高二物理磁场电磁感应交流电电磁场和电磁波北师大版知识精讲doc.docx

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高二物理磁场电磁感应交流电电磁场和电磁波北师大版知识精讲doc

高二物理磁场、电磁感应、交流电、电磁场和电磁波北师大版

【本讲教育信息】

一.教学内容：

　　磁场、电磁感应、交流电、电磁场和电磁波

（一）磁场

1.磁场

（1）磁体或电流周围存在的一种物质——____________。

（2）性质：

对在它里面的磁极或电流有____________的作用。

磁场的方向是小磁针____________极受力方向，亦即小磁针静止时____________极所指方向。

2.磁感应强度

（1）定义式：

____________（I垂直B）。

B的大小由磁场本身决定，与F、I、L无关，可用B＝F/IL计算

（2）方向：

B的方向就是该点____________方向。

（3）单位：

____________、____________。

3.感磁线

（1）人为在磁场中描绘出来的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向和该点的磁场方向____________。

（2）磁感线是描述磁场的____________和____________，磁感线上某点的切线方向就是该点的____________，磁感线越密表示该处磁感应强度____________。

（3）磁感线是闭合曲线，永不相交。

（4）几种常见磁场的磁感线分布情况，在下图中画出来。

4.安培力（磁场对电流的作用力）

（1）大小：

当B与I垂直时____________，当B与I平行时，____________。

（2）方向：

用左手定则判定，四指指向____________方向，让磁感线____________穿过掌心，拇指指向____________的方向。

5.洛伦兹力（磁场对运动电荷的作用力）

（1）大小：

当v方向与B垂直时____________，当v方向与B平行时____________。

（2）方向：

用左手定则判定，其中四指指向与正电荷运动方向____________，与负电荷运动方向____________。

6.分子电流假说

（1）内容：

____________________________________。

（2）磁现象的电本质：

一切磁现象的本质都可以归结为____________的运动。

（二）电磁感应

1.磁通量：

（1）定义：

____________________________________；

（2）公式：

________________________（S垂直B）。

2.电磁感应现象：

（1）感应电流产生条件：

____________________________________发生变化。

（2）感应电流方向判定：

（右手定则）

内容：

3.法拉第电磁感应定律

（1）内容：

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的____________________成正比。

（2）公式：

E＝____________（其中n为线圈匝数）

4.导体切割磁感线时的感应电动势：

公式：

E＝____________（条件____________）。

（三）交流电

1.交流发电机的工作原理____________。

2.当____________________，线圈中产生正弦交流电。

正弦交流电的图象：

3.正弦交流电的最大值和有效值的关系是_____________，最大值的计算式是_____________。

4.理想变压器是指__________________________，理想变压器的变压公式是___________

____________________________________________________。

5.远距离输电必须采用_____________，_____________越高，输电线上损失的能量越少，公式是__________________________。

（四）电磁场和电磁波：

1.电磁场和电磁波

（1）麦克斯韦电磁场理论

_____________的磁场产生电场，_____________电场产生磁场。

由发生区域向远处传播形成_____________。

（2）电磁波在真空中的传播速度C＝_____________m/s。

2.光是电磁波，是____________提出的。

3.电磁波谱

（1）频率由高到低的顺序是____________________________________

（2）特点和应用：

红外线：

紫外线：

伦琴射线：

γ射线：

【典型例题】

例1.如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是（）

A.向右飞行的正离子束

B.向左飞行的正离子束

C.向右飞行的负离子束

D.向左飞行的负离子束

解析：

小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向。

题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外。

由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是由右向左运动，若为负离子，则应是由左向右运动。

答案：

B、C。

小结：

带电离子束的定向运动可等效为电流，判断的程序是：

由磁针N极的指向判定磁场方向，由磁场方向再判定电流的方向。

例2.关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的有（）

C.磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大

D.磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同

解析：

判断磁感应强度的大小，需在电流受力最大的前提下进行，选项A、B中的力

电流元在磁场中的受力与其放置方位有关，因此电流元受力大的地方，磁感应强度不一定大。

磁场的方向由磁针北极的受力方向决定，与电流元的受力方向不相同。

选项B正确。

例3.如图所示，用两个一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流，如图所示，当棒静止时，弹簧秤的读数为F1；若将棒中的电流反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2＞F1，根据这两个数据，可以确定（）

A.磁场的方向B.磁感强度的大小

C.安培力的大小D.铜棒的重力

答案：

A、C、D

解析：

由F2＞F1知磁场的方向垂直纸面向里，由铜棒受力平衡得：

2F1＋F安＝G，2F2－F安＝G，故：

F安＝F2－F1，G＝F2＋F1，所以选项A、C、D正确。

例4.在匀强磁场中放一个电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示，导轨上放一裸导线ab，磁感线垂直于导轨所在的平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生感应电流，则导线的运动情况可能是（）

