高三物理《电学》复习讲座.doc

高三物理电学复习讲座磁场（一）本章要点及高考展望1本章以基本的磁现象为起点，介绍了磁场的性质和描述方法。磁感应强度是矢量，要注意B与E的区别，磁感线与电场线的区别。磁通量是标量，但有正、负之分，且与线圈匝数无关。2磁场产生的作用有二种情况：对电流的安培力作用；对运动电荷的洛仑兹力作用。带电粒子在匀强磁场中运动只考虑vB，vB两种情况，常要利用几何知识寻找圆心及轨道半径，特别要注意轨道在两个相邻的强度不同的匀强磁场中的衔接和与无磁场区的轨迹衔接。判断运动电荷的洛仑兹力方向时要注意电荷的正、负。准确把握各类常见磁场的空间分布情况和对研究对象进行正确的受力分析，运动过程分析是解题的关键。3带电粒子在复合场中的运动问题在历年高考中出现频率高，难度大，经常通过变换过程情景、翻新陈题面貌、突出动态变化的手法结合社会、生产、科技实际来着重考查综合分析能力、知识迁移和创新应用能力。情景新颖、数理结合、联系实际将是本章高考命题的特点。通电导线在复合场中的平衡；运动对直线电流的作用安培力：方向：左手定则（二）知识结构：永磁体带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动半径：周期：安培分磁场磁感线子电对运动电荷的作用洛仑兹力：方向：左手定则F不做功流假说运动电荷电流带电粒子在复合场中的运动（三）基本概念与基本规律梳理：一描述磁场的基本概念1磁场具有物质性、方向性，最基本的性质是对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。磁现象的电本质是由于电荷的运动。2磁感应强度是从力的角度描述磁场性质的物理量，是矢量。定义式：B的方向与磁场的方向一致，即小磁针N极所受磁场力的方向。若有数个磁场互相叠加，则合磁场中某点的B应根据矢量合成法则来确定。3磁感线是用来形象描述磁场强弱和方向的一些假想曲线。几种典型磁场的磁感线分布具有立体性和对称性的特点。匀强磁场中的磁感线是平行等距的直线。4磁通量表示穿过磁场中某一面积的磁感线条数。在匀强磁场中，垂直穿过面积S的磁通量为。二磁场对电流的作用1磁场对电流的作用力也叫安培力，大小为。在应用时要注意：B与l垂直；l是有效长度；B并非一定为匀强磁场，但它应该是l所在处的磁感应强度。2安培力的方向由左手定则判定，安培力垂直于电流方向和磁场方向决定的平面，B和I可以有任意的夹角。3安培力做功的实质：起传递能量的作用，将电源的能量传递给通电导线，而磁场本身并不提供能量，这个特点与静摩擦力做功相似。三磁场对运动电荷的作用1洛仑兹力大小：当电荷的运动速度时，；当电荷的运动速度B时，F0。方向：由左手定则判定。当运动电荷为负电荷时，相当于正电荷反向运动，仍可用安培力方向的判断方法进行判断。特点：洛仑兹力对运动电荷不做功。2带电粒子在匀强磁场中的运动物理情景：带电粒子以速度垂直射入匀强磁场。受力情况：只受洛仑兹力作用（带电粒子重力忽略不计）。运动情况：带电粒子在与B垂直的平面内做匀速圆周运动。洛仑兹力F提供向心力。圆周运动的半径，运动周期。四带电粒子在复合场中的运动1复合场是指电场、磁场和重力场并存的场。2复合场中各种场的特点：电场力和重力做功与路径无关。磁场对运动电荷不做功。3处理复合场中运动的三个软科学观点：动力学观点：包括牛顿三大定律和运动学规律。动量观点：动量定理和动量守恒定律。能量观点：包括动能定理和能量守恒定律。对于单个物体的讨论，宜用两大定理。涉及时间优先考虑动量定理；涉及位移优先考虑动能定理。对于多个物体组成的系统的讨论，则优先考虑两大定律，涉及到加速度的力学问题必定用牛顿第二定律，必要时还要用运动学公式。（四）概念辨析：1磁场和电场磁场电场磁体或电流电流周围的一种特殊物质电荷周围的一种特殊物质磁感应强度（称试验电流元）电场强度（q称为试验电荷）磁场方向规定为小磁针N极受力方向电场方向规定为正电荷受力方向用磁感线可以形象化表示磁场分布（磁感线为闭合曲线）用电场线形象化表示电场分布（电场线有头有尾）合磁场（矢量和）合电场（矢量和）磁通量（表示垂直磁感线的平面面积）2磁感应强度B和电场强度E：磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式BF/Il通电导线与B垂直EF/q场线的定义1闭合曲线2不相交3疏密表示B的大小4切线方向表示B的方向1不闭合2不相交3疏密表示E的大小4切线方向表示E的方向场的叠加合磁感应强度B等于各磁场的B的矢量和合场强等于各个电场的场强E的矢量和单位1T1N/Am，1T1Wb/m21N/C=1V/m3洛仑兹力与电场力：洛仑兹力电场力作用对象运动电荷静止或运动的电荷公式匀强磁场FEq方向与v垂直，与B垂直与场强E平行做功特点只改变速度方向，不改变速度的大小，不对电荷做功在同一等势面上移动电荷，电场力不做功在不同等势面间移动电荷，电场力做功实例比较带电粒子以进入匀强磁场：，等效环形电流：氢原子中电子受库仑力做匀速圆周运动：，等效环形电流：注意事项B0时，F0；F0时，B不一定为零电荷的正负E0时，F0；F0时，E0电荷的正负（五）典型例题与解法1磁通量的大小比较与磁通量的变化例1如图所示，a、b为两同心圆线圈，且线圈平面均垂直于条形磁铁，a的半径大于b，两线圈中的磁通量较大的是线圈_。