湖北省高三物理-第四章《电磁感应》回归教材复习导学案

第四章电磁感应回归教材导学案班级： 组号： 姓名： 【学习目标】根据导学案的提示有选择性地、有目的地阅读相关教材（含概念、规律、例题、插图、阅读材料、旁批、思考与讨论、做一做、课后习题等），掌握基础知识、基本思想和方法。【阅读教材】问题1阅读课本P26、7段，P31、5、6段，P45、6段，完成以下内容：1丹麦物理学家奥斯特发现的电流的磁效应（“电生磁”效应）证实 是有联系的。电流磁效应的发现引起了人们对称性的思考，即 的思想。英国科学家 最终发现了“磁生电”的效应，并把引起电流的原因概括为五类，他们都与 相联系，这就是变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。电磁感应的发现使人们对 的内在联系的认识更加完善。2. 法拉第能够发现电磁感应现象，是因为他坚信各种自然现象是 ，各种自然力是 、“不可毁灭的”、可以 。在类似思想的指引下，现代物理学家仍在不懈地探索自然界不同相互作用的统一规律。法拉第还认为，电磁相互作用是通过介质来传递的，并把这种介质叫做 ，他以惊人的想象力创造性地用 形象地描述“场”的物理图景。问题2 根据阅读要求完成以下内容：1（阅读P73、4段）图4.2-1、图4.2-2、图4.2-3是电磁感应的三个演示实验，请阅读图4.2-4、图4.2-5、图4.2-6的批注，三个实验中引起感应电流的原因分别是：图4.2-1导体切割磁感线的运动是闭合电路 在变化；图4.2-2磁铁的运动使线圈中 在变化；图4.2-3线圈A中电流的变化使 也在变化。结合前面学习过的磁通量这个物理量，可以用磁通量来描述感应电流的条件，即只要穿过闭合导体回路的磁通量 ，闭合导体回路中就有感应电流。（请口述引起回路磁通量变化的三种情况？）2（阅读P7“做一做”）从理论上分析，摇绳 （填“能”或“不能”）发电，图4.2-7中两个同学沿 方向站立时，发电的可能性较大。 问题3根据阅读要求完成以下内容：1. （阅读P10第2、3段、P11第2段）当我们很难概括感应电流的方向跟线圈内磁通量的变化的关系时，可以引入一个“中介” 来表述，感应电流的磁场方向既跟感应电流的方向有联系，又跟引起磁通量变化的磁场有联系。（请口述你对楞次定律中“总要阻碍变化”是如何理解的？）2. （阅读 P11 “思考与讨论”）在此过程中，从能量守恒的角度看，是 能转化为电能，从做功的角度看，是人在克服 力做功（口述这个力的形成原因），可见楞次定律与能量守恒定律是 （填“一致）或”不一致“）的。从导体和磁体相对运动的角度看，感应电流总要阻碍 （这是楞次定律的另一种表述）。从能量守恒的角度分析P6图4.2-3的实验中能量的转化（或转移）情况 。3（阅读 P11 例题1）如图4.3-3，当M线圈电路中的开关接通的瞬间，判断此时线圈N中产生的感应电流的方向并标在图中。阅读图4.3-3批注，指出图中铁环的作用： 。4阅读P12框图，口述应用楞次定律判断感应电流方向的思路。楞次定律适用于 电磁感应现象，而右手定则只适用于 的具体情形。 问题4 根据阅读要求完成以下内容：1（阅读P151、2段）产生感应电动势的条件是穿过回路的 ，与电路的通断、组成情况等 。磁通量变化的快慢用 表示（符号为 ），在图象上为某点切线的 。（请你总结、这三个物理量的区别）2（阅读P153-5段及旁批） 、 等科学家研究得出了关于感应电动势大小的规律，后人称之为法拉第电磁感应定律，在国际单位制中其表达式为： （单匝线圈）、 （多匝线圈）。特别提醒：（1）公式中各量统一用国际单位时，比例系数K= ；（2）公式只能感应电动势的 ，不涉及正、负即方向，计算时应取 ，其方向应根据 和 判定；（3）对于匝数为的线圈，则穿过每匝线圈的磁通量是 的，穿过每匝线圈的磁通量的变化率是 的（填“相同”或“不相同”）。3（观察图4.4-2）公式只适用于 产生感应电动势的情况（注意公式条件：与 、B与 ，是 间的夹角），而公式适用于 产生感应电动势的情况。（思考：从平均感应电动势和瞬时感应电动势的角度怎么理解公式和？）问题5 根据阅读要求完成以下内容： 1（阅读P193-5段、图4.5-1及旁批）英国物理学家 认为， 会在空间激发的一种电场 感生电场（请与静电场区别）。由感生电场产生的感应电动势叫感生电动势。如图4.5-1，请标出回路中感应电流的方向？若将回路取走，空间是否有感生电场？若有，请标出感生电场的方向。（请你口述所应用的基础知识）2（阅读P203“思考与讨论”、 图4.5-3及旁批）由于导体运动产生的感应电动势叫做 。如图4.5-3，导体棒CD在匀强磁场中向右运动，设导体棒中的自由电荷为正电荷，标出电荷所受的洛伦力方向、导体棒两端的极性。导体棒两端形成稳定的电势差U时，电荷受力的平衡方程为 。问题6 根据阅读要求完成以下内容：1（阅读P221、4段、P242、3段）一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中产生感应电动势叫 ，在 激发感应电动势叫自感电动势。互感电动势、自感电动势大小都遵循 ，即（也可以说自感电动势与电流的变化率成正比，即E= ，请口述自感系数与线圈哪些因素有关？）方向都遵循 。