
高中物理新教材特點分析
(一)趣味性強,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 在新時代教育制度的改革深化下,學(xué)生對于物理課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣可以帶動學(xué)生不斷地進行探究。物理課程教學(xué)引入趣味性較高的新教材內(nèi)容,充實物理課堂,引入信息技術(shù),利用多媒體等新時代信息化的教學(xué)手段,利用更加直觀、動態(tài)化的、可觀察的教學(xué)手段,向?qū)W生們展示物理教學(xué)課程當(dāng)中那些抽象的知識點,不斷地吸引學(xué)生們的好奇心與興趣力,讓學(xué)生在物理課堂上能夠充分感受到物理的魅力所在。(二)實踐性高,高效落實理論學(xué)習(xí) 在現(xiàn)代化教育課程的背景之下,新課程改革理念越來越融入生活與學(xué)習(xí)的方方面面,新教材逐步的顯現(xiàn)出強大影響力。(三)靈活性強,助力課程目標(biāo)達成 隨著教育制度體系的改革,通過新時代新教材內(nèi)容的融入,教師不斷地革新教學(xué)手段,整合線上以及線下的教育資源內(nèi)容,可以為物理課堂增添新的活力與生機。
3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用
第十三章 電磁感應(yīng)與電磁波初步
1.知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.通過實驗探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件.3.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用.
SHULIJIAOCAI HANGSHIJICHU
一、劃時代的發(fā)現(xiàn)1.“電生磁”的發(fā)現(xiàn)1820年,丹麥物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng).2.“磁生電”的發(fā)現(xiàn)1831年,英國物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象.3.電磁感應(yīng)法拉第把他發(fā)現(xiàn)的磁生電的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫作 .
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1.實驗:探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件探究一:如圖1甲實驗中,讓導(dǎo)體棒在磁場中保持相對靜止時或者平行于磁場運動時,無論磁場多強,閉合回路中都 電流,當(dāng)導(dǎo)體ab做 運動時,閉合回路中有電流產(chǎn)生.
探究二:如圖乙,當(dāng)線圈A的電流不變時,線圈B所在的回路中 電流產(chǎn)生;當(dāng)線圈A的電流 時,線圈B所在回路中就有了電流.
2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的 時,閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流.
三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用生產(chǎn)、生活中廣泛使用的變壓器、 等都是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的.
1.判斷下列說法的正誤.(1)只要閉合電路內(nèi)有磁通量,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.( )(2)穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時,線圈內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生.( )(3)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時,電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流.( )(4)不論電路是否閉合,只要電路中磁通量發(fā)生變化,電路中就有感應(yīng)電流.( )
2.如圖2所示,條形磁體A沿豎直方向插入線圈B的過程中,電流表G的指針 (選填“不偏轉(zhuǎn)”或“偏轉(zhuǎn)”);若條形磁體A在線圈B中保持不動,電流表G的指針 (選填“不偏轉(zhuǎn)”或“偏轉(zhuǎn)”).
TANJIUZHONGDIAN TISHENGSUYANG
磁通量的變化大致可分為以下幾種情況:(1)磁感應(yīng)強度B不變,有效面積S發(fā)生變化.如圖3(a)所示.(2)面積S不變,磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化.如圖(b)所示.(3)磁感應(yīng)強度B和面積S都不變,它們之間的夾角發(fā)生變化.如圖(c)所示.
例1 如圖4所示,一環(huán)形線圈沿條形磁體的軸線,從磁體N極的左側(cè)A點運動到磁體S極的右側(cè)B點,A、B兩點關(guān)于磁體的中心對稱,則在此過程中,穿過環(huán)形線圈的磁通量將A.先增大,后減小B.先減小,后增大C.先增大,后減小、再增大,再減小D.先減小,后增大、再減小,再增大
針對訓(xùn)練1 如圖5所示,通電直導(dǎo)線右邊有一個矩形線框,線框平面與直導(dǎo)線共面,若使線框逐漸遠離(平動)通電導(dǎo)線,則穿過線框的磁通量將A.逐漸增大 B.逐漸減小C.保持不變 D.不能確定
解析 線框遠離導(dǎo)線時,穿過線框的磁感應(yīng)強度減小,線框的面積不變,所以穿過線框的磁通量減小.
