流磁通量的變化。即原磁通量變化感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場(chǎng)原磁通量變化。（這個(gè)不太好理解、不過(guò)很好用 口訣：增縮減擴(kuò)，來(lái)拒去留，增反減同）2、楞次定律的理解：感應(yīng)電流的效果總是要反抗（或阻礙）引起感應(yīng)電流的原

8、因。（1）阻礙原磁通的變化（原始表述）； （2）阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可理解為“來(lái)拒去留”。（3）使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)； （4）阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）。3、應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的具體步驟：（1）查明原磁場(chǎng)的方向及磁通量的變化情況；（2）根據(jù)楞次定律中的“阻礙”確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向；（3）由感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向用安培表判斷出感應(yīng)電流的方向。4、當(dāng)閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用右手定則可判定感應(yīng)電流的方向。導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。 （“力”用左手，“其它”用右手） 九互感 自感 渦

9、流1、互感：由于線圈A中電流的變化，它產(chǎn)生的磁通量發(fā)生變化，磁通量的變化在線圈B中激發(fā)了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫互感。 2、自感:由于線圈（導(dǎo)體）本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。分析可知：自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈（導(dǎo)體）中原電流的變化。自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟電流變化率成正比。L是線圈的自感系數(shù)，是線圈自身性質(zhì)，線圈越長(zhǎng)，匝數(shù)越多，橫截面積越大，自感系數(shù)L越大。另外, 有鐵心的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵心時(shí)要大得多。單位是亨利（H）。自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種, 其中斷電自感中“小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”的問(wèn)題, 例：如圖2所示, 原來(lái)電路閉

10、合處于穩(wěn)定狀態(tài), L與并聯(lián), 其電流分別為, 方向都是從左到右。在斷開(kāi)S的瞬間, 燈A中原來(lái)的從左向右的電流立即消失, 但是燈A與線圈L構(gòu)成一閉合回路, 由于L的自感作用, 其中的電流不會(huì)立即消失, 而是在回路中逐斷減弱維持短暫的時(shí)間, 在這個(gè)時(shí)間內(nèi)燈A中有從右向左的電流通過(guò), 此時(shí)通過(guò)燈A的電流是從開(kāi)始減弱的, 如果原來(lái), 則在燈A熄滅之前要閃亮一下; 如果原來(lái), 則燈A是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來(lái)哪一個(gè)大, 要由L的直流電阻和A的電阻的大小來(lái)決定, 如果, 如果。3、渦流及其應(yīng)用（1）變壓器在工作時(shí)，除了在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外，變化的磁通量也會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流。一般來(lái)說(shuō)，只要空間

11、有變化的磁通量，其中的導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，我們把這種感應(yīng)電流叫做渦流（2）應(yīng)用：新型爐灶電磁爐。 金屬探測(cè)器：飛機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站安全檢查、掃雷、探礦?！緦?dǎo)與練】 專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)1將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是( C )A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B.穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同2.如圖所示，一個(gè)矩形線圈與通 有相同大小的電流的平行直導(dǎo)線處于同一平面內(nèi)，而且處在兩導(dǎo)線的中央，則(A) A兩電流同向時(shí)，穿過(guò)

12、線圈的磁通量為零 B兩電流反向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零 C兩電流同向或反向，穿過(guò)線圈的磁通量相等 D因兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是不均勻的，因此不能判定穿過(guò)線圈的磁通量是否為零 3. 電阻R、電容C與一線圈連成閉合回路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，N極朝下，如圖所示?，F(xiàn)使磁鐵開(kāi)始自由下落，在N極接近線圈上端的過(guò)程中，流過(guò)R的電流方向和電容器極板的帶電情況是(D) A從a到b，上極板帶正電 B從a到b，下極板帶正電 C從b到a，上極板帶正電 D從b到a，下極板帶正電4.將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的 磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(C) A感應(yīng)電動(dòng)

13、勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 5.如圖所示，光滑固定的 金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，兩根導(dǎo)體棒 P、Q平行放置在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，一條形磁鐵從高處下落接近回路時(shí)( AD ) AP、Q將相互靠攏 BP、Q將相互遠(yuǎn)離 C磁鐵的加速度仍為g D磁鐵的加速度小于g6.如圖所示,有一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，一個(gè)閉合的矩形導(dǎo)線框abcd，沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右)，則(D) A導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda B導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，感

