高中物理选修3-2知识点总结.doc

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第四章 电磁感应知识点总结

-可编辑-
1. 两个人物：a.法拉第：磁生电
b.奥斯特：电生磁
2. 感应电流的产生条件:a.闭合电路
b.磁通量发生变化
注意：①产生感应电动势的条件是只具备b
②产生感应电动势的那部分导体相当于电源
③电源内部的电流从负极流向正极
3. 感应电流方向的判定：
（1） 方法一：右手定则
（2） 方法二：楞次定律：（理解四种阻碍）
①阻碍原磁通量的变化（增反减同）
②阻碍导体间的相对运动（来拒去留）
③阻碍原电流的变化（增反减同）
④面积有扩大与缩小的趋势（增缩减扩）
4.感应电动势大小的计算：
（1） 法拉第电磁感应定律：
A、内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
B、表达式：
（2） 磁通量发生变化情况
①B不变，S变，
②S不变，B变，
③B和S同时变，
（3）计算感应电动势的公式
①求平均值：
②求瞬时值：(导线切割类）
③导体棒绕某端点旋转：
5. 感应电流的计算：
瞬时电流：（瞬时切割）
6. 安培力的计算：
瞬时值：
7. 通过截面的电荷量：
注意：求电荷量只能用平均值，而不能用瞬时值
8.自感：
（1）定义：是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
（2） 决定因素：线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，它的自感系数就越大。另外，有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。
（3） 类型：通电自感和断电自感
接通电源的瞬间，灯泡A1较慢地亮起来。
断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗。

（4） 单位：亨利（H）、毫亨（mH)、微亨（）
（5） 涡流及其应用
①定义：变压器在工作时，除了在原副线圈中产生感应电动势外，变化的磁通量也会在哎铁芯中产生感应电流。一般来说，只要空间里有变化的磁通量，其中的导体中就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流
②应用：a.电磁炉b.金属探测器，飞机场火车站安全检查、扫雷、探矿

第五章 交变电流知识点总结
一、交变电流的产生
1、原理：电磁感应
2、两个特殊位置的比较： 中性面：线圈平面与磁感线垂直的平面。
①线圈平面与中性面重合时（S⊥B）：磁通量最大，，e=0，i=0，感应电流方向改变。
②线圈平面平行与磁感线时（S∥B）：=0，最大，e最大，i最大，电流方向不变。
3、穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势、感应电流随时间变化的函数关系总是互余的：
取中性面为计时平面：
磁通量： 电动势表达式：
路端电压： 电流：
角速度、周期、频率、转速关系：
二、表征交变电流的物理量
1、瞬时值、峰值（最大值）、有效值、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

计算线圈某时刻的受力情况
最大值
最大的瞬时值

讨论电容器的击穿电压（耐压值）
有效值
跟交变电流的热效应等效的恒定电流值
对正（余）弦交流电有：，

（1）计算与电流的热效应有关的量（如功、功率、热量）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

计算通过电路截面的电荷量
三、电感和电容对交变电流的作用

电感
电容
对电流的作用
只对交变电流有阻碍作用
直流电不能通过电容器，交流电能通过但有阻碍作用
影响因素
自感系数越大，交流电频率越大，阻碍作用越大，即感抗越大
电容越大，交流电频率越大，阻碍作用越小，即容抗越小
应用
低频扼流圈：通直流、阻交流
高频扼流圈：通低频、阻高频
隔直电容：通交流、隔直流
旁路电容：通高频、阻低频
四.变压器：
1、原、副线圈中的磁通量的变化率相等。
，,，即
2、变压器只变换交流，不变换直流，更不变频。原、副线圈中交流电的频率一样：f1=f2
五、电能输送的中途损失：
（1）功率关系：P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3 （2）输电导线损失的电压：U损=U2-U3=I线R线
（3）输电导线损耗的电功率：
六、变压器工作时的制约关系
（1）电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2=n2U1/n1，可简述为“原制约副”.
（2）电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比（n1/n2）一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1=n2I2/n1，可简述为“副制约原”.
（3）负载制约：①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2=P负1+P负2+…；②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2=P2/U2；③总功率P总=P线+P2.
动态分析问题的思路程序可表示为：