二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
1.實驗:探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件(1)實驗一:如圖6所示,導(dǎo)體棒AB做切割磁感線運動時,線路中 電流產(chǎn)生,而導(dǎo)體棒AB順著磁感線運動時,線路中 電流產(chǎn)生.(均選填“有”或“無”)
(2)實驗二:如圖7所示,當(dāng)條形磁體插入或拔出線圈時,線圈中 電流產(chǎn)生,但條形磁體在線圈中靜止不動時,線圈中 電流產(chǎn)生.(均選填“有”或“無”)
(3)實驗三:如圖8所示,將小線圈A插入大線圈B中不動,當(dāng)開關(guān)S閉合或斷開時,電流表中 電流通過;若開關(guān)S一直閉合,當(dāng)改變滑動變阻器的阻值時,電流表中 電流通過;而開關(guān)S一直閉合,滑動變阻器的滑動觸頭不動時,電流表中 電流通過.(均選填“有”或“無”)
(4)歸納總結(jié):實驗一中:導(dǎo)體棒做切割磁感線運動,回路的有效面積發(fā)生變化,從而引起了磁通量的變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流.實驗二中:磁體插入或拔出線圈時,線圈中的磁場發(fā)生變化,從而引起了磁通量的變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流.實驗三中:開關(guān)閉合、斷開或滑動變阻器的滑動觸頭移動時,小線圈A中電流變化,從而引起穿過大線圈B的磁通量變化,產(chǎn)生了感應(yīng)電流.三個實驗共同特點是:產(chǎn)生感應(yīng)電流時閉合回路的磁通量都發(fā)生了變化.
2.感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的理解不論什么情況,只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個條件,就必然會產(chǎn)生感應(yīng)電流;反之,只要產(chǎn)生了感應(yīng)電流,那么電路一定是閉合的,且穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化.
例2 如圖9為研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置.下列哪種情況下電流表指針不會偏轉(zhuǎn)A.閉合開關(guān)的瞬間B.閉合開關(guān)后,電路中電流穩(wěn)定時C.閉合開關(guān)后,移動滑動變阻器的滑片時D.閉合開關(guān)后,把線圈A從線圈B中拉出時
解析 電流表指針不偏轉(zhuǎn),說明電流表與B線圈組成的電路中無電流,根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,只需要分析B線圈中磁通量是否變化即可.閉合開關(guān)時,電路中的電流從無到有,A中的磁場從無到有,故穿過B的
磁通量發(fā)生變化,電流表中有電流流過;當(dāng)電路中電流穩(wěn)定時,穿過B的磁通量不再發(fā)生變化,電流表中無電流流過;移動滑動變阻器的滑片時,會造成A中電流大小變化,能引起B(yǎng)的磁通量變化,電流表中有電流流過;把線圈A從線圈B中拉出時,穿過B的磁通量減少,電流表中有電流流過.故只有選項B符合要求.
針對訓(xùn)練2 某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗,將電流計、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖10所示的實驗電路.當(dāng)他接通、斷開開關(guān)時,電流計的指針都沒有偏轉(zhuǎn),其原因是A.開關(guān)位置接錯B.電流計的正、負接線柱接反C.線圈B的接頭3、4接反D.蓄電池的正、負極接反
解析 題圖中的開關(guān)不能控制含有電源的電路的通斷,而本實驗的目的是研究在電流通斷的瞬間,線圈B中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流,故開關(guān)應(yīng)接在線圈A所在的回路中.
例3 (多選)下圖中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是
解析 A選項中,電路沒有閉合,無感應(yīng)電流;B選項中,面積增大,通過閉合電路的磁通量增大,有感應(yīng)電流;C選項中,穿過圓環(huán)的磁感線相互抵消,磁通量恒為零,無感應(yīng)電流;D選項中,穿過閉合電路的磁通量減小,有感應(yīng)電流.
判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的技巧1.電路閉合和磁通量發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個條件,二者缺一不可.2.磁通量發(fā)生變化,其主要內(nèi)涵體現(xiàn)在“變化”上,磁通量很大,若沒有變化,也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流.若開始時磁通量雖然是零,但是磁通量是變化的,仍然可以產(chǎn)生感應(yīng)電流.
針對訓(xùn)練3 (多選)如圖11所示裝置,在下列各種情況中,能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)圓形閉合線圈A中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是A.開關(guān)S閉合的瞬間B.開關(guān)S閉合后,電路中電流穩(wěn)定時C.開關(guān)S閉合后,滑動變阻器滑片滑動的瞬間D.開關(guān)S斷開的瞬間
針對訓(xùn)練4 在選項圖所示的條件下,閉合矩形線圈能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(磁場范圍足夠大)
解析 A項圖中,因為線圈平面平行于磁感線,在以O(shè)O′為軸轉(zhuǎn)動的過程中,線圈平面始終與磁感線平行,穿過線圈的磁通量始終為零,所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生,A錯誤;B項圖中,線圈平面也與磁感線平行,穿過線圈的磁通量為零,豎直向上運動過程中,線圈平面始終與磁感線平行,磁通量始終為零,故無感應(yīng)電流產(chǎn)生,B錯誤;
C項圖中,盡管線圈在轉(zhuǎn)動,B始終垂直于S,且B與S都不變,所以Φ=BS始終不變,則線圈中無感應(yīng)電流,C錯誤;D項圖中,圖示狀態(tài)Φ=0,當(dāng)轉(zhuǎn)過90°時Φ=BS,所以轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量在不斷地變化,因此轉(zhuǎn)動過程中線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,D正確.
