專(zhuān)題六　電磁感應(yīng)與電路 一、主干知法必記 1.應(yīng)用楞次定律處理電磁感應(yīng)問(wèn)題的常用方法 (1)常規(guī)法:根據(jù)原磁場(chǎng)(方向及磁通量變化情況),應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,利用安培定則判斷出感應(yīng)電流方向,利用左手定則判斷導(dǎo)體受力。 (2)效果法:由楞次定律可知,感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因,根據(jù)“阻礙”的原則,直接對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)做出判斷。 (3)口訣法:即“增反減同,來(lái)拒去留,增縮減擴(kuò)”。 2.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用的三種情況 ①ΔΦ=BΔS,則E=nBΔSΔt。 ②ΔΦ=ΔBS,則E=nΔBSΔt。 ③ΔΦ=Φ末-Φ初,E=nB2S2-B1S1Δt≠nΔBΔSΔt。 (2)在Φ-t圖像中磁通量的變化率ΔΦΔt是圖像上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率,利用斜率和線(xiàn)圈匝數(shù)可以確定該點(diǎn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。 (3)導(dǎo)體垂直切割磁感線(xiàn)時(shí),E=Blv,式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度。 (4)導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感線(xiàn)方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=12Bl2ω。 (5)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q=IΔt=nΔΦR。 3.自感現(xiàn)象 (1)自感電動(dòng)勢(shì):E=LΔIΔt。 (2)斷電自感中,燈泡是否閃亮問(wèn)題 ①通過(guò)燈泡的自感電流大于原電流時(shí),燈泡閃亮。 ②通過(guò)燈泡的自感電流小于或等于原電流時(shí),燈泡不會(huì)閃亮。 4.基本概念 (1)電流:I=qt=UR=nqSv,電阻:R=UI=ρlS。 (2)電功:W=qU=UIt ,電功率:P=UI。 (3)電熱:Q=I2Rt ,熱功率:P=I2R。 5.純電阻電路與非純電阻電路的比較 (1)純電阻電路:W=Q,W=UIt=I2Rt=U2Rt,P=UI=I2R=U2R 。 (2)非純電阻電路:W>Q,W=UIt=I2Rt+W其他,P=UI=I2R+P其他。 6.閉合電路歐姆定律 (1)表達(dá)式:I=ER+r或E=U外+U內(nèi)或E=U外+Ir。 (2)電源的幾個(gè)功率 ①電源的總功率:P總=P出+P內(nèi)=EI=UI+I2r=I2(R+r)=E2R+r。 ②電源內(nèi)部消耗的功率:P內(nèi)=I2r=P總-P出。 ③電源的輸出功率:P出=UI=P總-P內(nèi)=I2R。 (3)電源的效率:η=P出P總=UE=RR+r。 當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大,Pm=E24r,此時(shí)電源效率只有50%。 7.交流電 (1)正弦交流電瞬時(shí)值:e=Em sin ωt或e=Em cos ωt。 (2)正弦交流電有效值和最大值的關(guān)系:E=Em2,I=Im2,U=Um2。 (3)理想變壓器及其關(guān)系式 ①電壓關(guān)系:U1U2=n1n2多個(gè)輸出線(xiàn)圈時(shí)為U1n1=U2n2=U3n3=…。 ②功率關(guān)系:P入=P出(多個(gè)輸出線(xiàn)圈時(shí)為P入=P出1+P出2+…)。 ③電流關(guān)系:I1I2=n2n1(多個(gè)輸出線(xiàn)圈時(shí)為n1I1=n2I2+n3I3+…)。 二、易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)撥 1.將非純電阻電路與純電阻電路的計(jì)算混淆。 2.在變壓器中誤認(rèn)為I1I2=n2n1適用于各種情況。 3.在電損的計(jì)算時(shí)將變壓器兩端電壓U出與電線(xiàn)上分壓U損混淆。 4.在電路的動(dòng)態(tài)分析中,不能正確把握變量和不變量及電路結(jié)構(gòu)各儀表的用途。 5.應(yīng)用公式E=BLv計(jì)算電動(dòng)勢(shì)大小時(shí),不能正確判斷B、L、v方向關(guān)系及有效長(zhǎng)度L。 6.在公式Φ=BS中錯(cuò)誤地認(rèn)為面積越大,磁通量越大。 7.應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向時(shí),誤認(rèn)為“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向”與“原磁場(chǎng)方向”相反。 