解答b说明部分学生由于对所有磁感线均通过磁铁内部形成闭合曲线理解不深，容易出错。例2磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直面成角。将abcd绕ad轴转180角，则穿过线圈的磁通量的变化量为（C）A0B2BSC2BScosD2BSsin说明部分学生由于不理解关于穿过一个面的磁通量正负的规定而出现错误。2等效分析法在空间问题中的应用例3一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通过如图所示的电流时，则从左向右看，线圈L1将（C）A不动B顺时针转动C逆时针转动D向纸外平动说明本题可把L1、L2等效成两个条形磁铁，利用同名磁极相斥，异名磁极相吸，即可判断出L1将逆时针转动。3安培力作用下的平衡问题例4（1999广东）一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd，bc边长为l。线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里。线框中通以电流I，方向如图所示。开始时线框处于平衡状态。令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B，线框达到新的平衡。在此过程中线框位移的大小_，方向_。答：，向下。说明本题为静力学与安培力综合，把安培力看成静力学中按性质来命名的一个力进行受力分析，是本题解答的基本思路。例5如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN质量为10g，电阻R8，匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，大小为0.8T，电源电动势为10V，内阻为1。当开关S闭合时，MN处于平衡状态。示变阻器R1多大？（已知45）解答：R17说明本题考查的知识点有三个：安培力的大小和方向、闭合电路欧姆定律、物体受力平衡。关键在于画出通电导线受力的平面图。4洛仑兹力作用下的匀速圆周运动（有界磁场）例6如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场后速度方向与电子原来入射方向的夹角为30，则电子的质量是_，穿过磁场的时间_。解答说明求解本题的关键是找出圆心位置，确定半径。5洛仑兹力作用下的多解问题例7（1999广东）如图所示，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于Oxy所在的纸面向外。某时刻在xl0，y0处，一质子沿y轴的负方向进入磁场；同一时刻，在xl0，y0处，一个粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直。不考虑质子与粒子的相互作用。设质子的质量为m、电量为e。如果质子经过坐标原点O，它的速度为多大？如果粒子与质子在坐标原点相遇，粒子的速度应为何值？方向如何？解答；，方向有两个，与x方向间夹角分别为、说明出现多解问题的因素是：带电性质的不明确；磁场方向的不明确；临界状态的不唯一；运动的重复性。6复合场中的带电粒子的运动不考虑带电粒子重力的情况：例8（1998全国）如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E。一质量为m、电量为q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出，射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L，求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s（重力不计）。解答；说明求解本题的关键在于从分析带电粒子受力情况、运动情况入手，判断、描绘出带电粒子的运动图景。考虑带电粒子重力时的直线运动：例9空间存在水平方向互相正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度E10N/C，磁感应强度B1T，方向如图所示。有一个质量m2.0106kg、带正电荷q2.0106C的微粒在空间作直线运动，试求其速度的大小和方向（g取10m/s2）解答v20m/s，与电场方向成60角斜向上作匀速直线运动。说明解答本题的关键是确定微粒的受力图景。