KE SHI DUI DIAN LIAN
考點一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及認識1.首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理學(xué)家分別是A.安培和法拉第 B.法拉第和楞次C.奧斯特和安培 D.奧斯特和法拉第
解析 1820年,丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng);1831年,英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,選項D正確.
2.在法拉第時代,下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中,能觀察到感應(yīng)電流的是A.將繞在條形磁體上的線圈與電流表組成閉合回路,然后觀察電流表示 數(shù)的變化B.在通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,一段時間后觀察電流表 示數(shù)的變化C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形 磁體后,再到相鄰房間去觀察電流表示數(shù)的變化D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或 斷電的瞬間,觀察電流表示數(shù)的變化
解析 同時滿足電路閉合和穿過電路的磁通量發(fā)生變化這兩個條件,電路中才會產(chǎn)生感應(yīng)電流,A、B選項都不會使電路中的磁通量發(fā)生變化,并不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,故A、B錯誤;條形磁體插入線圈時,雖有短暫電流產(chǎn)生,但未能及時觀察,故C錯誤;在給線圈通電、斷電瞬間,會引起穿過另一線圈的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D正確.
考點二 磁通量變化情況的判斷3.(多選)閉合線圈按如圖所示的方式在磁場中運動,則穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變化的是
解析 A圖中,圖示狀態(tài)Φ=0,轉(zhuǎn)動過程中Φ不斷變化,因此磁通量發(fā)生變化;
B圖中線圈離直導(dǎo)線越遠磁場越弱,磁感線越稀,所以當(dāng)線圈遠離導(dǎo)線時,線圈中磁通量不斷變小;C圖中線圈中的磁通量為零,在向下移動過程中,線圈的磁通量一直為零,磁通量不變;D圖中,隨著線圈的轉(zhuǎn)動,B與S都不變,B又垂直于S,所以Φ=BS始終不變,故A、B正確.
4.如圖1所示,在同一平面內(nèi)有四根彼此絕緣的直導(dǎo)線,分別通有大小相同、方向如圖所示的電流,要使由四根直導(dǎo)線所圍成的面積內(nèi)的磁通量增加,則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線中的電流A.切斷i1 B.切斷i2C.切斷i3 D.切斷i4
解析 根據(jù)安培定則判斷出四根通電直導(dǎo)線中電流在所圍面積內(nèi)的磁場方向,可知只有i4中電流產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外,則要使磁通量增加,應(yīng)切斷i4.
5.如圖2所示,固定的長直導(dǎo)線中通有恒定電流,一矩形線框從abcd位置向右平移到a′b′c′d′位置的過程中,關(guān)于穿過線框的磁通量變化情況,下列敘述正確的是 (線框平行于紙面且與導(dǎo)線相互絕緣)A.一直增加B.一直減少C.先增加后減少D.先增加,再減少到零,然后再增加, 最后再減少
解析 離導(dǎo)線越近,磁場越強,當(dāng)線框從左向右靠近導(dǎo)線的過程中,穿過線框的磁通量增大,當(dāng)線框跨在導(dǎo)線上向右平移時,磁通量減小,當(dāng)導(dǎo)線在線框正中央時,磁通量為零,從該位置向右平移,磁通量增大,當(dāng)線框離開導(dǎo)線向右平移的過程中,磁通量減小,故D正確.
考點三 有無感應(yīng)電流的判斷6.(2020·鳳陽縣二中高二月考)如圖3甲所示為法拉第在研究電磁感應(yīng)時用過的線圈,其工作原理如圖乙所示,則實驗中不會使電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是A.保持開關(guān)閉合B.開關(guān)閉合瞬間C.開關(guān)斷開瞬間D.移動滑動變阻器滑片
解析 開關(guān)閉合狀態(tài)下,線圈中電流恒定,穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化,沒有感應(yīng)電流,電流表指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A正確;當(dāng)開關(guān)閉合的瞬間、開關(guān)斷開的瞬間或者移動滑動變阻器滑片時,線圈中磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),故B、C、D錯誤.
