2022-2023版高中物理 第三章 电磁感应章末整合学案 新人教版选修1 -1

2022-2023版高中物理 第三章 电磁感应章末整合学案 新人教版选修1 -1一、电磁感应现象及其应用1.判断有无感应电流的方法分析是否产生感应电流，关键就是要分析穿过闭合线圈的磁通量是否变化，而分析磁通量是否有变化，关键要知道磁感线是如何分布的.所以在做这类题时应注意：(1)熟记条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管内外磁感线分布情况是解决问题的基础.(2)学会找特殊位置并分析其变化.2.感应电动势的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，而与的大小、的大小没有必然的联系，与电路的电阻R也无关.(1)当回路有n匝线圈时，感应电动势的表达式应为En.(2)公式En一般用来计算t时间内的平均感应电动势.例1如图31所示，在垂直于纸面范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流( )图31A.向左平动 B.向右平动C.绕O1O2转动 D.向上或向下平动答案C解析只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就会产生感应电流.当线圈向左、向右、向上、向下等方向平动时线圈的磁通量均不变，不会产生感应电流，选项A、B、D错误；当线圈绕O1O2转动时穿过线圈的磁通量变化，会产生感应电流，选项C正确.变式训练1当线圈中的磁通量发生变化时，则()A.线圈中一定有感应电流B.线圈中一定有感应电动势C.感应电动势的大小与线圈的电阻无关D.磁通量变化越快，产生的感应电动势越大答案BCD解析当线圈中磁通量发生变化时，线圈中一定有感应电动势，若线圈闭合，则有感应电流.由法拉第电磁感应定律En知，感应电动势的大小与线圈匝数和磁通量变化率有关，与线圈的电阻无关.二、交变电流的描述1. 正弦式电流的图象图32Im、Um分别是电流、电压的最大值，叫做交流的峰值.T为周期，周期和频率的关系为T或f.2.交变电流的表达式：uUmsin tiImsin t式中3.正弦式电流的有效值和峰值之间的关系：Ie0.707 ImUe0.707 Um在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定电流值，都是交流的有效值.4. 交流能够通过电容器：电容器能够“隔直流，通交流”.例2一交流电压随时间变化的规律如图33所示，该交流电压的有效值和频率分别是()图33A.14.14 V，100 Hz B.10 V，100 HzC.14.14 V，50 Hz D.10 V，50 Hz答案D解析根据图象可知电压的最大值是14.14 V，周期T0.02 s，其电压的有效值Ue V10 V；频率f Hz50 Hz，选项D正确.变式训练2如图34所示电路，以下结论正确的是()图34A.a、b若接直流电，灯泡不亮B.a、b若接直流电，灯泡也可发光C.a、b若接交流电，灯泡发光，灯泡和电容器都有电荷通过D.a、b若接交流电，灯泡发光，电容器中无电荷通过答案AD解析电容器有“通交流，隔直流”的作用，故a、b内接直流电时，灯泡不亮，A正确，B错误；接交流电时，灯泡亮，但电路中电流的形成源于电容器的不断充电、放电，并没有电荷通过电容器，C错误，D正确.三、变压器中的常用关系1. 输入电压决定输出电压，.2. 输出功率决定输入功率，即P入P出.例3一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图35所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()图35A.1 100，36 B.1 100，180C.2 200，180 D.2 200，360答案B解析由公式可知，n11 100匝；，n2180匝.故B正确.变式训练3如图36所示是一调压变压器原理图，如将它做升压变压器使用，则()图36A.将交流电源接在a、b端，用电器接在c、d端B.将交流电源接在c、d端，用电器接在a、b端C.将交流电源接在a、c端，用电器接在b、d端D.若要进一步升压，应使P逆时针方向旋转答案B解析根据变压器中电压关系可知，要升压就必须提高匝数，即要保证输出端的匝数多于输入端的匝数，由此可知电源应接于c、d间.P顺时针转动，原线圈匝数变少，可进一步升压.章末检测(三)一、单项选择题1.有一台使用交变电流的电冰箱上标有额定电压为“220 V”字样，这“220 V”是指()A.交变电流电压的瞬时值 B.交变电流电压的最大值C.交变电流电压的平均值 D.交变电流电压的有效值答案D解析在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压值、额定电流值都是交变电流的有效值，故选项D正确.2.下图中能产生感应电流的是()答案B解析A项线圈在运动过程中磁通量不变化，D项线圈在运动过程中磁通量始终为零，C项不是闭合线圈，故只有B项产生感应电流.3.穿过一个电阻为1 的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb，则()A.线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 VB.线圈中的感应电动势一定是2 VC.线圈中的感应电流一定是每秒减少2 AD.线圈中的感应电流不一定是2 A答案B解析E V2 V，B正确，A错误；I A2 A，故C、D错误.4.下列说法正确的是()A.电视机铭牌上所标的“额定电压220V”指的是交流电压的峰值B.交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的C.在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了增大输电线路中的电流D.