高三专题复习说课《电磁感应与电路》Word格式.docx

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求解远距离输电的关键是：

熟悉“交流发电机→升压变压器→输电线→降压变压器→用户”这一过程，并画出这一过程的示意图，把需要的物理量都标在图中的相应位置上．以升压变压器的副线圈、输电线、降压变压器的原线圈为回路，利用电路知识分析三者的电压关系和功率关系．

（4）电磁感应中的图象

图象问题的思路与方法：

①图象选择问题：

求解物理图象的选择题可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象．也可用“对照法”，即按照要求画出正确的草图，再与选项对照．解决此类问题关键是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化或物理状态的变化．

②图象分析问题：

定性分析物理图象，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量，弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、不变量和定律作出相应判断．在有关物理图象的定量计算时，要弄清图象所揭示的物理规律及物理量间的函数关系，善于挖掘图象中的隐含条件，明确有关图象所包围的面积、斜率，以及图象的横轴、纵轴的截距所表示的物理意义

（5）电磁感应中的动力学问题

电路：

E＝I（R＋r）或U＝E－Ir

过程分析：

F合＝ma→v→E→I→F安

（6）电磁感应的能量问题

①利用安培力做的功：

对于纯电阻电路，导体棒克服安培力所做的功等于电路上产生的焦耳热，即Q＝－WA.要注意的是，这里Q是指感应电路的整个回路产生的总焦耳热，而不是仅指产生感应电动势的那部分电路产生的焦耳热．

②运用焦耳定律：

Q＝I2Rt，公式中的电流I若非恒定电流，则要代入电流的有效值；

③利用能量守恒定律，其他形式能转化为焦耳热：

Q＝E其他

二、近5年高考对本专题的考查情况

2010年

14题考查了U-I图像及电源效率的计算

21题考查了导体切割磁感线时感应电动势的大小比较正负极的判断

2011年

17题考查了理想变压器基本规律的应用

2012年

17题考查了自耦变压器的计算

20题考查了电磁感应中的i-t图像

2013年

16题考查了电磁感应中的v-t图像

2014年

21题考查了理想变压器基本规律及二极管的应用

25题考查了电磁感应结合电路的计算

三、本专题共分两讲。

第一讲：

恒定电流和交变电流（用三课时）

第1课时：

知识点

第2课时：

重点题型及方法

第3课时：

练习

重点落实的知识点：

理想变压器与电路的结合问题、交变电流的产生与描述、理想变压器基本规律的应用

第二讲：

电磁感应规律及其应用（用三课时）

电磁感应中的图象、电磁感应中的动力学问题、电磁感应的能量问题

四、高考对本专题的要求及命题趋势

例1：

（2012年,17题）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为1：

2；

副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；

原线圈电路中接有电压表和电流表。

现闭合开关，灯泡正常发光。

若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（）

A.U＝110V，I＝0.2AB.U＝110V，I＝0.05A

C.U＝110

V，I＝0.2AD.U＝110

V，I＝0.2

A

例2：

（2013年，16题）如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；

在导线框右侧有一宽度为d（d＞L）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。

导线框以某一初速度向右运动，t=0时导线框的的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。

下列v-t图像中，可能正确描述上述过程的是

从以上例题可以看出，高考对本部分内容的考查频率极高，各套试卷均有考查，大部分以选择题的形式出题，多以中档难度以上题目出现.由于电学实验基本上是每套试题的考查热点之一，因此对直流电路的考查频率很低，交流电路基本上是每年考卷中的必考内容，往往以选择题的形式出现，考查的难度不会太大，考查的内容主要是交流电的产生和描述交流电的几个基本物理量及交流电的“四值”、变压器的工作原理以及远距离输电，法拉第电磁感应定律、楞次定律一直是高考命题的热点，且对其考查稳定高考仍将重点考查法拉第电磁感应定律、楞次定律，综合试题还涉及力和运动、能量守恒、电路分析、安培力等知识．主要的题型还是杆＋导轨模型问题、线圈穿越有界磁场问题、电磁感应的图象问题等．5年来，由于本专题知识与现代科技密切相关，因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景，考查同学们运用知识解决实际问题的能力和建模能力．