考虑带电粒子重力时的圆周运动：例10如图所示，在真空中同时存在着相互正交的匀强电场和匀强磁场，且电场方向竖直向下，有甲、乙两个带电微粒，甲带负电，电量为q1，恰好静止于A点；乙也带负电，电量为q2，正在过A点的竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动；运动中乙与甲发生碰撞并粘在一起，试分析它们以后的运动。解答匀速圆周运动，轨道半径为7几种近代物理实验装置速度选择器：如图所示，在正交的电场和磁场中，由qEqvB得，即经过速度选择器后的粒子，其质量、电量、电性可能会有不同，但运动速度相同，即均做匀速直线运动。速度选择器常作为仪器的一个单元。质谱仪：经速度选择器的各种带电粒子，射入偏转磁场B，不同电性、不同荷质比的粒子就会沉积在不同的地方。例11如图所示是质谱仪工作原理图。质谱仪由离子源O、加速电场U、速度选择器E和B1、偏转磁场B2和核乳胶片组成。试问：怎样测定同位素荷质比？怎样用质谱仪确定同位素种数和含量？解答；由于不同荷质比的同位素离子打在乳胶片上的位置不同，即d不同，根据胶片上谱线的条数就可确定同位素的种数，根据谱线的强弱可判断出同位素含量的多少。例12如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，其质量关系为mambmcmd，以不等的速率vavbvcvd进入速度选拔器后，有两种离子从速度选拔器中射出，进入B2磁场，由此可判定（A）A射向P1的是a离子B射向P2的是b离子C射向A1的是c离子D射向A2的是d离子磁流体发电机：如图所示，等离子体射入匀强磁场中，受洛仑兹力作用而发生偏转，使两极板带正、负电，两极电压稳定时，UBdv0例13如图所示是等离子体发电机示意图。磁感应强度B0.5T，两极间的距离为d20cm，要使输出电压为220V，则等离子体的速度为_，a是电源的_极。解答2200m/s；正极回迴加速器和霍尔效应：（略）电磁感应（一）本章要点及高考展望1本章以电场和磁场等知识为基础，重点讨论了楞次定律和法拉第电磁感应定律。2楞次定律不仅含义深刻，且可结合的知识点多，在高考中以选择为主，但有一定的难度。3法拉第电磁感应定律常综合几乎所有的力学知识及大部分电学知识，多以中档以上的题目，区分度较大，分值也较多。4本章的学习要处理好基础知识和综合能力的关系，要重视对物理过程、物理现象的分析，要建立正确的物理情景，深刻理解基本知识、基本规律的内涵、外延，在掌握一般解题方法的基础上，掌握综合性问题的分析思路和方法，形成较完整的解题策略。（二）知识结构产生感应电流的条件电磁感应现象右手定则感应电流（电动势）方向电磁感应楞次定律及应用法拉第电磁感应定律、感应电动势的大小日光灯自感牛顿运动定律、动量、能量、闭合电路欧姆定律综合应用（三）基本概念与基本规律梳理一产生感应电流的条件、楞次定律1产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。它有两种情况：切割磁感应强度B发生变化磁变（三种原因）闭合电路所围面积S变化B与S之间夹角发生变化2右手定则适用于判断闭合电路中一部分导体切割磁感线时感应电流的方向。3楞次定律的实质是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现，其应用步骤：明确闭合电路中的原磁场方向；分析穿过闭合电路的磁通量的变化；根据楞次定律判定感应电流的磁场方向；利用安培定则，判定感应电流的方向。二法拉第电磁感应定律1公式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。2公式若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为平均电动势。3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。三自感由于线圈自身的电流发生变化而产生感应电动势的电磁感应现象。（四）概念辨析1左手定则与右手定则的区别左手定则右手定则适用条件通电导线在磁场中的受力方向（因电而动）闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流（因动生电）判定方法略略能量转化的关系电能机械能（电动机）机械能电能（发电机）2磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别磁通量磁通量的变化磁通量的变化率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是与B垂直的面的面积或附注线圈平面与磁感线平行时，0，但最大线圈平面与磁感线垂直时，最大，但0要严格区分、的含义，的大小与、无关。3对楞次定律中“阻碍”的理解 “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”。例1如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时，P、Q将如何运动？磁铁的加速度怎样变化？解答P、Q将互相靠拢；磁铁加速度减小。