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1、用心 爱心 专心专题七电磁感应及力学综合问题、交流电专题七电磁感应及力学综合问题、交流电一、大纲解读一、大纲解读 1考点知识列表电磁感应电磁感应电磁感应现象磁通量 法拉第电磁感应定律楞次定律 自感、涡流交变电流交变电流交变电流 交变电流的图像正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值理想变压器远距离输电2考点解读本部分共 9 个知识点，其中级要求的知识点有 2 个，它们是：拉第电磁感应定律和楞次定律；由此可见这两个知识点的重要性。对类知识点要理解电磁感应现象和磁通量的概念，能分析什么情况下磁通量会发生变化，会产生感应电流。要知道自感、涡流都是一种电磁感应现象，并能分析一些简单的应用。对类知识点，我
2、们要掌握楞次定律的两种变形表述，熟练有关的应用，能快速判断感应电流的方向或导体棒的受力方向。复习中要充分理解法拉第电磁感应定律的内容，熟练两种形式电动势的计算（动生和感生） 。能综合力学电学相关知识处理出镜率极高的电磁导轨问题和图像问题。交流电部分全部是类知识点，这在整体上降低了要求，我们需要掌握交变电流的产生过程、掌握交变电流的图像及其应用，掌握交变电流的函数表达式并知道各量的物理意义；掌握交流电四值的含义及其应用，知道在什么情况下用那个值，会计算有效值并知道其与峰值间的关系；掌握理想变压器的变压、变流、功率关系，并能进行简单的计算；知道远距离输电，并能求解简单问题。 二、高考预测二、高考预
3、测电磁感应是磁场一章的延续和深化，又是交变电流一章的前奏和基础。法拉第电磁感应定律和楞次定律贯穿整章始终，并且与力学、电路紧密联系。电磁感应的综合问题能够用心 爱心 专心把电学、磁学、力学和运动学综合到一起，能的守恒和转化定律的重要性在解决本部分计算题时也得到充分体现，因此颇得高考命题老师的青睐。本章知识在历年高考中，每年必考，选择题和计算题出现的几率均非常高，其中 2007 年的高考题中，有 8 套题各出现一个电磁感应题，2008 年的高考题中有 11 套出现。高考对本章考查主要集中电磁感应现象的产生、感应电流的方向、感应电动势大小的计算（如 08 海南物理第海南物理第 1 题第题第 10
4、题、题、 ）以及电磁感应规律与牛顿第二定律、动能定理、功能关系、电路等知识的综合应用如功能等问题上（如 08 山东理综第山东理综第 22 题、题、08北京北京理综第 22 题、08 天津天津理综第 25 题） ，要求学生能熟练运用以上知识，综合解决电磁感应的各种题目。电磁学问题中图象问题也是高考中的一个重点，近几年出现的几率明显偏高（如08 全国理综第 20 题、08 上海第 10 题、08 全国理综第第 21 题题） 。预测 09 高考电磁感应图像问题和电磁感应与力学电学综合的导轨问题仍然是命题的热点，我们复习时要予以重视。交流电部分考点分布主要有二个方面：一、交变电流的产生原理、正弦式交流
5、电的图象、函数表达式、交流电的峰值和有效值，如 08北京北京理综第 18 题、0808 宁夏理综第宁夏理综第 1919 题、题、07 年北京第 17 题、07 年高考宁夏卷 17 题等。二、理想变压器的原理、变压器原副线圈功率、电压、电流关系、变压器的动态分析、远距离输电等。 （如 07 年高考山东理综 18 题、07 年高考海南卷 12、08 天津天津理综第 17 题等）预测 09 高考在新课标地区单独出现的可能性不是很大，一般是与电场、电磁感应知识综合，但复习中也不能掉以轻心，除去注意图像、有效值问题，还要注意一下变压器及其动态变化问题。三、重点剖析：1、楞次定律： 表述 1、感应电流具有
6、这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 表述 2、感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁体与导体间的相对运动.注意：如何理解楞次定律的“阻碍”： “阻碍”是指感应电流产生的磁场要阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，与引起感应电流的磁场的磁通量原来的大小没有关系；“阻碍”不是“阻止” ， “阻碍变化”是使变化进行得缓慢些，但并没有被终止；“阻碍”不等于“反向” ，实际上是增“反”减“同” ，即当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方用心 爱心 专心向与原磁场方向相同。“阻碍”不等于“拒绝” ，实际上是来者
7、“拒”去者“留”即当磁体与线圈靠近时，相互排斥，当磁体与线圈远离时，相互吸引。（2）楞次定律表述一的应用：确定原磁场方向；判定原磁场如何变化（增大还是减小） ；确定感应电流的磁场方向（增反减同）;根据安培定则判定感应电流的方向。2、电磁感应电动势（1）法拉第电磁感应定律“感生型”大小： (法拉第电磁感应定律)tnE其中 BS 或 BS(对自感电动势 Lit) 感应电动势的大小与电路的的电阻及电路是否闭合等无关；一般而言，公式求的是 t内的平均感应电动势；在电磁感应中，产生感应电动势的那部分导体可等效成一个电源，感应电动势的方向和导体（电源）内的电流方向一致。磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化
8、率的区别磁通量磁通量的变化磁通量的变化率t物理意义某时刻穿过某个面的磁感线的条数某一段时间内穿过某个面的磁通量的变化穿过某个面的磁通量变化的快慢大小nSB是与B垂直的面的nS面积12SB BS tSBt或tBSt附注线圈平面与磁感线平行时，0，但最大t线圈平面与磁感线垂直时，最大，但0t要严格区分、的含义，的大小与、无关。t t用心 爱心 专心（2）导体切割产生电动势电动势大小： sinBlvE 若B、l、v三者互相垂直，；若直导线与B、v不垂直，则应取B、l、v互相垂BlvE 直的分量；若导体是弯曲的，则l应取与B、v垂直的有效长度；若v是瞬时速度，则E为瞬时电动势；若v为平均速度，则E为平