7.(多選)下列情況中都是線框在磁場中做切割磁感線運動,其中線框中有感應(yīng)電流的是
解析 A中導(dǎo)體雖然“切割”了磁感線,但穿過閉合線框的磁通量并沒有發(fā)生變化,沒有感應(yīng)電流.B中線框的一部分導(dǎo)體“切割”了磁感線,穿過線框的磁感線條數(shù)越來越少,線框中有感應(yīng)電流.C中雖然與A近似,但由于是非勻強磁場,運動過程中,穿過線框的磁感線條數(shù)增加,線框中有感應(yīng)電流.D中線框盡管是部分切割,但磁感線條數(shù)不變,無感應(yīng)電流.故選B、C.
8.如圖4所示,矩形線圈與磁場垂直,且一半在勻強磁場內(nèi),一半在勻強磁場外.下述操作中能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是A.以bc為軸轉(zhuǎn)動45°B.以ad為軸轉(zhuǎn)動45°C.將線圈向下平移D.將線圈向上平移
9.(多選) 如圖5所示,水平面內(nèi)有兩條相互垂直且彼此絕緣的通電長直導(dǎo)線,以它們?yōu)樽鴺?biāo)軸構(gòu)成一個平面直角坐標(biāo)系.四個相同的圓形閉合線圈在四個象限內(nèi)完全對稱地放置,兩直導(dǎo)線中的電流大小與變化情況相同,電流方向如圖所示,當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時,四個線圈a、b、c、d中感應(yīng)電流的情況是A.線圈a中有感應(yīng)電流B.線圈b中有感應(yīng)電流C.線圈c中無感應(yīng)電流D.線圈d中無感應(yīng)電流
解析 由安培定則可判斷出兩通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在第Ⅰ象限中方向相同,在第Ⅲ象限中方向也相同,當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時,線圈a、c中磁通量增大,產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項A正確,C錯誤.
利用對稱性和安培定則可判斷出兩通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場在第Ⅱ象限中方向相反,在第Ⅳ象限中方向也相反,且線圈b、d中的磁通量為零,當(dāng)兩直導(dǎo)線中的電流都增大時,線圈b、d中的磁通量仍為零,線圈b、d中無感應(yīng)電流,選項B錯誤,D正確.
10.如圖6所示,一通電螺線管b放在閉合金屬線圈a內(nèi),螺線管的中心線恰好和線圈的一條直徑MN重合.要使線圈a中產(chǎn)生感應(yīng)電流,可采用的方法有A.使螺線管在線圈a所在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動B.使螺線管中的電流發(fā)生變化C.使線圈a以MN為軸轉(zhuǎn)動D.使線圈a以與MN垂直的直徑為軸轉(zhuǎn)動
解析 題圖所示位置,線圈a所在平面與磁感線平行,穿過線圈的磁通量為零,當(dāng)按A、B、C所述方式變化時,磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流;按D所述方式變化時,由于線圈a與磁場夾角變化引起磁通量變化,能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流,故選D.
11.(多選)如圖7所示,在“口”字形閉合鐵芯上繞有一組線圈,線圈與滑動變阻器、電池、開關(guān)構(gòu)成閉合電路,a、b、c、d四個閉合金屬圓環(huán)套在鐵芯上.假定線圈產(chǎn)生的磁感線全部集中在鐵芯內(nèi),當(dāng)滑動變阻器的滑片左右滑動時,能產(chǎn)生感應(yīng)電流的圓環(huán)是A.a環(huán) B.b環(huán)C.c環(huán) D.d環(huán)
解析 滑動變阻器的滑片滑動時,線圈產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化,a、c、d環(huán)內(nèi)的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,而穿過b環(huán)的正、負磁通量相互抵消,凈磁通量始終為零,故沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,A、C、D正確,B錯誤.
12.(多選)在勻強磁場中有兩根平行的金屬導(dǎo)軌,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,導(dǎo)軌上有兩根可沿導(dǎo)軌平動的導(dǎo)體棒ab、cd,兩根導(dǎo)體棒勻速移動的速度大小分別為v1和v2,如圖8所示,則下列情況可以使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是A.ab、cd均向右運動,且v1=v2B.ab、cd均向右運動,且v1>v2C.ab、cd均向左運動,且v1>v2D.ab向右運動,cd向左運動,且v1=v2
解析 ab、cd均向右運動,當(dāng)v1=v2時,閉合回路的磁通量不變,故無感應(yīng)電流產(chǎn)生,A項錯誤;B、D兩項所述情況,閉合回路的磁通量增加,C項所述情況,閉合回路的磁通量減少,均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,故B、C、D正確.
13.如圖9所示,一有界勻強磁場,寬度為d,使一邊長為l的正方形導(dǎo)線框以速度v向右勻速通過磁場區(qū)域,若d>l,則導(dǎo)線框通過磁場過程中,導(dǎo)線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流的時間應(yīng)等于
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