专题四电路与电磁感应第2讲电磁感应 交流电

1、目录目录 第第2讲电磁感应交流电讲电磁感应交流电 目目录录 热点串讲深度剖析热点串讲深度剖析 知能演练高分跨栏知能演练高分跨栏 审题示例规范答题审题示例规范答题 目录目录 热点一热点一 电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 热 点 串 讲 深 度 剖 析热 点 串 讲 深 度 剖 析 1解决图象问题的一般步骤解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类；明确图象的种类； (2)分析电磁感应的具体过程；分析电磁感应的具体过程； (3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系；用右手定则或楞次定律确定方向对应关系； (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律结合法拉第电磁感应定律、欧姆定

2、律、牛顿运动定律 等规律写出函数关系式；等规律写出函数关系式； 目录目录 (5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、 截距等；截距等； (6)画图象或判断图象画图象或判断图象 2分析图象问题时应注意的问题分析图象问题时应注意的问题 (1)图象中两个坐标轴及纵坐标的正负各代表什么意义；图象中两个坐标轴及纵坐标的正负各代表什么意义； (2)画图象时应注意初始状态如何以及正方向的选取；画图象时应注意初始状态如何以及正方向的选取； (3)图象横轴、纵轴截距及图线斜率的物理意义图象横轴、纵轴截距及图线斜率的物理意义 目录目录 例例1 (2012

3、高考福建卷高考福建卷)如图如图421，一圆形闭合铜环，一圆形闭合铜环 由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁， 铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合若取铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合若取 磁铁中心磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则轴，则 图图422中最能正确反映环中感应电流中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标随环心位置坐标x 变化的关系图象是变化的关系图象是() 图图421 目录目录 图图422 目录目录 【自主解答自主解答】闭合铜环在下落过程中穿过铜环的

4、磁场方闭合铜环在下落过程中穿过铜环的磁场方 向始终向上，磁通量先增加后减小，由楞次定律可判断感向始终向上，磁通量先增加后减小，由楞次定律可判断感 应电流的方向要发生变化，应电流的方向要发生变化，D项错误；因穿过闭合铜环的项错误；因穿过闭合铜环的 磁通量的变化率不是均匀变化，所以感应电流随磁通量的变化率不是均匀变化，所以感应电流随x的变化关的变化关 系不可能是线性关系，系不可能是线性关系，A项错误；铜环由静止开始下落，项错误；铜环由静止开始下落， 速度较小，所以穿过铜环的磁通量的变化率较小，产生的速度较小，所以穿过铜环的磁通量的变化率较小，产生的 感应电流的最大值较小，过感应电流的最大值较小，过

5、O点后，铜环的速度增大，磁点后，铜环的速度增大，磁 通量的变化率较大，所以感应电流的反向最大值大于正向通量的变化率较大，所以感应电流的反向最大值大于正向 最大值，故最大值，故B项正确，项正确，C项错误项错误 【答案答案】B 目录目录 强化训练强化训练1一矩形线圈位于一随时间一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，变化的匀强磁场内， 磁场方向垂直线圈所在的平面磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面纸面)向里，如图向里，如图423所所 示，以示，以i表示线圈中的感应电流，以图中的线圈上所示方向表示线圈中的感应电流，以图中的线圈上所示方向 的电流为正，则下图中的的电流为正，则下图中的it图象正确的是图象

6、正确的是() 图图423 目录目录 图图424 目录目录 目录目录 热点二热点二 电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题 在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回 路产生感应电动势，该导体或回路相当于电源，该导体或路产生感应电动势，该导体或回路相当于电源，该导体或 回路的电阻相当于内电阻解决电磁感应中的电路问题的回路的电阻相当于内电阻解决电磁感应中的电路问题的 步骤：步骤： 1求出感应电动势求出感应电动势 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小 和方向和方向 (1)当切割

7、磁感线的导体棒匀速运动或磁通量均匀变化时，当切割磁感线的导体棒匀速运动或磁通量均匀变化时， 感应电动势不变，是恒定电流的问题；感应电动势不变，是恒定电流的问题； 目录目录 (2)当切割磁感线的导体棒变速运动或磁通量非均匀变化时当切割磁感线的导体棒变速运动或磁通量非均匀变化时, 感应电动势变化，是变化电流的问题感应电动势变化，是变化电流的问题 2画出等效电路画出等效电路 对整个回路进行分析，确定哪一部分是电源，哪一部分是对整个回路进行分析，确定哪一部分是电源，哪一部分是 负载以及负载间的连接关系负载以及负载间的连接关系 3根据闭合电路欧姆定律，串、并联电路的特点，电功率根据闭合电路欧姆定律，串、

8、并联电路的特点，电功率 公式、焦耳定律以及能量转化及守恒定律，列方程求解公式、焦耳定律以及能量转化及守恒定律，列方程求解 目录目录 例例2 图图425 目录目录 目录目录 目录目录 目录目录 目录目录 图图427 【答案答案】(1)4.910 2 V电流方向为 电流方向为ba(2)见自主解见自主解 答答(3)见自主解答见自主解答 目录目录 强化训练强化训练2如图如图428所示，垂直纸面的正方形匀强磁场所示，垂直纸面的正方形匀强磁场 区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正 方形导体框方形导体框abcd，现将导体框分别以，现将导体框分别以3v、 v的速度朝左、右两个方

