第七章 电磁感应定律的应用（复习课件）物理沪科版选择性必修第二册

章末复习与巩固 第七章 电磁感应定律的应用 物理观念 互感和自感 1. 　　　：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的　　　　　时，它所产生的　　　　　　会在另一个线圈中产生___________ 2.自感：当一个线圈中的　　　变化时，它所产生的变化的磁场在　　　　　激发出的感应电动势 3.自感电动势：由于自感而产生的感应电动势，E=L，其中是　　　　　　　；L是　　　　　，简称自感或电感。单位：　　　，符号：___ 互感 电流变化 变化的磁场 感应电动势 电流 线圈本身 电流的变化率 自感系数 亨利 H 物理观念 磁场的能量 线圈中电流从无到有时，磁场也从无到有，电源把能量输送给　　　，储存在　　　中 涡流 当线圈中的　　　随时间变化时，线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作________ 磁场 磁场 电流 涡电流 物理观念 交变电流的 产生和描述 (1)产生：闭合线圈在匀强磁场中绕　　　　　　　　匀速转动 (2)交变电流的四值 ①瞬时值：e=__________ i= (从线圈位于中性面开始计时) ②峰值：Em=_______ ③有效值：U=，I=(只适用于正弦式交变电流) ④平均值：=N，=________ 垂直于磁场的轴 Emsin ωt Imsin ωt NBSω 物理观念 变压器 =，I1n1=I2n2(只有一个副线圈时)；P1=P2(只有一个副线圈时) 科学思维 1.会用右手定则和法拉第电磁感应定律得出正弦式交变电流的大小和方向 2.会根据电流的热效应计算有效值 3.会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系 科学探究 通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系 科学态度 与责任 通过实验，养成安全操作、严谨认真、实事求是的科学态度；通过高压输电的学习，了解我国电网事业的高速发展 电流 铁芯 知识网络构建 垂直 最大 零 改变 零 最大 NBSω I2R线 【典例1】(多选)如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由电压传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。线圈L的自感系数足够大， 下列说法正确的是 A.开关S闭合瞬间，流经灯D1和D2的电 　流大小相等 B.开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D2 　的电流保持不变 C.开关S断开瞬间，流经灯D2的电流方向改变，故D2闪亮一下再熄灭 D.根据题中信息，可以推算出u1∶u2=3∶4 √ √ 解析 开关S闭合瞬间，由于电感线圈的自 感阻碍作用，灯D3没有电流通过， 灯D1和D2串联，流经灯D1和D2的电流 相等，设每个灯泡的电阻为R，故I1=，稳定后灯D3和D2并联再与D1串联，流过D2的电流为I2=×=，故A正确，B错误； 开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯D3和D2提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯D3和D2的电流相等，所以灯D2逐渐熄灭，并未闪亮一下，故C错误； 开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电 压传感器所测电压为D2两端电压， 则u1=，电路稳定后，流过D3的电流 为I2=，开关S断开瞬间，电感线圈能够为D3和D2提供与之前等大电流，故其两端电压为u2=I2·2R==，故D正确。 【典例2】高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁体的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向里，铝盘随即减速，如图所示。图中磁体左方铝盘的甲区域(虚线区域)朝磁体方向运动，磁体右方铝盘的乙区域(虚线区域)朝离开磁体方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是 A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场 B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场 C.磁体与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会 　使铝盘减速 D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁体对空洞铝盘的作用力变大 √ 解析 铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知， 甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电 流的磁场方向垂直铝盘向外，故A错误； 铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知， 乙区域感应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直铝盘向里，故B错误； 由“来拒去留”可知，磁体与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故C正确； 若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，这样会导致涡流产生的磁场减弱，则磁体对空洞铝盘的作用力变小，所产生的减速效果明显低于实心铝盘，故D错误。 【典例3】边长为L的单匝正方形金属框，电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度ω绕垂直磁场的OO'轴转动，外接电阻为R。如图甲所示，第一次在发电机的金属框处加水平向右的匀强磁场开始计时；如图乙所示，第二次在金属框处加竖直向下的匀强磁场开始计时。 下列说法正确的是 A.甲输出是交流电，转动一周的过程中 　电流的有效值为 B.甲输出是直流电，转动一周的过程中 　流过电阻的电荷量q= C.乙输出是交流电，转动一周的过程中电阻R上电压最大值为BωL2 D.乙输出是直流电，转动一周的过程中电路的总功率为 √ 解析 根据右手定则可知，甲图中通过电阻的电流方向始终不变，则甲输出是直流电，转动一周的过程中电流的有效值为I有== =，转动一周的过程中，每转过90°，通过电阻的电荷量为q0=t=t=·t=，由于通过电阻的电流方向不变，则转动一周的过程中流过电阻的电荷量q=4q0=，故A错误，B正确； 根据右手定则可知，乙图中通过电阻的电流方向改变，则乙输出是交流电，转动一周的过程中电阻R上电压最大值为Um= Em=，转动一周的过程中电路 的总功率为P===，故C、D错误。 【典例4】如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为u=220 sin 100πt (V)，定值电阻R1的阻值为60 Ω，电阻箱R2的初始阻值为20 Ω，灯泡L阻值恒为20 Ω，其余电阻不计。下列说法正确的是 A.理想电流表的示数为 A B.逐渐增大R2的阻值，R1功率逐渐变大 C.当R2=60 Ω时，副线圈功率达到最大 D.若将R1换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为110 V √ 解析 R2和灯泡L并联后的电阻为R并=，变压器以及副线圈(包括电阻箱、电流表和灯泡)的等效电阻为R等效=()2R并=40 Ω，原线圈电流为I1== A=2.2 A，原线圈电压U1=U-I1R1=88 V，副线圈电压为U2=U1=44 V，则理想电流表的示数为IR2== A，选项A错误； 逐渐增大R2的阻值，则等效电阻R等效变大，则原线圈中电流减小，则R1功率逐渐变小，选项B错误； 将R1等效为电源内阻，则当R等效=()2R并=R1时副线圈功率最大，解得R2=60 Ω，选项C正确； 将R1换为理想二极管之前，灯泡L两端电压的有效值为44 V，若将R1换为一个理想二极管，由于二极管有单向导电性，则灯泡L两端电压的有效值将减小，不可能为110 V，选项D错误。 【典例5】我国已投产运行的1 100 kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程，输送电功率最大可达1 200万千瓦。输电线路流程和数据可简化为如图所示，若直流线路的输电线上损失的功率为1.6×108 W，变压与整流等造成的能量损失均不计，直流和交流逆变时有效值不发生改变。当直流线路输电电流为4×103 A时， 下列说法正确的是 A.输送电功率为1.2×1010 W B.降压变压器匝数比为11∶5 C.直流输电线的总电阻为10 Ω，损失的电压为40 kV D.若保持输送电功率不变，改用550 kV输电，直流输电线上损失的功率 　为12.8×108 W √ 解析 输送电功率为P2=U2I2=1 100×103×4×103 W=4.4×109 W，故A错误； 输电导线上损失的功率ΔP=r线，解得直流输电线的总电阻为r线== Ω=10 Ω，损失的电压为ΔU=I2r线=4×103×10 V=40 kV，故C正确； 输电导线末端电压为U3=U2-I2r线=(1 100-40) kV=1 060 kV，则降压变压器的匝数比==，故B错误； 保持输送功率不变，用550 kV输电，输电导线上损失的功率ΔP=()2r线=()2×10 W=6.4×108 W，故D错误。 仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 谢君一赏 n $