模块备考方略（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

模块备考方略 素养一　　物理观念 交变电流的瞬时值、峰值、 有效值和平均值的比较 物理量 物理含义 重要关系 适用情况及说明 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 计算线圈某时刻的受力情况 峰值 最大瞬时值 Em＝nBSω Im＝ 讨论电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值 E＝ U＝ I＝ 适用于正(余) 弦式交变电流 (1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等) (2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值 (3)保险丝的熔断电流为有效值 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值 ＝Bl ＝n ＝ 计算通过电路截面的电荷量 【典例1】 如图所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共100匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R＝9 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝ T，当线圈以300 r/min的转速匀速旋转时．问： (1)若从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为多少？ (2)线圈转过 s时电动势的瞬时值多少？ (3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？ (4)从中性面开始计时，经 s通过电阻R的电荷量是多少？ 解析　(1)e＝Emsin ωt＝nBS·2πfsin (2πft)＝100××0.05×2π×sin (2π×t) V＝50sin 10πt (V)． (2)当t＝ s时，e＝50sin (10π×) V≈43.3 V. (3)电动势的有效值为E＝＝ V≈35.4 V， 电流表示数I＝＝ A＝3.54 A， 电压表示数U＝IR＝3.54×9 V＝31.86 V. (4) s内线圈转过的角度 θ＝ωt＝×2π×＝. 该过程中，ΔΦ＝BS－BScos θ＝BS， 由＝，＝，＝， 解得q＝＝＝ C＝ C． 答案　(1)e＝50sin 10πt (V)　(2)43.3 V　(3)31.86 V　3.54 A　(4) C 素养二　　科学思维 安培力作用下的平衡、加速问题的分析方法 1．选定研究对象． 2．变三维为二维，如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I；如图所示． 3．列平衡方程或牛顿第二定律方程进行求解． 【典例2】 如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E、内阻为r的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及其方向分别为( ) A．，水平向右 B.，垂直于回路平面向下 C．，竖直向下 D.，垂直于回路平面向上 答案　B 解析　对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示，从图中可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，磁感应强度最小，安培力的最小值为FA＝mgsin θ，故磁感应强度的最小值为B＝＝，根据欧姆定律，有E＝I(R＋r)，故有B＝，根据左手定则，磁场方向垂直于回路平面向下，选项B正确． 带电粒子在匀强磁场中的运动 问题的一般处理方法 画轨迹找圆心、求半径、确定转过的圆心角的大小是解决这类问题的前提，确定轨道半径和给定的几何量之间的关系是解题的基础，建立运动时间t和转过的圆心角α之间的关系是解题的关键． 1．圆心的确定 (1)已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点)． (2)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)． 2．半径的确定 可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小． 3．运动时间的确定 粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为θ时，其运动时间表示为：t＝T(或t＝)． 【典例3】 如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角．现将带电粒子的速度变为，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( ) A．Δt B．2Δt C．Δt D．3Δt 答案　B 解析　设带电粒子以速度v射入磁场做圆周运动，圆心为O1，半径为r1，如图所示，则根据qvB＝，得r1＝，根据几何关系得＝tan ，且φ1＝60°，当带电粒子以v的速度射入时，轨道半径r2＝＝＝r1，圆心在O2，则＝tan ，即tan ＝＝＝3tan