2024年高三物理課本回歸講義（選修3-2）

2024年高三物理課本回歸講義（選修3-2）

一、電磁感應(yīng)

L研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象：要查明電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和電流方

向的關(guān)系。

結(jié)論：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流。

2、搖繩發(fā)電

把一條大約10m長的電線的兩端連在一個靈敏電流表上,

形成閉合電路。倆個同學(xué)迅速搖動電線，可以發(fā)電嗎？你

認(rèn)為兩個同學(xué)沿哪個方向站立時，發(fā)電的可能性最大。

答：可以。因?yàn)殚]合回路的磁通量發(fā)生變化（導(dǎo)線切割地

磁場的磁感線）。兩個同學(xué)東西方囪站立時發(fā)電的可能性最

大。

3.（P9第7題）如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在垂直向下的

勻強(qiáng)磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動。口華c

T=0時，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時MN到達(dá)的位置恰好使[

MDEN構(gòu)成一個邊長為1的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感j'"

應(yīng)電流，從t=0開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時間t變化？”—■―4r-~~-F

請推導(dǎo)這種情況下B與t的關(guān)系式。

解：為了使MN中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，必須要求DENM構(gòu)成的閉合電路的磁

通量不變,即：

聯(lián)立得八里=s=i

l+vt

4、（P14第6題）如圖A、B都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的，

用磁鐵的任一極去接近A環(huán)，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？把磁鐵從A環(huán)移開，會產(chǎn)生

什么現(xiàn)象？磁極移近或遠(yuǎn)離B環(huán)，又會發(fā)生什么現(xiàn)象？解釋所發(fā)生的現(xiàn)象.

答:用磁鐵的任一極接近A環(huán)時，穿過A環(huán)的磁通量增加，QIQ

根據(jù)楞次定律，A環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙磁鐵與A環(huán)4X"

接近，A環(huán)將遠(yuǎn)離磁鐵；同理，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離A環(huán)時，A環(huán)"

中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?qū)⒆璧KA環(huán)與磁鐵遠(yuǎn)離，A環(huán)將靠近磁鐵。（來拒

去留）由于B環(huán)是斷開的，無論磁極移近或遠(yuǎn)離B環(huán)，都不會在B環(huán)中形成

感應(yīng)電流，所以B環(huán)將不移動。

5、用簡潔的語言敘述法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律:

法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量

的變化率成正比

楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律證明：導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢:E=BLv

證明：如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B,

■Ax

ab以速度v勻速切割磁感線，回路在時間t內(nèi)增大XXX"X^VdI

XXxlX

穿過回路的磁通量的變化為：AO=BAS=BLvAt

XXXx?X

產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=^=^^=BLVXXX-X

AtAt

6、（P14第7題）法拉第的圓盤發(fā)電機(jī)

（1）說明圓盤發(fā)電機(jī)的原理

答：圓盤中任意一根半徑都在切割磁感線，這半徑可以看成一個電源，根據(jù)

右手定則可以判斷，圓盤邊緣上的電勢比圓心電勢高。

（2）通過R的電流方向自上而下

公式：金屬圓盤或桿轉(zhuǎn)動時的感應(yīng)電動勢的大

（0

7、（P17第4題）動圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)如圖所示。線圈圓

筒安放在永磁體磁極間的空隙中，能夠自由運(yùn)動。隨聲音

變化的電流通進(jìn)線圈，安培力使線圈運(yùn)動。紙盆與線圈連永久廢體

接，隨著線圈振動而發(fā)聲。這樣的揚(yáng)聲器能不能當(dāng)做話筒

使用？也就是說，如果我們對著紙盒說話，揚(yáng)聲器能不能

的446動圖式揚(yáng)雨器

把聲音變成相應(yīng)的電流？為什么？

答：可以。聲音使紙盒振動，線圈將隨紙盒振動，線圈切割磁感線，產(chǎn)生感

應(yīng)電流。

8、（P18第7題）圖是電磁流量計的示意圖。圓管是由非磁性材料制成，空

間有勻強(qiáng)磁場。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁

場區(qū)域時，測出管壁上MN兩點(diǎn)間電動勢

E,就可知道管中液體流量q-單位時間內(nèi)