14、應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba C導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力水平向右 D導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力水平向左 7如圖所，電路中A、B是完全相同的燈泡，L是一帶鐵芯的線圈。開(kāi)關(guān)S原來(lái)閉合,則開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間 (D) AL中的電流方向改變，燈泡B立即熄滅 BL中的電流方向不變，燈泡B要過(guò)一會(huì)兒才熄滅 CL中的電流方向改變，燈泡A比B熄滅慢 DL中的電流方向不變，燈泡A比B熄滅慢 8.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為( D )A

15、B.C. D.9.如圖，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為( C )A BC D 10.如圖，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)a繞O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，b中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，且具有收縮趨勢(shì)，由此可知，圓環(huán)a( B )A.順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) B.順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)C.

16、逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn) D.逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)11.半徑為a右端開(kāi)小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體桿，單位長(zhǎng)度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)盛場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.桿在圓環(huán)上以速度v0平行于直徑CD向右做勻速直線壇動(dòng).桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開(kāi)始，桿的位置由確定,如圖所示。則（ AD ）A. =0時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2BavB. =/3時(shí)，桿產(chǎn)生的電勢(shì)為BavC. =0時(shí)，桿受到的安培力大小為D. =/3時(shí)，桿受到的安培力大小為12.金屬桿MN和PQ間距為l，MP間接有電阻R，磁場(chǎng)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬棒AB 長(zhǎng)為2l，由圖示位置以A為軸，以角速度勻

17、速轉(zhuǎn)過(guò)90°(順時(shí)針)。求該過(guò)程中(其他電阻不計(jì))： (1)R上的最大電功率。 (2)通過(guò)R的電量。解析：AB轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，且切割長(zhǎng)度由l增至2l以后AB離開(kāi)MN，電路斷開(kāi)。(1)當(dāng)B端恰至MN上時(shí)，E最大。EmB· 2l·2Bl2，PRm(2)AB由初位置轉(zhuǎn)至B端恰在MN上的過(guò)程中回路B··l·2l·sin60°Bl2q·t13. 如圖，兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng)1電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌上端并接兩個(gè)額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌所

18、在平面垂直?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開(kāi)始釋放。金屬棒下落過(guò)程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時(shí)刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?(2)燈泡正常發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)速率。解析：每個(gè)燈上的額定電流為額定電壓為：（1）最后MN勻速運(yùn)動(dòng)故：B2IL=mg求出： （2）U=BLv得：14.如圖所示，半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向內(nèi)。一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求：(1)在滑動(dòng)過(guò)

19、程中通過(guò)電阻r上的電流的平均值；(2)MN從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)r上的電荷量；(3)當(dāng)MN通過(guò)圓導(dǎo)軌中心時(shí)，通過(guò)r上的電流是多少？解析：導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電阻r供電。(1)計(jì)算平均電流，應(yīng)該用法拉第電磁感應(yīng)定律，先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)過(guò)程磁通量的變化為BSBR2，所用的時(shí)間t，代入公式E，平均電流為I。(2)電荷量的運(yùn)算應(yīng)該用平均電流，qIt。(3)當(dāng)MN通過(guò)圓形導(dǎo)軌中心時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大，l2R，根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式，EBlv得EB2Rv，此時(shí)通過(guò)r的電流為I。 15.如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為

20、l=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為R=0.1，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止。取g=10m/s2，問(wèn)：（1）通過(guò)cd棒的電流I是多少，方向如何？（2）棒ab受到的力F多大？（3）棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，力F做的功W是多少？解析：（1）棒cd受到的安培力 棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則 由式代入數(shù)據(jù)解得 I=1A，

21、方向由右手定則可知由d到c。（2）棒ab與棒cd受到的安培力大小相等 Fab=Fcd對(duì)棒ab由共點(diǎn)力平衡有 代入數(shù)據(jù)解得 F=0.2N（3）設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q=0.1J熱量，由焦耳定律可知 設(shè)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=Blv由閉合電路歐姆定律知 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知，在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移 x=vt力F做的功 W=Fx綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得 W=0.4J16.如圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m、寬為d=1m的金屬“U”型軌導(dǎo)，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為m