A.匀速向右运动B.加速向右运动

C.减速向右运动D.加速向左运动

解析：

要使N中产生感应电流，其磁通量要发生变化，即M中电流发生变化（N中的磁场是由M中电流激发的），这就要求ab产生的感应电动势是变化的，即要求ab做变速运动，故B、C、D选项正确。

例5.如图所示，导线框abcd固定在竖直平面内，bc段的电阻为R，其他段电阻均可忽略。

ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆，杆长为L，质量为m，杆的两端分别与ab和cd保持良好接触，又能沿它们无摩擦地滑动，整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直，现用一恒力F竖直向上拉ef，当ef匀速上升时，其速度的大小为多少？

解析：

对于“导体切割→感应电流→制约导体运动”的问题，可转化为力学问题。

因为，当ef匀速上升，其实质是在恒力F、安培力BIL和重力mg的共同作用下的平衡问题。

小结：

有安培力作用的平衡问题，无异于静力平衡问题；有安培力作用的运动问题，只能是匀速或变速运动。

例6.如图所示为某正弦式电流的图象，求其峰值，周期和角频率，并写出该电流的瞬时值表达式。

解析：

从图中可看出交流的周期T为0.02s

在t＝0.0025s＝T/8时，电流为14.14A，而t＝T/8时线圈从中性面转过的角度为45°

故此电流的瞬时值表达式为：

i＝20sin314tA

例7.如图为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接有一个标有“12V、100W”灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比为18：

1，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为___________V，电流表的读数为__________A。

解析：

从图上可知，两电表的读数均为初级线圈的电压和电流值。

或用理想变压器，初次级功率相等有I1＝P1/U1＝P2/U1＝100/216＝0.46（A）

故分析变压器问题应注意正确应用电压和电流公式，应特别注意理想变压器的特点：

无损耗，初次级功率相同。

【模拟试题】

1.关于磁场、磁感线的描述，下列说法中正确的是（）

A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致

B.磁感线就是细铁屑连成的曲线

C.磁极间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质

D.磁感线总是从磁铁的北极出发，至南极终止

2.关于磁感应强度的下列论述中正确的是（）

A.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量

B.磁场的方向就是通电导线在磁场中受力的方向

C.磁感应强度的方向跟小磁针S极受力的方向相反

D.通电导线在磁场中受力等于零时，该处的磁感应强度等于零

3.以下关于磁场的说法中，正确的是（）

A.通电直导线不受磁场力的作用，它所在的空间一定没有磁场

B.通电直导线在周围空间产生的磁场是匀强磁场

C.通电螺线管内部的磁场是匀强磁场

D.磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量

4.在下列四个图中：

（1）标出通电长螺线管中的电流方向

（2）标出通电直导线中的电流方向

（3）标出环形电流的方向

（4）标出通电直导线电流I2的方向

5.竖直放置的直导线中通以向下的电流，在导线的正北方某处，该电流产生的磁场方向为____________。

6.一根质量为m、长为L的金属棒，用不计重力的细导线悬吊在支架上，放在竖直向下的匀强磁场中，如图所示。

当金属棒中通有由a向b方向的电流时，悬吊的细导线偏离竖直方向α角。

已知金属棒中的电流为I，求：

（1）金属棒偏离的方向。

（2）磁感应强度的大小。

7.如图所示，水平放置的平行金属导轨PQ和MN，相距0.50m，处在竖直方向的匀强磁场中。

一端和电池、电阻R相连，金属棒ab跨接在导轨上，与导轨间的滑动摩擦力大小为0.50N。

当金属棒ab中的电流方向由a向b、大小是2.0A时，金属棒ab恰以3.0m/s的速度向右匀速运动。

求：

（1）匀强磁场的磁感应强度的大小和方向。

（2）金属棒匀速向右运动，安培力做功的功率是多少？

8.矩形闭合导线框abcd放在匀强磁场中，如图所示，下列哪些做法可以使导线框中产生感应电流（）

A.使导线框绕ab边转动

B.使导线框绕ad边转动

C.使导线框绕过a、c的直线为轴转动

D.使导线框绕过a点垂直于纸面的轴转动

9.闭合线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁感线平行，为了使线圈中能够产生电流，可以采用的办法是（）

A.使线圈垂直于磁感线方向加速平动

B.使线圈绕垂直于线圈平面的轴线转动

C.使线圈绕在线圈平面内垂直于磁感线的轴线转动

D.使线圈绕平行于磁感线的轴线转动

10.长为0.1m的直导线，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中，以10m/s的速度运动时，导线中产生的感应电动势是（）

