2018-2019北京西城區(qū)高三月考物理試題答案解析

2018-10-16 21:30:52 　來源：網(wǎng)絡(luò)整理

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　　高中物理電磁感應知識點總結(jié)

　　電磁感應現(xiàn)象

　　因磁通量變化而產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象我們誠摯為電磁感應現(xiàn)象。具體來說，閉合電路的一部分導體，做切割磁感線的運動時，就會產(chǎn)生電流，我們把這種現(xiàn)象叫電磁感應，導體中所產(chǎn)生的電流稱為感應電流。

　　法拉第電磁感應定律概念

　　基于電磁感應現(xiàn)象，大家開始探究感應電動勢大小到底怎么?法拉第對此進行了總結(jié)并得到了結(jié)論。感應電動勢的大小由法拉第電磁感應定律確定，電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。公式：E= -n(dΦ)/(dt)。對動生的情況，還可用E=BLV來求。

　　電動勢的方向可以通過楞次定律來判定。高中物理wuli.in楞次定律指出：感應電流的磁場要阻礙原磁通的變化。對于動生電動勢，同學們也可用右手定則判斷感應電流的方向，也就找出了感應電動勢的方向。需要注意的是，楞次定律的應用更廣，其核心在”阻礙”二字上。

　　感應電動勢的大小公式

　　(1)E=n*ΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律，E：感應電動勢(V)，n：感應線圈匝數(shù)，ΔΦ，Δt磁通量的變化率}

　　(2)E=BLVsinA(切割磁感線運動) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行，但可以不和磁感線垂直，其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L：有效長度(m)}

　　(3)Em=nBSω(交流發(fā)電機較大的感應電動勢){Em：感應電動勢峰值}

　　(4)E=B(L^2)ω/2(導體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割)其中ω：角速度(rad/s)，V：速度(m/s)

　　電磁感應現(xiàn)象是電磁學中較重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，對其本質(zhì)的深入研究所揭示的電、磁場之間的聯(lián)系，對麥克斯韋電磁場理論的建立具有重大意義。電磁感應現(xiàn)象在電工技術(shù)、電技術(shù)以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。

　　電磁感應與靜電感應的關(guān)系

　　電磁感應現(xiàn)象不應與靜電感應混淆。電磁感應將電動勢與通過電路的磁通量聯(lián)系起來，而靜電感應則是使用另一帶電荷的物體使物體產(chǎn)生電荷的方法。

　　●電流的磁效應：

　　把一根導線平行地放在磁場上方，給導線通電時，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這個現(xiàn)象稱為電流的磁效應。

　　電流磁效應現(xiàn)象：

　　磁鐵對通電導線的作用，磁鐵會對通電導線產(chǎn)生力的作用，使導體棒偏轉(zhuǎn)。電流和電流間的相互作用，有相互平行而且距離較近的兩條導線，當導線中分別通以方向相同和方向相反的電流時，觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是：同向電流相吸，異向電流相斥。

　　●電磁感應發(fā)現(xiàn)的意義：

　�、匐姶鸥袘陌l(fā)現(xiàn)使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加完善，宣告了電磁學作為一門統(tǒng)一學科的誕生。

　�、陔姶鸥袘陌l(fā)現(xiàn)使人們找到了磁生電的條件，開辟了人類的電器化時代。

　�、垭姶鸥袘F(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，推動了經(jīng)濟和社會的發(fā)展，也體現(xiàn)了自然規(guī)律的和諧的對稱美。

　　●對電磁感應的理解：

　　電和磁之間有著必然的聯(lián)系，電能生磁，磁也一定能夠生電，但磁生電是有條件的，只有變化的磁場或相對位置的變化才能產(chǎn)生感應電流，磁生電表現(xiàn)為磁場的“變化”和“運動”。

　　引起電流的原因概括為五類：

　�、僮兓碾娏�。

　　②變化的磁場。

　　③運動的恒定電流。

　�、苓\動的磁場。

　�、菰诖艌鲋羞\動的導體。

　　●磁通量：

　　閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積叫磁通量，即Φ，θ為磁感線與線圈平面的夾角。

　　對磁通量Φ的說明：

　　雖然閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應強度的乘積叫磁通量，但是當磁場與閉合電路的面積不垂直時，磁感應強度也有垂直閉合電路的分量磁感應強度垂直閉合電路面積的分量。

　　●產(chǎn)生感應電流的條件：

　　一是電路閉合。

　　二是磁通量變化。

　　●楞次定律：

　　內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

　　●楞次定律的理解：

　�、俑袘娏鞯拇艌霾灰欢ㄅc原磁場方向相反，只是在原磁場的磁通量增大時兩者才相反;在磁通量減小時，兩者是同樣。

　�、�“阻礙”并不是“阻止”如原磁通量要增加，感應電流的磁場只能“阻礙”其增加，而不能阻止其增加，即原磁通量還是要增加。

　�、鄱杀旧聿]有直接給定感應電流的方向，只是給定感應電流的磁場與原磁場間存在“阻礙”關(guān)系，要注意區(qū)分這兩個磁場及其間的相互關(guān)系。

　　●應用楞次定律判斷感應電流方向的步驟：

　�、倜鞔_所研究的閉合回路。

　�、谂袛嘣艌龇较颉�

　�、叟袛嚅]合回路內(nèi)原磁場的磁通量變化。

　�、芤罁�(jù)楞次定律判斷感應電流的磁場方向。

　　利用安培定則(右手螺旋定則)根據(jù)感應電流的磁場方向，判斷出感應電流方向。

　　●右手定則：

　　內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在一個平面內(nèi)讓磁感線從手心進入，并使拇指指向?qū)Ь€運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電流的方向。