命题趋势：

预计2015年对交流电路的考查会以描述交流电的几个基本物理量及交流电的“四值”为重点．有时候会以选择题的形式结合变压器及远距离输电问题考查交流电路中的动态变化问题或电路故障问题．

本专题教案：

恒定电流和交变电流

教学目标：

1.掌握直流电路的动态分析问题的两种方法

2.理解交流电的产生和描述方法

3.掌握变压器的基本规律和远距离输电问题分析方法

4.掌握解决交变电流综合问题分析的一般思路

教学过程

1．纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较

（1）纯电阻电路：

电功W＝UIt，电功率P＝UI，且电功全部转化为电热，有W＝Q＝UIt＝

t＝I2Rt，P＝UI＝

＝I2R.

（2）非纯电阻电路：

电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功率P热＝I2R，电功率大于电热功率，即W>

Q，故求电功、电功率只能用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝I2Rt、P热＝I2R.

2．电源的功率和效率

（1）电源的几个功率

①电源的总功率：

P总＝EI

②电源内部消耗的功率：

P内＝I2r

③电源的输出功率：

P出＝UI＝P总－P内

（2）电源的效率η＝

×

100%＝

100%

3．交流电的“四值”

（1）最大值Em＝NBSω.

（2）瞬时值e＝NBSωsin_ωt.

（3）有效值：

正弦式交流电的有效值E＝

；

非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值．

（4）平均值：

＝n

，常用来计算通过电路的电荷量．

4．理想变压器的基本关系式

（1）功率关系：

P入＝P出．

（2）电压关系：

＝

.

（3）电流关系：

只有一个副线圈时

直流电路动态分析方法

（1）程序法：

基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况．

（2）结论法——“并同串反”：

“并同”：

指某一电阻增大（减小）时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大（减小）．

“串反”：

指某一电阻增大（减小）时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小（增大）．

例1　（单选）如图1所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等．当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（　　）

图1

A．R3上消耗的功率逐渐增大

B．电流表读数减小，电压表读数增大

C．电源的输出功率逐渐增大

D．质点P将向上运动

本题主要考查了直流电路的动态分析问题

总结：

直流电路的动态分析问题的两种方法：

程序分析法、利用结论“串反并同”法

例2　如图3甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为r＝2Ω矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接，右侧电路中滑动变阻器R的最大阻值为R0＝

Ω，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1＝R0、R2＝

，其他电阻不计．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关S，线圈转动过程中理想交流电压表示数是10V，图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图象，则下列说法正确的是（　　）

A．电阻R2上的热功率为

W

B．0.02s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零

C．线圈产生的e随时间t变化的规律是

e＝10

cos100πt（V）

D．线圈开始转动到t＝

s的过程中，通过R1的电荷量为

C

本题主要考查了交流电的产生和描述

1.线圈通过中性面时的特点

（1）穿过线圈的磁通量最大；

（2）线圈中的感应电动势为零；

（3）线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．

2．交流电“四值”的应用

（1）最大值：

分析电容器的耐压值；

（2）瞬时值：

计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；

电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；

计算通过电路截面的电荷量．

例3　如图5为学校配电房向各个教室的供电示意图，T为理想变压器，V1、A1为监控市电供电端的电压表和电流表，V2、A2为监控校内变压器的输出电压表和电流表，R1、R2为教室的负载电阻，V3、A3为教室内的监控电压表和电流表，配电房和教室间有相当长的一段距离，则当开关S闭合时（　　）

图5

A．电流表A1、A2和A3的示数都变大

B．只有电流表A1的示数变大

C．电压表V3的示数变小

D．电压表V2和V3的示数都变小

本题主要考查了变压器和远距离输电问题

理想变压器动态分析的两种情况

1．负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．

2．匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．

不论哪种情况，要注意两点：

一、根据题意分清变量和不变量；

二、弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；

对电流、电功（率）而言，输出决定输入．

例4　如图7甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表．内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（　　）