4分清感应电流和感应电量当闭合电路在时间发生磁通量变化时，通过电路的感应电量为例2如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内、外，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B。一半径为b、电阻为R的圆形导线放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合，在内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电量q_。解答或存在两种答案的原因是合磁通可能垂直纸面向外，也可能垂直纸面向里。5两种自感现象的比较（五）典型例题与解法1电磁感应现象例3（1998上海）如图所示，在一固定圆柱形磁铁的N极附近置一平面线圈abcd，磁铁轴线与线圈水平中心线xx轴重合，下列说法中正确的是（C、D）A当线圈刚沿xx轴向右平移时，线圈中有感应电流，方向为adcbaB当线圈刚绕轴xx转动时，（ad向外，bc向里），线圈中有感应电流，方向为abcdaC当线圈刚沿垂直纸面方向向外平移时，线圈中有感应电流，方向为adcbaD当线圈刚绕yy轴转动时（ab向里，cd向外），线圈中有感应电流，方向为adcba说明本题考查磁铁的磁场、产生感应电流的条件和楞次定律等知识点。例4如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大线圈M相连接要使小线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨上的裸金属棒ab的运动情况是（两线圈共面）A向右匀速运动B向左加速运动C向右加速运动D向右减速运动解答B、D说明本题宜采用逆向思维分析法进行解答，就是从结果出发找原因。2右手定则的应用：例5如图所示为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处电势为U2，则A若飞机从西往东飞，U1比U2高B若飞机从东往西飞，U2比U1高C若飞机从南往北飞，U1比U2高D若飞机从北往南飞，U2比U1高解答A、C3和的应用例6如图所示的匀强磁场中，有两根相距0.2m固定的金属滑轨MN和PQ。滑轨上放置着ab、cd两根平行的可动金属细棒，在两棒中点O、O之间拴一根0.4m长的丝绳，绳长保持不变。设磁感应强度B以1T/s的变化率均匀减小，abcd回路的电阻为0.5。求当B减小到10T时，两可动棒所受磁场作用力为多大？（B与abcd回路所在平面垂直）解答0.32N例7（2001上海）半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B0.2T，磁场方向垂直纸面向里。半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a0.4m，b0.6m。金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R02。一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。其棒以v05m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为T/s，求L1的功率。解答0.4A；1.28102W4电磁感应和电路规律的综合应用在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源。将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在电路中形成电流。因此电磁感应问题往往跟电路问题联系在一起，这类问题通常在用到闭合电路欧姆定律。例8（1999上海）如图所示，长为l、电阻r0.3、m0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是l，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R0.5的电阻，量程为03.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为01.0V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒右移。当金属棒以v2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问：此满偏的电表是哪个表？说明理由。拉动金属棒的外力F多大？解答电压表；1.6N5电磁感应与力学规律的综合应用电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，解决这类问题除了要应用到电磁学中的有关规律，还要应用力学中的有关规律。