2（阅读图4.6-2及图4.6-4实验、P244、5段）如图4.6-2，灯泡A1、A2规格相同，先闭合S，调节R使两灯泡 ，再调节R1使两灯泡 。断开S再接通电路可以观察到A1 ，A2 。如图4.6-4，先闭合开关使灯泡发光，断开开关时， 标出灯泡中的电流方向；若线圈电阻RLRA,则此时灯泡亮度的变化情况是 ，供给灯泡的能量由线圈中的磁场储存的 转化而来。3（阅读P23“做一做”及图4.6-5实验）电流传感器与计算机相结合能及时反映电流的迅速变化并能在屏幕上显示 变化的图象。由图4.6-5的图象可以看出开关闭合时，图甲电路中的电流是 的，图乙电路中的电流是 的。4（阅读P24第1段及4.6-6）含有变压器、电动机等设备的电路，开关断开时会产生很大的 ，产生电火花，造成伤害，其开关应装在 中，最好使用 。问题7 根据阅读要求完成以下内容：1（阅读P263-5段及图4.7-2、4.7-3、4.7-4）口述真空冶炼炉、金属探测器、电磁灶的工作原理，他们都是利用 工作的。变压器的铁芯用硅钢片叠成，作用是为了 。2（阅读P273“思考与讨论”、“做一做”）图4.7-6中指针向右转动时，由于铝框转动产生的感应电流使铝框受到的安培力对铝框的转动产生的影响是 ，从而使指针随铝框很快稳定地指在读数位置上，达到能够迅速读出数据的功能，这种现象称为 。图4.7-7中表头在运输时把两个接线柱连在一起，可以防止指针摆动幅度过大而损坏表头。【习题及例题再练】 1（P9问题7）如图4.2-15所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度向右做匀速运动。t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为L的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导这种情况下B与t的关系式。2（P12例题2）如图4.3-4所示，在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧左右平移时，其中产生了ABCDA方向的电流。已知距载流直导线较近的位置，磁场较强。请判断，线圈在向哪个方向移动？（要求在图中作出必要的示意图）3（P13问题1）超导体的电阻为0，如果闭合的超导电路内有电流，这个电流不产生 ，所以不会自行消失。4（P13问题2）如图所示，导线AB与CD平行。试判断在闭合开关S时，导线CD中感应电流的方向并标在图中。（要求在图中作出必要的示意图）5（P13问题4）如图4.3-11所示，在水平放置的条形磁铁的N极附近，一个闭合线框向下运动并始终保持水平。在位置B，N极附近的磁感线正好与线圈平面平行。试判断线圈在位置A、B、C时的感应电流方向并标在图中。6（P13问题5）如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上。当闭合开关S的一瞬间，线圈P里有没有感应电流？若有，方向如何？当线圈M里有恒定电流通过时，线圈P里有没有感应电流？若有，方向如何？当断开开关S的一瞬间，线圈P里有没有感应电流？若有，方向如何？7（P14问题7）图甲是法拉第发明的圆盘式发电机。图乙是这个发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。口述圆盘发电机的原理。圆盘按图示方向转动，请标出出电源的正、负极和通过R的电流方向。（3）设圆盘的半径为R，匀速转动的角速度为，匀强磁场的磁感应强度为B，求圆盘转动时的感应电动势大小。高三物理 2013届高三第一轮复习-067选修3-2第四章电磁感应回归教材导学案编写人：张金莲 审核人：郭家荣 编写时间：2012年10月4日班级： 组号： 姓名： 【学习目标】通过教材例题、习题再练巩固本章基础知识，为应用基础知识解决实际问题做准备。【习题及例题再练】 （接066导学案）8（P17问题1）关于电磁感应，下述说法正确的是 （ ）A穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B穿过线圈的磁通量为0，感应电动势一定为0C穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大D穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大9（P17问题3）当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验。现有一颗绳系卫星在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机正上方，它与航天飞机间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场为B=4.610-5T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度是7.6 km/s，求缆绳中的感应电动势？缆绳的哪一端电势教高？10（P17问题4）题图略，请对照教材中的题图回答：（1）这样的扬声器能不能当话筒使用？我们对着扬声器纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？