流過管道橫截面的液體的體積。已知管的

直徑是d,磁感應(yīng)強(qiáng)度B,試推導(dǎo)q與Ec.對雪液體施來的方向著

的關(guān)系式。假定管中各處液體流量相同。

解：管中有導(dǎo)電液體流過時，相當(dāng)于一段長為d的導(dǎo)體在切割磁感線，產(chǎn)生

的感應(yīng)電動勢E=Bdv

液體的流量Q=vJid2/4

所以Q=JrdE/4B

9、.電子感應(yīng)加速器（P19例題）一一感應(yīng)電場的問題

電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備.電子在兩極間的環(huán)形

真空室中，受到其他約束始終沿逆時針方向做圓周運(yùn)動.如圖9-2所示，上

圖為感應(yīng)加速器的側(cè)視圖，下圖是真空室的俯視圖.上、下為電磁鐵的兩個

磁極，電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，所產(chǎn)生的感應(yīng)電場使電子加

速.若此時電磁鐵中通有圖示電流.則下述說法正確的是（）

A.若電磁鐵中電流減小，則電子被加速

B.若電磁鐵中電流增大，則電子被加速

C.若電磁鐵中電流反向，則電子一定被減速

D.若電磁鐵中電流反向，且電流減小，則電子仍被加速

10、（P25頁第2題）李輝用多用表的歐姆擋測量一個變壓器線圈的電阻，以

判斷它是否斷路。劉偉為了使李輝操作方便，用兩手分別握住線圈的兩端讓

李輝測量。測量時表針擺過了一定角度，李輝由此確認(rèn)線圈沒有斷路。正當(dāng)

李輝把多用表的表筆與被測線圈脫離時，劉偉突然驚叫起來,

覺得有強(qiáng)烈的電擊感。李偉很奇怪，用手摸摸線圈兩端，沒

有什么感覺，再摸摸多用表的兩枝表筆，也沒有什么感覺。

這是什么原因？

答：當(dāng)李輝吧多用表的表筆與被測線圈斷開是，線圈中的電流將減小，發(fā)生

自感現(xiàn)象，會產(chǎn)生較大的自感電動勢，兩只表筆間有較高電壓，電了劉偉一

下。當(dāng)李輝再摸多用表的表筆時，由于時間經(jīng)歷的較長，自感現(xiàn)象基本消失。

11、變壓器、電動機(jī)等設(shè)備中有匝數(shù)很多的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)斷開時會

產(chǎn)生很大的自感電動勢,使得開關(guān)中的金屬片之間產(chǎn)生電火花，燒蝕接觸點(diǎn)，

甚至引起人身傷害。因此電動機(jī)等大功率用電器的開關(guān)尹裝在金屬殼中。最

好使用油浸開關(guān)，即吧開關(guān)的接觸點(diǎn)浸在絕緣油中，避免出現(xiàn)電火花。

12、在制造精密電阻式,為了消除電流變化而引起的自感現(xiàn)象,

往往采用雙線繞法，由于兩根平行導(dǎo)線中的電流方向相反，它

們的磁場互相抵消，從而可以使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽

略的程度。

13、(P27)電磁阻尼：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)上氣22

體受到安培力，安培力的方向總是阻礙相對運(yùn)動B

應(yīng)用:(1)磁電式電表的線圈為什么用鋁框做線圈骨架？W

答：當(dāng)被測電流通過線圈時，由于磁場對通電線圈有安培力的O

作用，所以線圈帶動指針和鋁框一起轉(zhuǎn)動。鋁框在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電

流，磁場對感應(yīng)電流的作用力阻礙鋁框轉(zhuǎn)動，于是指針隨著鋁框很快就穩(wěn)定

地指在讀數(shù)位置上，達(dá)到能夠迅速讀出數(shù)據(jù)的功能。

(2)微安表的表頭在運(yùn)輸時為何應(yīng)該把兩個接線柱連在一起?