例9（2001上海）如图所示，有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则（B、C）A如果B增大，vm将变大B如果变大，vm将变大C如果R变大，vm将变大D如果m变小，vm将变大说明金属杆向下运动的动态过程可表示为例10无限长的平行金属轨道M、N，相距l0.5m，且水平放置；金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量均为0.1kg，电阻均为1，轨道的电阻不计。整个装置放在磁感应强度B1T的匀强磁场中，磁场方向与轨道平面垂直，如图所示。若使b棒以初速度v010m/s开始向左运动，求： c棒的最大加速度；c棒的最大速度c棒中产生的焦耳热。解答12.5m/s2；5m/s；1.25J6电磁感应中的能量转化例11（2001全国）如图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab2bc，磁场方向垂直于纸面；实线框abcd是一正方形导线框，ab边与ab边平行。若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则（B）AW1W2BW22W1CW12W2DW24W1例12如图所示，电动机牵引一根原来静止的长L为lm，质量m为0.1kg的导体棒MN，其电阻R为1，导体捧架在处于磁感应强度B为1T竖直放置的框架上，当导体棒上升h为4m时获得稳定的速度。已知在电动机牵引导体棒时，电路中电压表和电流表的读数分别稳定在10V和1A，电动机内阻为1，不计框架电阻及一切摩擦，g取l0m/s2。求：棒能达到的稳定速度；若棒从静止达到稳定速度共用1s的时间，则此过程中，导体棒上产生的焦耳热是多少？解答4.5m/s；4J例13如图所示，位于同一水平面内的两根平行导轨间距为l，左端连接一个耐压足够大的电容器，电容为C。导体杆cd与导轨接触良好，在平行导轨平面的水平力作用下从静止开始匀加速运动，加速度为a。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面竖直向下，导轨足够长，不计导轨、导体杆、导线的电阻，忽略摩擦。求从导体杆开始运动经过时间t电容器获得的能量E？解答7自感现象、电磁感应中的图象问题例14如图所示，自感线圈电阻很小（可忽略不及），自感系数很大，A、B、C是三只完全相同的灯泡，则S闭合后，以下说法正确的是（BCD）A闭合瞬间，三个灯都亮BS闭合瞬间，A灯最亮，B和C灯的亮度相同CS闭合后，过一会儿，A灯逐渐变暗，最后完全熄灭DS闭合后过一会儿，B、C灯逐渐变亮，最后亮度相同例15（1998全国）如图（a）所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为20cm的正方形导线框位于低面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t0，在下列图线中（图b），正确反映感应电流强度随时间变化规律的是（C）例16（2001全国）如图（a）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l0.20m，电阻R1.0；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之作匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图（b）所示。求杆的质量m和加速度a。解答0.1kg；10m/s2交变电流电磁场和电磁波（一）本章要点及高考展望1本章是电磁感应现象的一个具体应用，是前一章的延续。但复习时要抓住中性面这一关键位置，把握住交变电流有效值的意义，理解和区分瞬时值、峰值和有效值。2对于理想变压器问题，应从电磁感应的本质、电压比、电流比和能量的观点等几个方面正确理解。3电磁场和电磁波是普及近代科学常识方面的知识，要求能从电容器充、放电、线圈自感、能量的转化角度理解电磁振荡过程及各参量的变化关系。4本章内容在近几年高考中综合程度较低，难度中等或中等偏下，但要注意它与力学知识相联系的综合型题目。（二）知识结构交流发电机及其产生交变电流的原理图象正弦式电流交变电流峰值、有效值、周期和频率变压器电能的输送LC振荡电路电磁场和电磁波电磁波电磁场电磁振荡（三）重点、难点解析1中性面的特点线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零线圈转动一周，二次经过中性面，内部的电流方向改变二次2分清瞬时值、峰值、有效值和有效值瞬时值：，随时间而变化峰值：，与线圈形状以及从哪个位置开始计时无关有效值：根据电流的热效应定义的。注意：通常电器上标注的额定电压（电流、功率）均是有效值凡是与热效应有关的量以及电表的测量值有效值（如保险丝的熔断电流）平均值是交流图象中波形与横轴（t轴）所围的面积跟时间的比值，一般用来计算交变电流通过导体横截面时的电量。