2016-2017学年高中物理第4章揭开电磁关系的奥秘章末分层突破教师用书鲁科版选修

第4章 揭开电磁关系的奥秘自我校对闭合 磁通量 电磁学理论 n Blv右手 电磁感应 机械能 铁芯 电磁感应 电阻 电压法拉第电磁感应定律1.感应电动势：回路有电流必须有电源，电源产生电动势电磁感应中相当于电源的那部分产生的电动势叫感应电动势，其余部分可等效为负载，利用学过的电路知识处理问题产生感应电流的本质是因为产生了感应电动势，与电路是否闭合没有关系，若电路不闭合，仍有感应电动势而没有感应电流2法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比3磁通量变化快慢的描述方法：在相同的时间内磁通量的变化越大，磁通量的变化越快；如果有相同的磁通量的变化，时间越短，磁通量的变化越快一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，框上垂直搁置一根金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如图41所示当用外力使ab棒右移时，下列判断正确的是()图41A穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流B框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行C框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行D框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行【解析】ab棒右移时，切割磁感线根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b，此时ab棒起着电源的作用，分别对两边电阻供电，如图所示，所以流过R1、R2的电流都由上而下地绕行【答案】D 理想变压器1.变压器是把交流电压升高或降低的装置，其基本构造是由原线圈、副线圈和闭合铁芯构成，原线圈和副线圈分别绕在同一个闭合铁芯上2工作原理：变压器是通过电磁感应来改变交流电压的，原线圈n1接交流电源，由于电流的变化在闭合铁芯中产生变化的磁通量也通过了副线圈，根据法拉第电磁感应定律，便在副线圈n2中产生感应电动势，如果输出电压高于输入电压，为升压变压器；如果输出电压低于输入电压，为降压变压器3理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.电压关系：.由于理想变压器的结构一定，n1、n2均为定值，所以输出电压U2由输入电压U1决定，与负载电阻的大小无关，U1增大，U2也增大；U1减小，U2也减小4变压器不改变交变电流的频率5理想变压器P入P出，原副线圈的制约关系应由P入P出，结合法拉第电磁感应定律界定为了安全，机床上照明电灯用的电压是36 V，这个电压是220 V的电压降压后得到的如果理想变压器的原线圈是1 140匝，则副线圈是多少匝？用这台变压器给40 W的电灯供电，原线圈传递给副线圈的功率是多大？【解析】由理想变压器的电压关系得n2n1187(匝)对于理想变压器P入P出P入40 W.【答案】187匝40 W章末综合测评(四)揭开电磁关系的奥秘(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本题共8个小题，每小题6分，共48分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分)1用实验验证电磁波存在的科学家是()A法拉第B奥斯特C赫兹 D麦克斯韦【解析】麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验验证电磁波的存在，故C正确【答案】C2如图1所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下关于电流表指针偏转情况的陈述正确的是()图1A磁铁快速插入螺线管时比慢速插入螺线管时电流表指针偏转大B磁铁快速插入螺线管和慢速插入螺线管，磁通量变化相同，故电流表指针偏转相同C磁铁放在螺线管中不动时螺线管中的磁通量最大，所以电流表指针偏转最大D将磁铁从螺线管中拉出时，磁通量减小，所以电流表指针偏转一定减小【解析】电流表指针的偏转角度是由螺线管产生的感应电动势大小决定的，而感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，所以答案是A.【答案】A3据报道“因使用手机引起的火灾，在全国范围内已有多起郑州某加油站司机在加油时使用手机，引起爆炸，造成多人死伤的特大事故深圳、福州等地的加油站因手机引发的火灾险情也有多起(诺基亚、摩托罗拉、爱立信手机产品说明书上面都注明不要在加油站使用手机)”就这一事实下列说法正确的是()A电磁波可发生化学反应 B电磁辐射产生火花 C电磁波具有能量D汽油遇到电磁波能被点燃【解析】在加油站使用手机时可能会因电磁辐射产生火花，引起火灾或爆炸，B正确【答案】B4关于感应电动势的大小，下列说法正确的是()A穿过线圈的磁通量越大，所产生的感应电动势就越大B穿过线圈的磁通量的变化量越大，所产生的感应电动势就越大C穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大D穿过线圈的磁通量等于0，所产生的感应电动势就一定为0【解析】由法拉第电磁感应定律En可知，感应电动势的大小与成正比，与磁通量，磁通量变化大小无关，故C正确【答案】C5理想变压器的原副线圈的匝数之比为41，在原线圈上加上U200 V的交流电压，在副线圈上接交流电压表，其示数为()A0 B50 VC200 V D800 V【解析】理想变压器中，则U2U1200 V50 V，故B对【答案】B6根据麦克斯韦电磁理论，则下列说法正确的是()A稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场B非均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，非均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C非均匀变化的电场不产生磁场，非均匀变化的磁场不产生电场D均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场【解析】均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)，不均匀变化的电场(磁场)产生变化的磁场(电场)，振荡交变的电场产生同频率的振荡交变磁场，故D对【答案】D7关于变压器的工作原理，以下说法正确的是()A通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈【解析】通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量变化，A错误；因铁芯是闭合的，没有漏磁，原、副线圈的磁通量总相等，故B错误；由于通过副线圈的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律，在副线圈上产生感应电动势，故C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈中的电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误【答案】C8.如图2所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以的变化率均匀变化时，线圈中产生感应电动势大小为()图2Ar2BL2Cnr2 DnL2【解析】根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势的大小EnnL2.【答案】D二、非选择题(本题共4个小题，共52分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位)9.(10分)如图4所示，两条平行金属导轨ab、cd置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，两导轨间的距离l0.6 m金属杆MN沿两条导轨向右匀速滑动，速度v10 m/s，产生的感应电动势为3 V由此可知，磁场的磁感应强度B_T.图4【解析】金属杆MN产生的感应电动势EBlv，则B T0.5 T.【答案】0.510(10分)从发电厂输出的电功率为220 kW，输电线的总电阻为0.25 .若输送电压为1.1 kV，输电线上损失的电功率为_W；保持输送功率不变，要使输电线上损失的电功率不超过100 W，输送电压至少为_V.【解析】由P损I2RPIU，得P损()2R1104 W，由P损()2R，得UP1.1104 V.【答案】11041.110411(16分)收音机中的变压器，原线圈有1 210匝，接在220 V的交流电源上，要得到6 V、2.2 A的输出电压和电流求：(1)副线圈的匝数；(2)变压器的输入功率【解析】(1)由，得n2 匝33 匝(2)由PIU得P出2.26 W13.2 W根据P入P出，即P入13.2 W.【答案】(1)33匝(2)13.2 W12(16分)如图5所示，水平U形光滑框架，宽度L1 m，电阻忽略不计，导体棒ab的质量m0.2 kg，电阻R0.5 ，匀强磁场的磁感应强度B0.2 T，方向垂直框架向上现用F1 N的拉力由静止开始向右拉ab棒，当ab棒的速度达到2 m/s时，求：图5(1)ab棒产生的感应电动势的大小；(2)ab棒所受安培力的大小和方向；(3)ab棒的加速度的大小和方向【解析】(1)ab棒产生的感应电动势的大小EBLv0.212 V0.4 V.(2)感应电流I A0.8 Aab棒所受安培力F安BIL0.20.81 N0.16 N应用左手定则可判定安培力方向水平向左(3)ab棒加速度的大小a m/s24.2 m/s2，方向水平向右【答案】(1)0.4 V(2)0.16 N方向水平向左(3)4.2 m/s2方向水平向右7