A．电压表的示数为10V

B．0.01s时发电机线圈平面与磁场方向垂直

C．若P的位置向上移动、R的大小不变时，电流表读数将减小

D．若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍

本题主要考查了交变电流的综合问题分析

交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下两点：

1．分清交流电路“四值”的不同计算方法和物理意义．

2．学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中．

电磁感应规律及其应用

1.理解楞次定律和法拉第电磁感应定律的内容并会进行应用

2.学会分析并解决电磁感应图象问题的一般方法

3.掌握电磁感应中的动力学问题的分析思路

1．楞次定律中“阻碍”的表现

（1）阻碍磁通量的变化（增反减同）．

（2）阻碍物体间的相对运动（来拒去留）．

（3）阻碍原电流的变化（自感现象）．

2．感应电动势的计算

（1）法拉第电磁感应定律：

E＝n

，常用于计算平均电动势．

①若B变，而S不变，则E＝n

S；

②若S变，而B不变，则E＝nB

（2）导体棒垂直切割磁感线：

E＝Blv，主要用于求电动势的瞬时值．

（3）如图1所示，导体棒Oa围绕棒的一端O在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线，产生的电动势E＝

Bl2ω.

3．感应电荷量的计算

回路中发生磁通量变化时，在Δt时间内迁移的电荷量（感应电荷量）为q＝I·

Δt＝

·

Δt＝n

.可见，q仅由回路电阻R和磁通量的变化量ΔΦ决定，与发生磁通量变化的时间Δt无关．

4．电磁感应电路中产生的焦耳热

当电路中电流恒定时，可用焦耳定律计算；

当电路中电流变化时，则用功能关系或能量守恒定律计算．

解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”，即：

先作“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；

接着进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力；

然后是“力”的分析——分析研究对象（通常是金属棒、导体、线圈等）的受力情况，尤其注意其所受的安培力；

接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；

最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中，其能量转化和守恒的关系．

例1　（双选）如图2甲所示，螺线管匝数n＝1000匝，横截面积S＝10cm2，螺线管导线电阻r＝1Ω，电阻R＝4Ω，磁感应强度B的B－t图象如图乙所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（　　）

图2

A．通过电阻R的电流是交变电流

B．感应电流的大小保持不变

C．电阻R两端的电压为6V

D．C点的电势为4.8V

本题主要考查了楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

1.法拉第电磁感应定律E＝n

，常有两种特殊情况，即E＝n

S和E＝nB

，其中

是B－t图象中图线的斜率，若斜率不变则感应电动势是恒定不变的．

2．楞次定律中的“阻碍”有三层含义：

阻碍磁通量的变化；

阻碍物体间的相对运动；

阻碍原电流的变化．要注意灵活应用．

例2　（单选）（2014·

新课标Ⅰ·

18）如图4（a），线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（　　）

图4

本题主要考查了电磁感应图象问题的分析

对于电磁感应图象问题的分析要注意以下三个方面：

（1）注意初始时刻的特征，如初始时刻感应电流是否为零，感应电流的方向如何．

（2）注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应．

（3）注意观察图象的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程对应

例3　如图6甲所示，电流传感器（相当于一只理想电流表）能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I－t图象．电阻不计的足够长光滑平行金属轨道宽L＝1.0m，与水平面的夹角θ＝37°

.轨道上端连接阻值R＝1.0Ω的定值电阻，金属杆MN长与轨道宽相等，其电阻r＝0.50Ω、质量m＝0.02kg.在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让金属杆从图示位置由静止开始释放，杆在整个运动过程中与轨道垂直，此后计算机屏幕上显示出如图乙所示的I－t图象．重力加速度g＝10m/s2，sin37°

＝0.6，cos37°

＝0.8，试求：

图6

（1）t＝1.2s时电阻R的热功率；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；

（3）t＝1.2s时金属杆的速度大小和加速度大小．

本题主要考查了电磁感应中的动力学问题分析

电磁感应与动力学问题的解题策略

在此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约，解决问题前要建立“动—电—动”的思维顺序，可概括为：

（1）找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向．

（2）根据等效电路图，求解回路中的电流．

（3）分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的电流的影响，最后定性分析导体棒最终的运动情况．

（4）列牛顿第二定律或平衡方程求解．