9、均电动势。公式为导体棒绕其一端转动切割磁感线时产生的感应电动势。2 21BlE 3、有效值： （1）依据：电流的热效应（2）定义：三同时，直流电电压（电流）叫做交流电电压（电流）相同电阻相同时间产生相同热量的有效值。（3）说明：各种交流电器上所标的额定电压、电流均指有效值交流电表的示数全为有效值电器元件（如电容）的击穿电压（耐压值）指的是最大值，但保险丝熔断电流为有 效值一般所说交流电的值，均为有效值求解交流电产生的热量问题时，必须用有效值，不能用平均值。中各量均为有效值。PIUWIUtQI Rt，2若计算通过电路某一截面的电量，需用电流的平均值。（4）交流四值中其他三值瞬时值：若从中性面开始
10、计时，其表达式为；若从线圈平面和磁场方sinmiIt向平行时开始计时，其表达式为。cosmiIt最大值：（与轴的位置及线圈的形状无关） ，mmEnBsn mEmnBsIRr。mnBsURRr对正（余）弦交流电有：，。2mEE 2mII 2mUU 平均值：平均值要用法拉第电磁感应定律来计算，具体情况具体分析。 4理想变压器用心 爱心 专心（1）基本规律：(a)功率关系：；(b)电压关系：；(c)PP入出1212KKUUU nnnL电流关系：对一个副线圈时，有；对多个副线圈时，有1221In In。1 12233KkI nI nI nI nL注意：变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：，即在R
11、nUnIUP/2112 111 输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的 平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负 载” 。 “负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，实际上，R R越大，负载越小；越大，负载越小；R R越小，越小， 负载越大。负载越大。这一点在审题时要特别注意。(2)变压器动态问题：.（a）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压 U2由输入 电压决定，即 U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”. （b）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输
12、入电压 U1确定时， 原线圈中的电流 I1由副线圈中的输出电流 I2决定，即 I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”. （c）负载制约：变压器副线圈中的功率 P2由用户负载决定，P2=P负 1+P负 2+； 变压器副线圈中的电流 I2由用户负载及电压 U2确定，I2=P2/U2；总功率 P总=P线+P2. 动态分析问题的思路程序可表示为：U1P1 22 222121IRU IUnnUU决定负载 决定决定决定111221121 1)(UIPIUIUIPP负载对原线圈的影响： 副线圈负载增加（接入用电器增多）流过副线圈电流增加副线圈的输出功率增加 原线圈输入功率增加原线圈输入电流增大从减少电的
13、损失与节约材料考虑。高压线圈 多， 小较细导线绕制低压线圈 少， 大较粗导线绕制nInI四、考点透视四、考点透视 考点一、感应电流方向的判断考点一、感应电流方向的判断 例题 1、如图所示，沿 x 轴、y 轴有两根长直导线，互相绝缘x 轴上的导线中有x 方向 的电流，y 轴上的导线中有+y 方向的电流，两虚线是坐标轴所夹角的角平分 线a、b、c、d 是四个圆心在虚线上、与坐标原点等距的相同的固定圆形导线环当两直 导线中的电流从相同大小，以相同的快慢均匀减小时，各导线环中的感应 电流情况是（ ） Aa 中有逆时针方向的电流，且有靠近原点的趋势； Bb 中有顺时针方向的电流，且有靠近原点的趋势；用心
14、 爱心 专心Cc 中有逆时针方向的电流，且有远离原点的趋势； Dd 中有顺时针方向的电流，且有远离原点的趋势 解析：BC 空间中任何一点的磁场分别是两直线电流产生磁场的矢量和由安培定则可以 判断，a、d 处磁感强度 B=0，故无感应电流产生；b 处磁感应强度垂直纸面向里，c 处磁 感应强度垂直纸面向外当电流减小时，由楞次定律可以判断，b 中感应电流是顺时针方 向，由于感应电流总是阻碍磁通量的变化，故 b 有靠近原点的趋势；c 中产生逆时针方向 的电流，且也有靠近原点的趋势本题正确选项 BC 点评：点评：本题综合性较强，涉及到电流的磁场、磁场的叠加、楞次定律的应用等知识， 这类基础知识的综合类题
15、比较符合高考要求，抓双基，考查能力。 考点二、考查感应电动势的求解考点二、考查感应电动势的求解 例题例题 2、如图所示，在边长为 a 的等边三角形区域内有匀强磁场 B，其方向垂直纸面向 外一个边长也为 a 的等边三角形导线框架 EFG 正好与上述磁场区域的边界重合，当它以 周期 T 绕其中心 O 点在纸面内匀速转动时，框架 EFG 中产生感应电动势，若经 T/6 线框 转到图中的虚线位置，则在 T/6 时间内 （ ）A平均感应电动势大小等于TBa 232B平均感应电动势大小等于TBa23C顺时针方向转动时感应电流方向为EGFE D逆时针方向转动时感应电流方向为EFGE 【解析】当等边三角形框架由原位置旋转到如题图中虚线所示位置时，因为磁场通过三角形框架的面积减小了，减小的面积由几何关系知为由法拉第电磁感应定律2 123as 得，故 B 错，A 正确；在时间内，线圈由原位置开始旋转，无论tETBa tsBE232 6T是顺时针还是逆时针，磁通量都是减小的过程，由楞次定律可知线圈中电流都为 ，C 正确，D 错EGFE 正确答案：AC 【友情提示】本题考查了楞次定律与法拉第电磁感应定