8.在電磁感應(yīng)的電路問(wèn)題中,將電動(dòng)勢(shì)和路端電壓混淆。 9.誤認(rèn)為含有自感線(xiàn)圈的“斷電自感”中的燈泡都會(huì)“閃亮”一下。 三、保溫訓(xùn)練 1.(教科教材原題)在示波管中,電子槍2 s內(nèi)發(fā)射61013個(gè)電子,則示波管中電流大小約為(　　) A.4.810-6 A B.31013 A C.9.610-6 A D.310-6 A 答案　A 2.(滬科教材改編題)兩只相同的電阻,分別通以正弦波形的交流電和方波形的交流電,兩種交流電的最大值相等,且周期相等(如圖所示)。在正弦波形交流電的一個(gè)周期內(nèi),正弦波形的交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱為Q1,其與方波形交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q2之比Q1∶Q2等于(　　) A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.4∶3 答案　C 3.(滬科教材原題)(多選)如圖所示,P為固定閉合電路的一段導(dǎo)體的橫截面。若使一對(duì)異性磁極相對(duì)P運(yùn)動(dòng),并讓P始終處于磁場(chǎng)中,則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.磁極豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí),P中不產(chǎn)生感應(yīng)電流 B.磁極豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí),P中產(chǎn)生指向紙外的感應(yīng)電流 C.磁極向左運(yùn)動(dòng)時(shí),P中產(chǎn)生指向紙里的感應(yīng)電流 D.磁極向右運(yùn)動(dòng)時(shí),P中產(chǎn)生指向紙里的感應(yīng)電流 答案　AD 4.(多選)在如圖所示的電路中,小燈泡的額定功率和額定電壓分別為0.4 W、2 V,電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V,電源的內(nèi)阻為r且不能忽略,先將單刀雙擲開(kāi)關(guān)扳到a,調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí),電阻箱的阻值R= 4 Ω;再將單刀雙擲開(kāi)關(guān)扳到b,電動(dòng)機(jī)和小燈泡均能正常工作,電動(dòng)機(jī)的額定電壓用UM表示、電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻用rM表示。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.r=1 Ω B.rM=4 Ω C.UM=1 V D.外電路消耗的功率與總功率的比值為1415 答案　AD 5.如圖所示,電路中P、Q是兩個(gè)完全相同的燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線(xiàn)圈,圖中電容器的電容C很大,電源為電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻可忽略的直流電源。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.開(kāi)關(guān)S剛閉合時(shí),燈泡P和燈泡Q一樣亮 B.開(kāi)關(guān)S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后,燈泡P和燈泡Q都一樣亮 C.開(kāi)關(guān)S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后再斷開(kāi),燈泡P立即熄滅,而燈泡Q亮后逐漸熄滅 D.開(kāi)關(guān)S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后,電容器所帶電荷量小于CE 答案　C 6.(多選)如圖甲所示電路中,變壓器為理想變壓器,其原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為5∶1,電壓表和電流表均為理想交流電表,Rt為阻值隨溫度升高而變大的熱敏電阻,R1為定值電阻,若發(fā)電機(jī)向原線(xiàn)圈輸入如圖乙所示的正弦交流電,則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.輸入變壓器原線(xiàn)圈的交流電壓的表達(dá)式為u=362 sin 50πt (V) B.t=0.015 s時(shí),發(fā)電機(jī)的線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直 C.變壓器原、副線(xiàn)圈中的電流之比為1∶5 D.Rt溫度升高時(shí),電流表的示數(shù)變小,電壓表的示數(shù)不變 答案　CD