A.最大值是0.1VB.一定是0.1V

C.可能是0.05VD.可能是0

11.如图所示，金属杆ab以恒定的速度v在平行导轨上向右滑动，导轨的一端与电阻R相连，导轨处于匀强磁场中，其余各处的电阻都不计。

在ab向右滑动的过程中（）

A.ab中的电流强度跟速度v成正比

B.使ab匀速运动的拉力的大小跟速度v成正比

C.拉力做功的功率跟速度v成正比

D.穿过闭合回路的磁通量跟速度v成正比

12.一个面积20cm2的线圈放在匀强磁场中，若穿过线圈所围面积的磁通量为2.0×10-3Wb，则此匀强磁场的磁感应强度的最小值是____________。

13.图中给出的是导体做切割磁感线运动产生感应电流，试在图中标出所缺的磁极符号、导体运动方向或感应电流方向。

14.如图所示，矩形线框abcd放在匀强磁场中，线框所在平面跟磁感线成30°角，若磁感应强度B＝0.8T，线圈的面积是3.0×10-4m2，则穿过线框的磁通量是____________；若线框平面跟磁感线的夹角增大到90°的过程中，线框中的感应电流的方向是____________。

15.水平放置的两根平行金属导轨ac和bd，导轨两端a、b和c、d两点分别连接电阻R1和R2，组成矩形回路，如图所示。

ac和bd相距L＝0.5m，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B＝1.2T，一根电阻为0.2Ω的导体棒PQ跨接在两根金属导轨上，在外力作用下以4.0m/s的速度，向右匀速运动，若电阻R1＝0.3Ω，R2＝0.6Ω，导轨ac与bd的电阻不计，导体棒与导轨接触良好。

求：

（1）导体棒PQ中产生的感应电动势的大小和感应电流的方向。

（2）导体棒PQ向右匀速滑动的过程中，外力做功的功率。

16.水平放置的光滑平行金属导轨，相距为d，一端连接电阻R，其它电阻不计，导轨处于方向如图所示的竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，质量为m的导体棒ab跨放在导轨上。

ab棒在水平恒力F作用下从静止开始运动，ab可以达到的最大速度是多少？

若达到最大速度后，撤去力F，此后电阻R上产生的热量是多少？

17.一个边长为a的正方形线圈，电阻为R，以速度v匀速穿过宽度为b（b＞a）的匀强磁场区域，线圈平面跟磁感线垂直，如图所示。

求线圈通过磁场区域产生的焦耳热。

18.交流发电机中产生正弦式电流，其中交变电动势为零的时刻出现在（）

A.线圈平面和磁感线平行，穿过线圈的磁通量为零时

B.线圈平面跟磁感线垂直，穿过线圈的磁通量最大时

C.线圈平面转到中性面位置时

D.线圈平面转到跟中性面垂直的位置时

19.交变电压u＝20sin100πt（V），电路中电阻R＝10Ω，若不计电表对电路的影响，则图中电流表、电压表的读数分别为（）

A.1.41A，20VB.2.0A，20V

C.2.0A，14.1VD.1.41A，14.1V

20.一个电热器通过1A的直流电时，消耗的电功率为P。

若将它接到交流电源上，使之消耗的电功率为2P时，忽略电热器电阻的变化，则通过它的正弦式电流的最大值是（）

A.1AB.2AC.1.41AD.2.82A

21.关于理想变压器的下列说法，正确的是（）

A.原线圈中的交变电流的频率跟副线圈中的交变电流的频率一定相同

B.原线圈中输入恒定电流时，副线圈中的电流一定是零，铁心中的磁通量也一定是零

C.原线圈中输入恒定电流时，副线圈中的电流一定是零，铁心中的磁通量不是零

D.原线圈中的输入电流一定大于副线圈中的输出电流

22.一个标有“220V1000W”的电炉，接入u＝156sin100πtV的电源上，假设电炉丝的电阻不随温度变化，下列说法中正确的是（）

A.通过电炉的电流有效值为4.55A

B.与电炉并联的电压表的示数是156V

C.与电炉串联的电流表的示数是2.28A

D.电炉实际消耗的电功率约为500W

23.麦克斯韦电磁场理论主要内容是：

在____________磁场周围产生电场；在____________电场周围产生磁场。

由此预见了电磁波的存在，并计算出真空中电磁波的波速是____________。

24.理想变压器的初级线圈接到220V的交变电路上，次级线圈跟R＝22Ω的电阻相连接。

若通过电阻的电流的有效值是0.5A。

则这个变压器的原副线圈的匝数比是____________。

25.如图所示电路中，一个理想的变压器的原线圈跟副线圈的匝数比是

1：

2，电源的电压U＝220V，A是额定电流为1A的保险丝，R是可变电阻。

为了不使原线圈电路中的保险丝超过它的额定电流，调节电阻R时，其阻值不能小于____________。

试题答案

1.AC2.AC3.CD4.略

5.指向正东

6.

（1）向纸内方向偏

（2）

7.

（1）0.5T；竖直向下

（2）1.5W

8.ABC9.C10.ACD11.AB

12.1T

13.略

14.

；a→d→c→b

15.

（1）2.4V由Q到P

（2）14.4W

16.

17.

18.BC19.D20.B21.AC22.C

23.变化的；变化的；

24.20：

1

25.880Ω