答：兩個接線柱連在一起構(gòu)成閉合回路，運(yùn)輸過程中指針晃動,

表頭線圈中有電流通過，線圈受到的安培力阻礙線圈轉(zhuǎn)動，使指01

針很快停止運(yùn)動。

(3)線圈能使磁鐵的振動很快停下來i。'

14、電磁驅(qū)動：磁場運(yùn)動，導(dǎo)體跟著運(yùn)動的現(xiàn)象

應(yīng)用：（1）轉(zhuǎn)動磁鐵，鋁框會跟著磁鐵同方向轉(zhuǎn)動，但是轉(zhuǎn)速比磁鐵的轉(zhuǎn)速小。

（阻礙并不阻止）

（2）交流感應(yīng)電動機(jī)就是利用電磁驅(qū)動的原理工作的。|f

（3）條形磁鐵水平方向移動時，金屬圓環(huán)將受到水平方向運(yùn)動的驅(qū)動力

15、物理學(xué)史:

1831年其國物理學(xué)家法拉第：發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律一一電磁

感應(yīng)現(xiàn)象。

（pl5紐曼和韋伯）總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律

1834年，俄國物理學(xué)家楞次:確定感應(yīng)電流方向的定律——楞次定律。

二、交變電流

1、（P33第一題）一個蹄形磁鐵靠近白熾燈，觀察燈絲，可以看到燈絲顫動,

這是因?yàn)橥ㄓ薪蛔冸娏鞯臒艚z受到安培力的作用，力的大小和方向都隨時間

周期性變化。

2、電感：通直流、阻交流、通低頻、阻高頻

電容：通交流、隔直流、通高頻、阻低頻

3、說一說5.3-7圖這個電路怎樣起到了“隔直流、通交流”的作用

說一說5.3-8圖這個電路怎樣起到高頻旁路的作用。

自I

自

亶

前

置

級

-城

輸

輸

O，

入

出

-人

ffl5.3-7?合電春由53$高頻旁蹈電容制

4、使用220V交流電源的電氣設(shè)備和電子儀器，金屬外殼與電源之間都有良

好的絕緣。但是，有時候用手觸摸外殼仍會感到麻手，用試電筆測試時就管

也會發(fā)光，這是為什么？

答：與電源相連的機(jī)芯和金屬外殼可以看做電容器的兩個極板，電源中的交

變電流能夠通過這個電容器。當(dāng)用手觸摸金屬外殼時，可能有一點(diǎn)點(diǎn)電流經(jīng)

過人體流入大地，為了確保安全，電氣設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接

地。

5、變壓器線圈中的電流越大，所用的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)越粗。街頭的降壓變壓器的副

線圈的導(dǎo)線粗。

6、互感器：(P42)

(1)電壓互感器：把高壓電變成低壓，原線圈并聯(lián)在

高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表，根據(jù)電壓表

測得的電壓和變壓器的變壓比算出高壓電路中的電壓。

(2)電流互感器：把大電流變成小電流間接測大電流。

電壓互感器電壓互感器

7、鉗式電流表(P43)用處：測導(dǎo)線中交流電

網(wǎng)1T301型鉗鬣電渣重外S，卜…e『

電流

原理：原線圈只有一匝的變壓器。鉗式電流表，按下手柄時，它的鐵芯可以

分開，把被測的導(dǎo)線放入后，松開手柄，鐵芯閉合，被測導(dǎo)線一一鐵芯一一

線圈也構(gòu)成一個互感器。

8、直流輸電（P46）：交流輸電時，導(dǎo)線不但有電阻，還有線路的電感、電容

產(chǎn)生的感抗和容抗。一組輸電線的導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與大地之間（海底電纜：

導(dǎo)線與海水之間）具有電感和電容，在導(dǎo)線粗、線路長的情況下，感抗和容

抗的作用會超過電阻，這時只能使用直流輸電。導(dǎo)線對穩(wěn)定的直流只有電阻，

沒有感抗和容抗。

三、傳感器

1、霍爾元件：把磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓試證明：MN之

間的電壓U