在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流涡流，但这种涡流不会有热效应答案B解析电视机铭牌上所标的“额定电压220 V”指的是交流电压的有效值，选项A错误；交流发电机是利用电磁感应的原理来工作的，选项B正确；在远距离输电中，采用高压输电的目的是为了减小输电线路中的电流，选项C错误；在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流涡流，这种涡流有热效应，选项D错误.5.如图37所示，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两条支路直流电阻值相等，那么在接通和断开开关的瞬间，电流表的读数的大小关系是()图37A.I1I2 B.I1I2，I1I2 D.I1I2，I1I1；断开时，R、A2、A1、L构成一串联电路，串联电路电流相等，因而I1I2.6.如图38所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1n231，原线圈接一电源，此时电流表A1的示数为12 mA，则电流表A2的示数为( )图38A.4 mA B.36 mAC.0 D.无法确定答案C解析变压器是根据电磁感应的原理工作的，它只能改变交流电压，不能改变直流电压，此题中的原线圈接的是直流电源，所以副线圈中没有感应电动势，没有感应电流，电流表A2的示数为零.二、多项选择题7.下列器具的工作原理与涡流有关的是()A.家用电磁炉B.家用微波炉C.变压器的铁芯用多块相互绝缘硅钢片叠加在一起D.风扇转动时扇叶与空气摩擦发热答案AC解析电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的，故选项A正确；变压器的铁芯不用一块钢，是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器，多块硅钢片彼此绝缘，有效地减小了涡流，选项C正确；家用微波炉是利用微波加热食物和涡流无关，B错误；电风扇转动时与空气摩擦发热，是通过摩擦将机械能转化为内能，D错误.8.某正弦交流电的图象如图39所示，则由图象可知()图39A.该交流电的频率为0.02 HzB.该交流电的有效值为14.14 AC.该交流电的瞬时值表达式为i20sin(0.02t) AD.在t时刻，该交流的大小与其有效值相等答案BD解析由图可知T0.02 s，故A、C错误；因和I，可知B、D正确.9.如图310所示，矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外，下述过程中使线圈产生感应电流的是( )图310A.以bc边为轴转动90 B.以ad边为轴转动90C.将线圈向下平移 D.将线圈向上平移答案AB解析以bc边为轴转动90和以ad为轴转动90的过程，穿过矩形线圈中的磁通量都发生变化，而将线圈上、下平移时，穿过矩形线圈的磁通量不变，根据产生感应电流的条件可知选项A、B正确，C、D错误.10.一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2115.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图311所示，副线圈仅接入一个10 的电阻.则()图311A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是100 VC.经过1分钟电阻发出的热量是6104 JD.变压器的输入功率是1103 W答案CD解析原线圈中电压的有效值是220 V，由变压比知副线圈中电压为100 V，流过电阻的电流是10 A，故输入功率为1103 W；与电阻并联的电压表的示数是100 V；经过1分钟电阻发出的热量是6104 J.选项C、D正确，A、B错误.三、填空和实验题11.一正弦交变电流的电流i随时间t变化的规律如图312 所示.由图312可知：图312(1)该交变电流的有效值为_ A.(2)该交变电流的频率为_ Hz.(3)该交变电流的瞬时值表达式为i_ A.(4)若该交变电流通过阻值R40 的白炽灯，则电灯消耗的功率是_ W.答案(1)5(2)25(3)10sin (50t)(4)2 000解析由图象可知该交变电流的最大值为10 A，周期为4102 s，则其有效值为5 A，频率为25 Hz，角速度50 rad/s，其瞬时值表达式为i10sin(50t)A，当其通过R40 的白炽灯时，PI2R2 000 W.12.如图313所示，闭合线框的质量可忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s时间拉出，通过导线截面的电荷量为q1，第二次用0.9 s时间拉出，通过导线截面的电荷量为q2，则q1q2_.图313答案11解析本题中尽管两次拉线框的时间不同，速度不同，但两次磁通量的变化相同，即12，根据qttt可知，电荷量与拉出的时间无关，故q1q211.四、计算题13.某线圈共200匝，1 s时磁通量为0.5 Wb，1.2 s时增加为0.6 Wb，求这段时间内线圈中的感应电动势.答案100 V解析0.6 Wb0.5 Wb0.1 Wbt1.2 s1 s0.2 s由法拉第电磁感应定律得En200 V100 V .14.电路两端的交流电压是uUmsin 314t，在t0.005 s时电压的值为10 V，则接在电路两端的电压表读数为多少？答案7.07 V解析交流电表的读数应是交流电的有效值.由题意，在t0.005 s时电压是10 V，代入表达式10 VUmsin(3140.005)解得：Um10 V，所以有效值U V7.07 V.15.如图314所示，交变电流通过R2 的电阻，图314(1)分别写出它的有效值、周期、频率；(2)计算在R上产生的功率.答案(1)3.535 A0.4 s2.5 Hz(2)25 W解析(1)由图可知，正弦交流电的有效值I3.535 A，周期T0.4 s，频率f2.5 Hz；(2)由公式PI2R25 W.16.如图315所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1n221，原线圈接200 V交流电源，副线圈接额定功率为20 W的灯泡L，灯泡正常发光，当电源电压降为180 V时，求灯泡实际消耗功率与其额定功率之比？(灯光电阻不随温度变化)图315答案解析由得U2U1200 V100 V而U2U1180 V90 V所以功率之比.