　　●楞次定律與右手定則的關(guān)系：

　　導體運動切割磁感線產(chǎn)生感應電流是磁通量發(fā)生變化引起感應電流的特例，所以判斷感應電流方向的右手定則也是楞次定律的特例能用右手定則判斷的，一定也能用楞次定律判斷，只是不少情況下不如右手定則來得方便簡單。反過來，用楞次定律能判斷的，并不是用右手定則都能判斷出來。

　　注意適用范圍：

　�、倮愦味煽蓱糜谟纱磐孔兓鸶袘娏鞯母鞣N情況，右手定則只適用于一段導體在磁場中切割磁感線運動的情況，導體不動時不能用。

　　②注意研究對象：楞次定律研究的是整個閉合電路，右手定則研究的是閉合電路的一部分即一段導體做切割磁感線運動。

　　●感應電動勢：

　　在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應電動勢，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于電源。

　　●法拉第電磁感應定律：

　　內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，與磁通量和磁通量的變化量沒有關(guān)系。

　　公式：

　　●反電動勢：

　　定義：電動機轉(zhuǎn)動時，線圈中也會產(chǎn)生感應電動勢，這個電動勢總要削弱電源電動勢的作用，我們把這個電動勢稱為反電動勢。

　　●電磁感應規(guī)律的應用：

　　感生電動勢的產(chǎn)生由感應電場使導體產(chǎn)生的電動勢叫感生電動勢，感生電動勢在電路中的作用就是充當電源，其電路就是內(nèi)電路，當它與外電路連接后就會對外電路供電變化的磁場在閉合導體所在空間產(chǎn)生電場，導體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感應電流，或者說導體中產(chǎn)生了感應電動勢，由此可見，感生電場就相當于電源內(nèi)部的所謂的非靜電力，對電荷產(chǎn)生力的作用。

　　●感生電場的應用：

　　電子感應加速器是應用感生電場對電子的作用來加速電子的一種裝置，主要用于核反應研究。

　　●互感和自感：

　　互感現(xiàn)象：兩個線圈之間并沒有導線相連，但當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢，這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。

　　●對互感的三點理解：

　�、佟⒒ジ鞋F(xiàn)象是一種常見的電磁感應現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。

　　②、互感現(xiàn)象可以把能量由一個電路傳到另一個電路，變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。

　　③、在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要求設(shè)法減小電路間的互感。

　　自感現(xiàn)象：由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。

　　互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應現(xiàn)象，不僅僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間，由于是一種電磁感應現(xiàn)象，所以可以用安培定則、楞次定律去分析。

　　自感電流的方向可用楞次定律判斷，當導體中電流增加時，自感電流的方向與原來的方向相反;當電流減小時，自感電流的方向與原來電流的方向相同，在分析自感現(xiàn)象時，除了要定性分析通電和斷電自感現(xiàn)象外，還應半定量地分析電路中的電流變化，分析時主要抓住通過自感線圈的電流不能突變這一特點，其次是要注意電路結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定和不穩(wěn)定時的變化。

　　●渦流：

　　把塊狀的金屬放在變化的磁場中，或者讓它在磁場中運動時金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應電流，這種電流在金屬塊內(nèi)組成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫做渦流。整塊金屬電阻很小，所以渦流常常很大。

　　●渦流的熱效應：

　　線圈接入反復變化的電流，某段時間內(nèi)，若電流變大，則其磁場變強，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場激發(fā)出感生電場，導體可以看成是由許多閉合線圈組成的，在感生電場作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應電流，由于導體存在電阻，當電流在導體中流動時，就會產(chǎn)生電熱，這就是渦流的熱效應。

　　●電磁阻尼和電磁驅(qū)動：

　　電磁阻尼：導體與磁場相對運動時，感應電流受到的安培力總是阻礙它們的相對運動，利用安培力阻礙導體與磁場間的相對運動就是電磁阻尼，磁電式儀表的指針能夠很快停下，就是利用了電磁阻尼。

　　電磁驅(qū)動：導體與磁場相對運動時，感應電流受到的安培力總是阻礙它們的相對運動，應該知道安培力阻礙磁場與導體的相對運動的方式是多種多樣的，當磁場以某種方式運動時導體中的安培力為阻礙導體與磁場間的相對運動使導體跟著磁場動起來(跟著轉(zhuǎn)動)，這就是電磁驅(qū)動。

　　●電磁驅(qū)動與磁懸浮列車：

　　磁懸浮列車是利用超導體產(chǎn)生抗磁作用使列車向上浮起而離開軌道，利用周期性地變換磁極方向產(chǎn)生運動的磁場，從而使車獲得推動力，磁懸浮列車是目前世界上技術(shù)優(yōu)先進、已經(jīng)投入使用階段的新型列車，具有的優(yōu)點有：

　　①速度高。

　　②安全、平衡、舒適。

　�、哿熊嚺c軌道間沖擊小，壽命長，節(jié)能。

　　④基本上無噪音和空氣污染。

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