22、=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響（取）。（1）通過(guò)計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況；（2）計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；（3）計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。解析：（1）導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有 代入數(shù)據(jù)解得：，導(dǎo)體棒沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。導(dǎo)體棒在末已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)，以后一直保持靜止，離左端位置仍為（2）前磁通量不變，回路電動(dòng)勢(shì)和電流分別為，后回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為回路的總長(zhǎng)度為，因此回路的總電阻為電流為根據(jù)楞次定律，在回路中的電流

23、方向是順時(shí)針?lè)较颍?）前電流為零，后有恒定電流，焦耳熱為17如圖，質(zhì)量為M的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為m，棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)為L(zhǎng)，開(kāi)始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R，右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為R0。以ef為界，其左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t0時(shí)，一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a。（1）求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式；（2）經(jīng)過(guò)多少時(shí)間

24、拉力F達(dá)到最大值，拉力F的最大值為多少？（3）某一過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W，求導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量。解析：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBLv，導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，vat，EBLat，sat2/2，感應(yīng)電流的表達(dá)式為IBLv/R總BLat/（R2R0´at2/2）BLat/（RR0at2），（2）導(dǎo)軌受安培力FABILB2L2at/（RR0at2），摩擦力為FfmFNm（mgBIL）mmgB2L2at/（RR0at2），根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律FFAFfMa，F(xiàn)MaFAFfMammg（1m）B2L2at/（RR0at2），上式中當(dāng)R/tR0at即t時(shí)外力F取最大值，F(xiàn) m

25、axMammg（1m）B2L2，（3）設(shè)此過(guò)程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為s，由動(dòng)能定理W合DEk，摩擦力為Ffm（mgFA），摩擦力做功為WmmgsmWAmmgsmQ，s，DEkMas（WmQ），第五章：交變電流【知識(shí)要點(diǎn)】一交變電流1.定義：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流。2.圖像：如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示都屬于交變電流。其中按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦交流電，如圖(a)所示。二正弦交流電的產(chǎn)生和圖像 1.產(chǎn)生:矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的線圈的對(duì)稱(chēng)軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖產(chǎn)生正弦（或余弦）交流電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)外電路閉合時(shí)形成正弦（或余弦）交流電流。2.變化規(guī)律：（1）中性面：

26、與磁感線垂直的平面叫中性面。 線圈平面位于中性面位置時(shí)，如圖（A）所示，穿過(guò)線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為零。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 。當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)（即線圈平面與磁感線平行時(shí)）如圖（C）所示,穿過(guò)線圈的磁通量雖然為零，但線圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值最大。 （伏）（N為匝數(shù)）三.正弦交流電的函數(shù)表達(dá)式若n匝面積為S的線圈以角速度繞垂直于磁場(chǎng)方向 的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，其函數(shù)形式為e nBSsint，用EmnBS表示電動(dòng)勢(shì)最大值，則有eEmsint。其電流大小為isintImsint。四.正弦式電流的變化規(guī)律(線圈在中性面

27、位置開(kāi)始計(jì)時(shí)) 規(guī)律物理量函數(shù)圖像磁通量m·costBScost電動(dòng)勢(shì)eEm·sintnBSsint電壓uUm·sint sint電流iIm·sintsint五.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn)1.線圈平面與中性面重合時(shí)，SB，最大，0，e0，i0，電流方向?qū)l(fā)生改變。2.線圈平面與中性面垂直時(shí)，SB，0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變。六.表征交流電的物理量：1.周期、頻率和角速度 (1)周期(T)：交變電流完成一次周期性變化(線圈轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間，單位是秒(s)，公式T。(2)頻率(f)：交變電流在1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)。(3)角