9、向匀速拉出磁的速度朝左、右两个方向匀速拉出磁 场，则导体框分别从左、右两个方向场，则导体框分别从左、右两个方向 移出磁场的过程中移出磁场的过程中() A导体框所产生的感应电动势大小之比为导体框所产生的感应电动势大小之比为11 B导体框所产生的感应电动势大小之比为导体框所产生的感应电动势大小之比为31 C导体框导体框ad边两端电势差之比为边两端电势差之比为11 D导体框导体框ad边两端电势差之比为边两端电势差之比为91 图图428 目录目录 目录目录 热点三热点三 交变电路综合分析交变电路综合分析 目录目录 2交变电流瞬时值表达式书写的基本思路交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 (1)根据已知图

10、象或由公式根据已知图象或由公式EmNBS求出相应峰值求出相应峰值 (2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式 线圈从中性面开始计时，函数表达式为线圈从中性面开始计时，函数表达式为iImsint. 线圈从垂直中性面开始计时，函数表达式为线圈从垂直中性面开始计时，函数表达式为iImcost. 目录目录 (2012高考安徽卷高考安徽卷)如图如图429甲是交流发电机模型甲是交流发电机模型 示意图在磁感应强度为示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈的匀强磁场中，有一矩形线圈 abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动

11、，由线圈转动，由线圈 引出的导线引出的导线ae和和df分别与两个跟线圈一起绕分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金转动的金 属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑 动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻 R形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线形成闭合电路图乙是线圈的主视图，导线ab和和cd分别分别 用它们的横截面来表示已知用它们的横截面来表示已知ab长度为长度为L1，bc长度为长度为L2， 线圈以恒定角速度线圈以恒定角速度逆时针转动逆时针转动(只考虑单匝线圈只考虑单匝线圈)

12、例例3 目录目录 图图429 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个时刻整个 线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势e1的表达式；的表达式； (2)线圈平面处于与中性面成线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图夹角位置时开始计时，如图 丙所示，试写出丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式的表达式; (3)若线圈电阻为若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳上产生的焦耳 热热(其他电阻均不计其他电阻均不计) 目录目录 目录目录 目录目录 目录目录 图图4211

13、 目录目录 目录目录 热点四热点四 变压器及远距离输电问题变压器及远距离输电问题 目录目录 2原、副线圈中各量的因果关系原、副线圈中各量的因果关系 (1)电压关系：电压关系：U1决定决定U2. (2)电流关系：电流关系：I2决定决定I1. (3)功率关系：功率关系：P2决定决定P1. 3远距离输电远距离输电 (1)问题：电能的损失和电压的损失问题：电能的损失和电压的损失 (2)关键：减少输电线上电能的损失，关键：减少输电线上电能的损失，P损 损 I2R线 线 (3)方法：方法：减小输电导线的电阻；减小输电导线的电阻；提高输电电压，减小提高输电电压，减小 输电电流输电电流 目录目录 例例4 (2

14、012武汉部分重点中学联考武汉部分重点中学联考)某小型水电站的电能某小型水电站的电能 输送示意图如图输送示意图如图4212甲所示，发电机通过升压变压器甲所示，发电机通过升压变压器 和降压变压器向用户供电已知输电线的总电阻为和降压变压器向用户供电已知输电线的总电阻为r ，降，降 压变压器原、副线圈的匝数比为压变压器原、副线圈的匝数比为n3n4n1，降压变压，降压变压 器的副线圈两端电压如图乙所示，降压变压器的副线圈与器的副线圈两端电压如图乙所示，降压变压器的副线圈与 阻值阻值R022 的电阻组成闭合电路若将变压器视为理想的电阻组成闭合电路若将变压器视为理想 变压器，则下列说法正确的是变压器，则下

15、列说法正确的是() 目录目录 图图4212 目录目录 【答案】【答案】BD 目录目录 强化训练强化训练4 如图如图4213所示，有一台交流发电机所示，有一台交流发电机E， 通过理想升压变压器通过理想升压变压器T1和理想降压变压器和理想降压变压器T2向远处用户向远处用户 供电，输电线的总电阻供电，输电线的总电阻R.T1的输入电压和输入功率分别的输入电压和输入功率分别 为为U1和和P1， ，它的输出电压和输出功率分别为 它的输出电压和输出功率分别为U2和和P2；T2的的 输入电压和输入功率分别为输入电压和输入功率分别为U3和和P3，它的输出电压和输，它的输出电压和输 出功率分别为出功率分别为U4和

16、和P4.设设T1的输入电压的输入电压U1一定，当用户消一定，当用户消 耗的电功率变大时，有耗的电功率变大时，有() 图图4213 目录目录 AU2减小，减小，U4变大变大 BU2不变，不变，U3变小变小 CP1变小，变小，P2变小变小 DP2变大，变大，P3变大变大 目录目录 审 题 示 例 规 范 答 题审 题 示 例 规 范 答 题 “杆导轨杆导轨”模型的分析模型的分析 经典案例经典案例 1 图图4214 目录目录 2 4 3 5 目录目录 解题思维导图解题思维导图 运动过程只受重力、支持力、安培力运动过程只受重力、支持力、安培力 金属棒金属棒ab切割磁感线产生感应电流，切割磁感线产生感应电流，ab棒相当于电源棒相当于电源 最大速度的条件：安培力和重力的分量相等最大速度的条件：安培力和重力的分量相等 用平均电流计算用平均电流计算 结合功能关系分析计算结合功能关系分析计算 2 3 4 1 5 目录目录 解题样板解题样板 图图4215 目录目录 目录目录 目录目录 阅卷点评阅卷点评 导体棒运动的动力学分析过程，一般包括导体棒运动的动力学分析过程，一般包括“三个电学方程、三个电学方程、 一个力学方程一个力学方程”三个电学方程为感应电动势的方程、感应三