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一、选择题
1.如图所示，当穿过闭合回路的磁通量均匀增加时，内外两金属环中感应电流的方向为(　　)
A．内环逆时针，外环顺时针 B．内环顺时针，外环逆时针
C．内环逆时针，外环逆时针 D．内环顺时针，外环顺时针
2．如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压．在测量完毕后，将电路解体时应(　　)
A．先断开S1　　　　　　 B．先断开S2
C．先拆除电流表 D．先拆除电阻R
3.如图所示，边长为L的正方形闭合导线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁感线的方向垂直．用力将线框分别以速度v1和v2匀速拉出磁场，比较这两个过程，以下判断正确的是(　　)
A．若v1>v2，通过线框导线的电荷量q1>q2 B．若v1>v2，拉力F1>F2
C．若v1＝2v2，拉力作用的功率P1＝2P2 D．若v1＝2v2，拉力所做的功W1＝2W2
4．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为(　　)
A. B．1 C . 2 D．4
5.如图所示边长为L的正方形闭合线框在磁感应强度为B的匀强磁场中，以一条边为轴以角速度ω匀速转动，转轴与B垂直，线圈总电阻为R，导线电阻不计，下列说法正确的是(　　)
A．电压表示数为BL2ω/8 B．电压表示数为BL2ω/8
C．线圈转一周产生热量为πB2L4ω/R D．线圈转一周产生热量为2πB2L4ω/R
6．某电站用11 kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R，现若用变压器将电压升高到330 kV送电，下面哪个选项正确(　　)
A．因I＝，所以输电线上的电流增为原来的30倍 B．因I＝，所以输电线上的电流减为原来的1/30
C．因P＝，所以输电线上损失的功率为原来的900倍
D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的半径减为原来的1/30
8．两金属棒和三根电阻丝如图连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R1R2R3＝123，金属棒电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合的回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合的回路中感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合的回路中感应电流是(　　)
A．0　　　　　　　　　B．3I C．6I D．7I
9．一理想变压器原、副线圈的匝数比为101，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是(　　)
A．副线圈输出电压的频率为50 Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31 V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小
D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
10．如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，处在方向竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，AB间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻，质量为m、长为L且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统．开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AB间R上产生的焦耳热为Q，则(　　)
A．初始时刻棒所受的安培力大小为
B．从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热为
C．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为mv02－2Q
D．当棒再一次回到初始位置时，AB间电阻的热功率为
二、填空题(每题5分，共15分)
11．如图所示，四根金属棒搭成一个井字，它们四个接触点正好组成一个边长为a的正方形．垂直于它们所在的平面，有磁感应强度为B的匀强磁场，假如四根金属棒同时以相同速率v沿垂直棒的方向向外运动，则在由它们围成的正方形回路中，感生电动势与速率之间的关系是__________．
12．金属线圈ABC构成一个等腰直角三角形，腰长为a，绕垂直于纸面通过A的轴在纸面内匀速转动，角速度ω，如图所示．如加上一个垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，则B、A间的电势差UBA＝____________，B、C间的电势差UBC＝__________.
13．某交流发电机，额定输出功率为4000 kW，输出电压为400 V，要用升压变压器将电压升高后向远处送电，所用输电线全部电阻为10 Ω，规定输电过程中损失功率不得超过额定输出功率的10%，所选用的变压器的原、副线圈匝数比不得大于__________．
三、论述计算题
14.如图所示，线圈面积S＝1×10－5m2，匝数n＝100，两端点连接一电容器，其电容C＝20 μF.线圈中磁场的磁感应强度按＝0.1 T/s增加，磁场方向垂直线圈平面向里，那么电容器所带电荷量为多少？电容器的极板a带什么种类的电荷？

15.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 Ω的电阻R相接．求：
(1)S断开时，电压表示数；
(2)开关S合上时，电压表和电流表示数；
(3)为使R正常工作，R的额定电压是多少？
(4)通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？

16．如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V　0.9 W”的字样(传感器可看做是一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω　1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．求：
(1)传感器的电阻和额定电流．
(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？

17．如图甲所示，一对平行光滑的轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.2 m，电阻R＝1.0 Ω；有一导体静止地放在轨道上，与轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下．
现用一外力F沿轨道方向向右拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示，求杆的质量m和加速度a.

第六章 传感器
光敏电阻在光照射下电阻变化的原因：有些物质，例如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。光照越强，光敏电阻阻值越小。
金属导体的电阻随温度的升高而增大，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常明显。
1．光敏电阻
2．热敏电阻和金属热电阻
3．电容式位移传感器
4．力传感器————将力信号转化为电流信号的元件。
5．霍尔元件
霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件。
外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左右两例会形成稳定的电压，被称为霍尔电势差或霍尔电压．（d为薄片的厚度，k为霍尔系数）
1．传感器应用的一般模式
2．传感器应用：
力传感器的应用——电子秤
温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅、测温仪
光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器