28、速度： 單位：弧度/秒(4)周期和頻率的關(guān)系：T 或f。2.交變電流“四值”的理解與應(yīng)用物理量物理含義重要關(guān)系應(yīng)用情況及說(shuō)明瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值eEmsint，uUmsint，iImsint計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況最大值最大的瞬時(shí)值EmnBS，Emnm，Im當(dāng)考慮某些電學(xué)元件(電容器、晶體管等)的擊穿電壓時(shí)，指的是交變電壓的最大值有效值根據(jù)電流的熱效應(yīng)(電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱)進(jìn)行定義對(duì)正弦、余弦交變電流E，U，I(1)通常所說(shuō)的交變電流的電壓、電流強(qiáng)度、交流電表的讀數(shù)、保險(xiǎn)絲的熔斷電流值、電器設(shè)備銘牌上所標(biāo)的電壓、電流值都是指交變電流的有效值(2)求解交變電流的電熱問(wèn)題時(shí)，必須用有效值來(lái)

29、進(jìn)行計(jì)算平均值交變電流圖像中圖線與t軸所圍成的面積與時(shí)間的比值BL，n，計(jì)算有關(guān)電量時(shí)只能用平均值3.幾種典型的交變電流的有效值 電流名稱(chēng)電流圖像有效值正弦式交變電流UUm正弦半波電流UUm正弦單向脈動(dòng)電流U 矩形脈動(dòng)電流U Um非對(duì)稱(chēng)性交變電流U七、電感和電容對(duì)交變電流的影響1.電感對(duì)交變電流有阻礙作用，阻礙作用大小用感抗表示。低頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)很大，作用是“通直流，阻交流”；高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)很小，作用是“通低頻，阻高頻”2.電容對(duì)交變電流有阻礙作用，阻礙作用大小用容抗表示耦合電容，容量較大，隔直流、通交流高頻旁路電容，容量很小，隔直流、阻低頻、通高頻八、變壓器、電能的輸送

30、1變壓器的構(gòu)造理想變壓器由原線圈、副線圈和閉合鐵芯組成。2變壓器的原理電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)(互感現(xiàn)象)。3理想變壓器的基本關(guān)系(1)電壓關(guān)系：。(2) 功率關(guān)系：P入P出。（3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)：。 有多個(gè)副線圈時(shí)：UII1U2I2U3I3UnIn。(4)對(duì)于單個(gè)副線圈的變壓器，原、副線圈中的頻率f、磁通量變化率相同，并且滿足。注意：理想變壓器各物理量的決定因素1.輸入電壓U1決定輸出電壓U2，輸出電流I2決定輸入電流I1，輸入功率隨輸出功率的變化而變化直到達(dá)到變壓器的最大功率（負(fù)載電阻減小，輸入功率增大；負(fù)載電阻增大，輸入功率減?。?.因?yàn)?，即，所以變壓器中高壓線圈電流小，繞制的

31、導(dǎo)線較細(xì)，低電壓的線圈電流大，繞制的導(dǎo)線較粗。（上述各公式中的I、U、P均指有效值，不能用瞬時(shí)值）。九、解決變壓器問(wèn)題的常用方法1： 電壓思路:變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組U1/n1=U2/n2=U3/n3=2：功率思路:理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出，即P1=P2；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)P1=P2+P3+3：電流思路:由I=P/U知,對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1；當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組n1I1=n2I2+n3I3+4：（變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題）制約思路。（1）電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定時(shí)，輸出電壓U2由

32、輸入電壓U1決定，即U2=n2U1/n1，可簡(jiǎn)述為“原制約副”.（2）電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比（n1/n2）一定，且輸入電壓U1確定時(shí)，原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定，即I1=n2I2/n1，可簡(jiǎn)述為“副制約原”.（3）負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定，P2=P負(fù)1+P負(fù)2+；變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定，I2=P2/U2；總功率P總=P線+P2.動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的思路程序可表示為：U1P15 ：原理思路:變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化，鐵芯中磁通量的變化/t相等； 十、電能的輸送1根據(jù)P損I2R線，降低輸電電能損失有以下兩種措施(1)

33、減小R線：由R可知，減小R線可用較小的導(dǎo)體材料(如銅)或增大導(dǎo)線的橫截面積(有時(shí)不現(xiàn)實(shí))。(2)減小輸電電流：在輸電功率一定的情況下，根據(jù)PUI，要減小電流，必須提高輸電電壓，即高壓輸電。2遠(yuǎn)距離高壓輸電示意圖3遠(yuǎn)距離高壓輸電的幾個(gè)基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P1P2，P3P4，P2P損P3(2)電壓、電流關(guān)系：， ,U2UU3，I2I3I線。(3)輸電電流：I線。(4)輸電線上損耗的功率P損I線UI線2R線()2R線。注意：送電導(dǎo)線上損失的電功率，不能用求，因?yàn)椴皇侨拷德湓趯?dǎo)線上。【導(dǎo)與練】1.一個(gè)小型電熱器若接在愉出電壓為10V的直流電源上.消耗電功率為P;若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消