（口述原因）11（P18问题5）如图，矩形线圈在匀强磁场绕OO轴转动时，线圈在中的感应电动势是否变化？在图示位置时电动势是最大值还是最小值？为什么？设线圈的两个边长分别是L1和L2，转动时角速度是，磁场的磁感应强度为B。试证明：在在图示位置时，线圈中的感应电动势为。式中，为线圈面积。（思考：E的最大值与轴的位置及线圈形状是否有关？）12（P18问题6）A、B为两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。求：（1）AB线圈中产生的感应电动势之比是多少？（2）两线圈中产生的感应电流之比是多少？13（P18问题7）如图是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量q单位时间内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，试推出q与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速相同。 14（P19例题）现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感应电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？15（P20问题1）国庆阅兵时，我国的“飞豹FBC-1”型歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西呼啸而过。该机的翼展为12.7m，北京地区地磁场的竖直分量为4.710-5T，该飞机飞过天安门时的速度为声速的0.7倍，求该机两翼尖间的电势差。哪端的电势比较高？当飞机从西向东飞行时，哪端的电势较高？16（P21问题2）如图甲，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个电压表相连内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。（1）电压表的读数应该等于多少？（2）请在线圈位置上标出感应电场的方向。（3）A、B两端，哪端应该与电压表标“+”号的接线柱（或红接线柱）连接？（4）若线圈电阻为r=1，将图中的电流表换为一电阻,电阻为R=4，则A、B两端的电压为多少？17（P21问题4）如图所示，一个单匝线圈在外力作用下以速度向右匀速进入匀强磁场，第二次又以速度向右匀速进入同一匀强磁场。求：（1）第二次进入与第一次进入时线圈中的感应电动势之比；（2）第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比；（3）第二次进入与第一次进入时线圈所受安培力之比与外力之比；（4）第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比；（5）第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比；18（P25问题1）右图是一种延时继电器示意图。铁芯上有两个线圈A、B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是这样得名的。（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还能继续吸住衔铁一小段时间？如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？19（P25问题3）如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同规格的小灯泡。（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？（2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？20（P28问题1）有一个铜盘，轻轻拨动她，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图4.7-11，铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。21（P28问题2）将一个弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才能停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。试分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。22（P29问题4）人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。分析这一现象中的能量转化情形。它对卫星的运动可能产生怎样的影响？23（P29问题5）如图4.7-14，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向跟条形磁铁的运动方向相同。