3深入理解理想变压器的工作方式及几个重要公式工作方式：变压器在正常工作时，其输出电压决定于输入电压，而其输入功率决定于输出功率。功率关系：电压关系：电流关系：单个副线圈多个副线圈4分清远距离输电中输出电压与线路上损失的电压：输出电压为两根输电线的两始端之间的电压，线路上损失的电压是每一根输电线始末两端之间的电压之和；输送功率一定时，提高输电电压，降低输电电流，可以减少输电损耗。5振荡电路中电流、电荷和磁场、电场的对应关系贮藏处由谁决定步调磁场线圈由电流决定与电流同步，与电荷相反电场电容器由电荷量决定与电荷同步，与电流相反6麦克斯韦电磁场理论的两个支柱（四）典型例题与解法1交变电流及其变化规律例1（1999上海）某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（B）A400V，0.02sB200V，0.02sC400V，0.08sD200V，0.08s例2一交流电压的瞬时值表达式为V，将该交流电压加在一电阻上时，产生的电功率为25W，那么，这个电阻的阻值是_。解答4.5例3（1999广东）一阻值恒定的电阻器，当两端加上10V的直流电压时，测得它的功率为P；当两端加上某一正弦式交流电压时，测得它的功率为P/2。由此可知该交流电压的有效值为_V，最大值为_V。解答；10例4（2000全国）一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动。线圈匝数n100。穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图所示。发电机内阻r5.0，外电路电阻R95。已知感应电动势的最大值，其中为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的示数。解答1.4A例5（1995全国）下图表示一交变电流的电流随时间而变化的图象。此交变电流的有效值是（B）AAB5ACAD3.5A例6一长直导线通以如图（甲）所示的交变电流。在导线下方有一断开的线圈如图（乙）所示，规定电流从左向右为正，则相对于b点来说，a点电热最高的时刻是在（D）At1时刻Bt2时刻Ct3时刻Dt4时刻2变压器远距离通电例7（2001全国）一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2。已知n1n2，则（BC）AU1U2、P1P2BP1P2、I1I2CI1I2、U1U2DP1P2、I1I2例8如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n241，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一定交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PAPB_。两电阻两端电压之比UAUB_。解答116；14例9如图所示，一理想变压器的原线圈匝数n11000，副线圈匝数n2200，交流电源的电动势V，电阻R88。电流表和电压表对电路的影响可忽略不计。AA1的示数约为0.10ABV1的示数约为311VCA2的示数约为0.75ADV2的示数约为44V解答A、D例10（2000春）远距离输送交流电都采用高压输电。我国正在研究用比330kV高得多的电压进行输电。采用高压输电的优点是（AC）A可节省输电线的铜材料B可根据需要调节交流电的频率C可减少输电线上的能量损失D可加快输电的速度例11水电站给远处山村送电的输出功率是110kW，用2000V电压输电，线路上损失的功率是2.5104W，如果改用20000V高压输电，线路上损失的功率是_W。解答2503电磁场和电磁波例12（1996全国）LC回路中电容两端的电压u随时刻t1变化的关系如图所示（BC）A在时刻t1，电路中的电流最大B在时刻t2，电路的磁场能最大C在时刻t2至t3，电路的电场能不断增大D在时刻t3至t4，电容的带电量不断增大例13（1996上海）如图所示的LC振荡回路中振荡电路的周期为2102s。自振荡电流沿反时针方向达最大值时开始计时，当t3.4102s时，电容器正处于_状态（填充电、放电、充电完毕或放电完毕）。这时电容器的上极板_（填带正电、带负电或不带电）。解答充电；带正电例14（1997全国）为了增大LC振荡电路的固有频率，下列办法中可采取的是（D）A增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯B减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数C减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯D减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数