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2018-2019版人教版高中物理新导学笔记选修3-2江苏专用版名师制作精品讲义:第四章 电磁感应 6 Word版含答案.docx

2018-2019版人教版高中物理新导学笔记选修3-2江苏专用…

MR杨
2019-03-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《2018-2019版人教版高中物理新导学笔记选修3-2江苏专用版名师制作精品讲义:第四章 电磁感应 6 Word版含答案docx》,可适用于高中教育领域

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip名校名师推荐helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 互感和自感学习目标 了解互感现象及其应用能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象了解自感电动势的表达式E=L知道自感系数的决定因素了解自感现象中的能量转化一、互感现象互感:两个相互靠近的线圈当一个线圈中的电流变化时它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势这种现象叫互感应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈如变压器就是利用互感现象制成的危害:互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间在电力工程和电子电路中互感现象有时会影响电路的正常工作二、自感现象当一个线圈中的电流变化时它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势同样也在它本身激发出感应电动势这种现象称为自感由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势三、自感电动势与自感系数自感电动势:E=L其中L是自感系数简称自感或电感单位:亨利符号:H自感系数与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关四、自感现象中磁场的能量线圈中电流从无到有时磁场从无到有电源把能量输送给磁场储存在磁场中线圈中电流减小时磁场中的能量释放出来转化为电能即学即用判断下列说法的正误()两个线圈相距较近时可以产生互感现象相距较远时不产生互感现象( times )()自感现象中感应电流一定与原电流方向相反( times )()线圈的自感系数与电流大小无关与电流的变化率有关( times )()线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势( radic )如图所示电路中电源内阻不能忽略L的自感系数很大其直流电阻忽略不计A、B为两个完全相同的灯泡当S闭合时A灯亮B灯亮当S断开时A灯熄灭B灯熄灭(填ldquo立即rdquo或ldquo慢慢rdquo)图答案 慢慢 立即 慢慢 慢慢一、通电自感现象导学探究 如图所示先闭合S调节R使A、A的亮度相同再调节R使A、A都正常发光然后断开S再次闭合S观察两只灯泡在电路接通的瞬间发光情况有什么不同?根据楞次定律分析现象产生的原因图答案 现象:灯泡A立即发光灯泡A逐渐亮起来原因:电路接通时电流由零开始增加穿过线圈L的磁通量逐渐增加为了阻碍磁通量的增加感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反阻碍了L中电流的增加即推迟了电流达到稳定值的时间知识深化通电自感现象中当线圈中的电流增大时自感电动势的方向与原电流的方向相反阻碍电流的增大但不能阻止电流的变化例 (多选)在如图所示的甲、乙电路中电阻R和灯泡电阻的阻值相等自感线圈L的电阻值可认为是在接通开关S时则(  )图A在电路甲中A将渐渐变亮B在电路甲中A将先变亮然后渐渐变暗C在电路乙中A将渐渐变亮D在电路乙中A将先由亮渐渐变暗然后熄灭答案 AD解析 在电路甲中当接通开关S时通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大由于线圈的自感现象开始时自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入流入灯泡的电流很小后来由于电流的不断流入通过自感线圈的电流变化逐渐变慢所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小当流过线圈的电流最大时自感线圈不再有阻碍作用所以通过灯泡的电流只能慢慢增大故选项A正确在电路乙中当接通开关S时通过自感线圈的电流突然增大由于线圈的自感现象开始时自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入流入线圈的电流很小(可认为是)电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的以后自感线圈的阻碍作用逐渐减小通过自感线圈的电流逐渐增大而通过灯泡的电流逐渐减小直到流过线圈的电流最大时自感线圈不再有阻碍作用又因为自感线圈L的电阻值可认为是所以灯泡被短路故选项D正确分析通电自感需抓住三点:通电瞬间自感线圈处相当于断路电流增大过程中自感线圈对电流有阻碍作用使线圈中的电流从逐渐增大到稳定值电流稳定时自感线圈相当于导体若直流电阻为相当于导线二、断电自感现象导学探究 如图所示先闭合开关使灯泡发光然后断开开关图()开关断开前后流过灯泡的电流方向相同吗?