34、耗的電功率為。如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為（C ） A .5V B.5V C .10V D.10V2.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。己知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0 kW。設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為（ B ）A 380V和5.3A B380V和9.1AC240V和5.3A D240V和9.1A 3.一臺(tái)電風(fēng)扇的

35、額定電壓為交流220V。在其正常工作過(guò)程中，用交流電流表測(cè)得某一段時(shí)間內(nèi)的工作電流I隨時(shí)間t的變化如圖所示。這段時(shí)間內(nèi)電風(fēng)扇的用電量為( B )A.3.9×10-2度 B.5.5×10-2度 C.7.8×10-2度 D.11.0×10-2度4.如圖，理想變壓器原線圈輸入電壓u，副線圈電路中為定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器。和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用和表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用和表示。下列說(shuō)法正確的是（ C ）A和表示電流的瞬間值 B和表示電壓的最大值C滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中，不變、變大D滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中，變小、變小5.某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)

36、勢(shì)為e=50sin100t（V），對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有( C D )A.最大值是V B.頻率是100HzC有效值是V D.周期是0.02s6.如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個(gè)線圈a和b，則( D ) A線圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流 B線圈a輸入恒定電流，穿過(guò)線圈b的磁通量一定為零 C線圈b輸出的交變電流不對(duì)線圈a的磁場(chǎng)造成影響 D線圈a的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈b中一定有電場(chǎng)7.通過(guò)一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)之比為k時(shí)，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)之比提高到nk，線路損耗的電功

37、率為P2，則P1和P2/P1分別為( D )APR/kU,1/n B(P/kU)2R, 1/nC. PR/kU, 1/n2 D (P/kU)2R,1/n2 8.如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20：1，兩個(gè)標(biāo)有“12V，6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端，當(dāng)兩燈泡都正常工作時(shí)，原線圈電路中電壓表和電流表（可視為理想的）的示數(shù)分別是（ D ）A.120V，0.10A B.240V，0.025A C.120V，0.05A D.240V，0.05A 9在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示，則( B ) At =0.005s時(shí)線框的磁通

38、量變化率為零Bt =0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100Hz10某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20 kW，輸電線總電阻為6 (1)若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率。(2)若改用5 000 V高壓輸電，用戶端利用n1n2221的變壓器降壓，求用戶得到的電壓。解析：(1)輸電線上的電流為I A52.63 A輸電線路損耗的功率為P損I2R52.632×6 W16620 W16.62 kW。(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流為I A4 A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1UIR(5 0004×6)V4 9

39、76 V根據(jù)，用戶得到的電壓為U2U1×4976 V226.18 V。第六章：傳感器【知識(shí)要點(diǎn)】一、傳感器的及其工作原理有一些元件它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。我們把這種元件叫做傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。例如：光敏電阻在光照射下電阻變化的原因：有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。光照越強(qiáng)，光敏電阻阻值越小。金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。熱敏電阻的

40、阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差。二、傳感器的應(yīng)用1光敏電阻2熱敏電阻和金屬熱電阻3電容式位移傳感器 4力傳感器將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的元件。5霍爾元件 霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量的元件。外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場(chǎng)；橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板左右兩例會(huì)形成穩(wěn)定的電壓，被稱(chēng)為霍爾電勢(shì)差或霍爾電壓傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示器1傳感器應(yīng)用的一般模式2傳感器應(yīng)用：力傳感器的應(yīng)用電子秤聲傳感器的應(yīng)用話筒溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器傳感器的應(yīng)用實(shí)例：1光控開(kāi)關(guān)2溫度報(bào)警器【導(dǎo)與練】1.街道旁的路燈、江海里的航標(biāo)燈都要求夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的（ B ）A.壓敏性 B.光敏性 C.熱敏性 D.三特性都利用了2.若超導(dǎo)體