()在断开开关时有时灯泡闪亮一下再熄灭有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭请分析上述两种现象发生的原因是什么?答案 ()S闭合时灯泡A中的电流方向向左S断开瞬间灯泡A中的电流方向向右所以开关S断开前后流过灯泡的电流方向相反()在开关断开时灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大要想使灯泡闪亮一下再熄灭就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡电阻而当自感线圈电阻大于或等于灯泡电阻时灯泡就会缓慢变暗直至熄灭知识深化当线圈中的电流减小时自感电动势的方向与原电流方向相同断电自感中由于自感电动势的作用线圈中电流从原值逐渐减小若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流灯泡会闪亮一下若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流灯泡不会闪亮一下而是逐渐变暗直至熄灭自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化但不能阻止线圈中电流的变化例 (多选)如图甲、乙所示的电路中电阻R和自感线圈L的电阻值都很小且小于灯泡A的电阻闭合开关S使电路达到稳定灯泡A发光则(  )图A在电路甲中断开SA将渐渐变暗B在电路甲中断开SA将先变得更亮然后渐渐变暗C在电路乙中断开SA将渐渐变暗D在电路乙中断开SA将先变得更亮然后渐渐变暗答案 AD解析 在电路甲中灯A和线圈L串联通过它们的电流相同断开S时线圈上产生自感电动势阻碍原电流的减小流过灯A的电流逐渐减小灯A渐渐变暗在电路乙中电阻R和灯A串联灯A的电阻大于线圈L的电阻电流则小于线圈L中的电流断开S时电源不再给灯泡供电而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小通过R、A形成回路灯A中电流突然变大灯A将先变得更亮然后渐渐变暗故A、D正确三、自感现象中的图象问题例 如图所示的电路中S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是A流过灯泡的电流是A现将S突然断开S断开前后能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(  )图答案 D解析 开关S断开前通过灯泡D的电流是稳定的其值为A开关S断开瞬间自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势使线圈中的电流从原来的A逐渐减小方向不变且同灯泡D构成回路通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同也应该是从A逐渐减小到零但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反D对断电时若自感线圈能组成闭合回路自感线圈处电流由原值逐渐减小不能发生突变而且电流方向也不变若自感线圈不能组成闭合回路自感线圈处电流立即变为断电前后无线圈的支路要注意电流方向是否变化(互感现象的理解)(多选)关于互感现象下列说法正确的是(  )A两个线圈之间必须有导线相连才能产生互感现象B互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈C互感现象都是有益的D变压器是利用互感现象制成的答案 BD解析 两个线圈之间没有导线相连也能产生互感现象选项A错误互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈选项B正确互感现象并非都是有益的有时会影响电路的正常工作选项C错误变压器是利用互感现象制成的选项D正确(对自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势的大小下列说法中正确的是(  )A电感一定时电流变化越大自感电动势越大B电感一定时电流变化越快自感电动势越大C通过线圈的电流为零的瞬间自感电动势为零D通过线圈的电流为最大值的瞬间自感电动势最大答案 B解析 电感一定时电流变化越快越大由E=L知自感电动势越大A错B对线圈中电流为零时电流的变化率不一定为零自感电动势不一定为零故C错当通过线圈的电流最大时若电流的变化率为零自感电动势为零故D错(互感现象的理解)(多选)如图所示是一种延时装置的原理图当S闭合时电磁铁F将衔铁D吸下C线路接通当S断开时由于电磁感应作用D将延迟一段时间才被释放则(  )图A由于A线圈的电磁感应作用才产生延时释放D的作用B由于B线圈的电磁感应作用才产生延时释放D的作用C如果断开B线圈的开关S无延时作用D如果断开B线圈的开关S延时将变化答案 BC解析 线圈A中的磁场随开关S的闭合而产生随S的断开而消失当S闭合时线圈A中的磁场穿过线圈B当S闭合S断开时线圈A在线圈B中的磁场变弱线圈B中有感应电流能够继续吸引D而起到延时的作用所以B正确A错误若S断开线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用所以C正确D错误(自感现象的分析)(多选)如图所示带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同A、A是两个完全相同的电流表则下列说法中正确的是(  )图A闭合S瞬间电流表A示数小于A示数B闭合S瞬间电流表A示数等于A示数C断开S瞬间电流表A示数大于A示数D断开S瞬间电流表A示数等于A示数答案 AD解析 开关S闭合瞬间线圈L中产生自感电动势阻碍电流增大所以此时电流表A中的电流小于电流表A中的电流A项正确开关S断开瞬间线圈L与A、A和R构成回路线圈L中产生自感电动势阻碍电流减小所以A、A中电流也逐渐减小但始终相等D项正确(自感现象的图象问题)(多选)如图所示用电流传感器研究自感现象电源内阻不可忽略线圈的自感系数较大其直流电阻小于电阻R的阻值t=时刻闭合开关S电路稳定后t时刻断开S电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象下列图象中可能正确的是(  )图答案 AD考点一 互感现象的理解与应用在无线电仪器中常需要在距离较近处安装两个线圈并要求当一个线圈中电流有变化时对另一个线圈中电流的影响尽量小如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是(  )答案 D如图所示绕在铁芯上的线圈M与电源、滑动变阻器和开关组成了一个闭合回路在铁芯的右端线圈P与电流表连成闭合电路下列说法正确的是(  )图A开关S闭合电路稳定后线圈P中有感应电流M、P相互排斥B开关S闭合电路稳定后使变阻器滑片向左匀速移动线圈P中有感应电流M、P相互排斥C开关S闭合电路稳定后使变阻器滑片向右匀速移动线圈P中有感应电流M、P相互排斥D开关S闭合瞬间线圈P中有感应电流M、P相互吸引答案 B解析 开关S闭合电路稳定后线圈M中的电流不变由安培定则可知产生的磁场方向沿铁芯轴线向右线圈P中的磁通量不变故不会产生感应电流M、P没有排斥作用也没有吸引作用故A错误当开关S闭合电路稳定后滑片向左匀速移动线圈M中的电流增大因而穿过线圈P的磁通量增加线圈P中产生感应电流并且由楞次定律知感应电流的磁场方向与线圈M的磁场方向相反故M、P两线圈相互排斥B正确同理可知C错误S闭合瞬间线圈P中有感应电流M、P相互排斥所以D错误如图甲所示A、B两绝缘金属环套在同一处于水平方向的铁芯上A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示下列说法中正确的是(  )图At时刻两环作用力最大Bt和t时刻两环相互吸引Ct时刻两环相互吸引t时刻两环相互排斥Dt和t时刻两环相互吸引答案 B解析 t时刻B环中感应电流为零故两环间相互作用力为零则A错误t时刻A环中电流在减小则B环中产生与A环中同向的电流故两环相互吸引同理可知t时刻两环也相互吸引故B正确C错误t时刻A环中电流为零两环无相互作用D错误(多选)无线电力传输目前取得重大突破在日本展出了一种非接触式电源供应系统这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置原理示意图如图所示下列说法正确的是(  )图A若A线圈中输入电流B线圈中就会产生感应电动势B只有A线圈中输入变化的电流B线圈中才会产生感应电动势CA中电流越大B中感应电动势越大DA中电流变化越快B中感应电动势越大答案 BD解析 根据产生感应电动势的条件只有处于变化的磁场中B线圈中才能产生感应电动势A错B对根据法拉第电磁感应定律感应电动势的大小取决于磁通量的变化率所以C错D对考点二 自感现象的分析如图所示L为一纯电感线圈(即电阻为零)A是一个灯泡下列说法中正确的是(  )图A开关S闭合瞬间无电流通过灯泡B开关S闭合后电路稳定时无电流通过灯泡C开关S断开瞬间无电流通过灯泡D开关S闭合瞬间及稳定时灯泡中均有从a到b的电流而在开关S断开瞬间灯泡中有从b到a的电流答案 B解析 开关S闭合瞬间灯泡中的电流从a到b线圈由于自感作用通过它的电流将逐渐增加开关S闭合后电路稳定时纯电感线圈对电流无阻碍作用将灯泡短路灯泡中无电流通过开关S断开瞬间由于线圈的自感作用线圈中原有的向右的电流将逐渐减小线圈和灯泡形成闭合回路故灯泡中有从b到a的电流如图所示的电路中A和A是两个相同的小灯泡L是一个自感系数相当大的线圈其阻值与R相同在开关S接通和断开时灯泡A和A亮暗的顺序是(  )图A接通时A先达最亮断开时A后灭B接通时A先达最亮断开时A后灭C接通时A先达最亮断开时A后灭D接通时A先达最亮断开时A后灭答案 A解析 当开关S接通时A和A同时亮但由于自感现象的存在流过线圈的电流变大时线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大使通过线圈的电流从零开始慢慢增加所以开始时电流几乎全部从A通过而该电流又将同时分路通过A和R所以A先达最亮经过一段时间电路稳定后A和A达到一样亮当开关S断开时电源电流立即为零因此A立即熄灭而对A由于通过线圈的电流突然减小线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小使线圈L和A组成的闭合电路中有感应电流所以A后灭(多选)(middot宿迁市高二上学期期末)如图所示A、B是两个完全相同的小灯泡L是电阻不计、自感系数很大的线圈下列说法正确的有(  )图A闭合S再闭合SA灯将变暗B闭合S再闭合SB灯将变暗直至熄灭C闭合S、S稳定后再断开SA灯将立即熄灭D闭合S、S稳定后再断开SB灯先亮一下然后变暗直至熄灭答案 BCD如图所示电感线圈L的自感系数足够大其电阻忽略不计LA、LB是两个相同的灯泡且在下列实验中不会被烧毁电阻R的阻值约等于R阻值的两倍则(  )图A闭合开关S时LA、LB同时达到最亮且LB更亮一些B闭合开关S时LA、LB均慢慢亮起来且LA更亮一些C断开开关S时LA慢慢熄灭LB马上熄灭D断开开关S时LA慢慢熄灭LB闪亮后才慢慢熄灭答案 D解析 由于灯泡LA、线圈L和电阻R串联灯泡LB与电阻R串联当S闭合瞬间通过线圈的电流突然增大线圈产生自感电动势阻碍电流的增大所以LB比LA先亮由于LA所在的支路电阻阻值较小故稳定时电流较大即LA更亮一些A、B选项错误当S断开瞬间线圈产生自感电动势L、R、LA、LB、R组成的闭合回路中电流从IA开始减小故LA慢慢熄灭LB闪亮后才慢慢熄灭C错误D正确如图是用于观察自感现象的电路图线圈的自感系数很大线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R则在开关S由闭合到断开的瞬间可以观察到(  )图A灯泡立即熄灭B灯泡逐渐熄灭C灯泡有明显的闪亮现象D只有在RL≫R时才会看到灯泡有明显的闪亮现象答案 C解析 S闭合电路稳定时由于RL≪R那么IL≫IRS断开的瞬时流过线圈的电流IL要减小在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小而灯泡与线圈形成闭合回路流过线圈的电流IL通过灯泡由于IL≫IR因此灯泡有明显的闪亮C正确A、B错误若RL≫R则IL≪IR这样灯泡不会有明显的闪亮D错误如图所示的电路可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻线圈两端并联一个电压表用来测量自感线圈两端的直流电压在实验完毕后将电路拆去时应(  )图A先断开开关SB先断开开关SC先拆去电流表AD先拆去电阻R答案 B解析 当开关S、S闭合稳定后线圈中的电流由ararrb电压表右端为ldquo+rdquo极左端为ldquo-rdquo极指针正向偏转先断开开关S或先拆去电流表A或先拆去电阻R的瞬间线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源其a端相当于电源的负极b端相当于电源的正极此时电压表上加了一个反向电压使指针反偏若反偏电压过大会烧坏电压表故应先断开开关S故选B(middot如东中学高二阶段性测试)如图所示电源电动势为E其内阻不可忽略L、L是完全相同的灯泡线圈L的直流电阻不计电容器的电容为C合上开关S电路稳定后(  )图A电容器的带电荷量为CEB灯泡L、L的亮度相同C在断开S的瞬间通过灯泡L的电流方向向右D在断开S的瞬间灯泡L立即熄灭答案 C解析 合上开关S电路稳定后L被短路L灯不亮L灯发光B错由于电源有内阻电容器两端电压UE则电容器带电荷量QCEA错断开S瞬间通过L的电流向右C正确断开S瞬间电容器放电L过一会熄灭D错考点三 自感现象中的图象问题(多选)如图所示的电路中灯泡LA、LB电阻相同自感线圈L的电阻跟灯泡相差不大先接通S使电路达到稳定状态再断开S对于电流随时间变化的图象正确的是(  )图答案 BD如图所示的电路中电源的电动势为E内阻为r自感线圈L的电阻不计电阻R的阻值大于灯泡D的阻值在t=时刻闭合开关S经过一段时间后在t=t时刻断开开关S下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中正确的是(  )图答案 B解析 在t=时刻闭合开关S由于电感线圈L产生自感电动势阻碍电流通过电源输出电流较小路端电压较高经过一段时间电路稳定后电源输出电流较大路端电压较低在t=t时刻断开开关S电感线圈L产生自感电动势与灯泡构成闭合回路灯泡D中有反向电流通过所以表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中正确的是选项B

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