2018-2019北京西城區(qū)高三月考物理試題答案解析

2018-10-16 21:30:52 　來源：網(wǎng)絡(luò)整理

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　　2018-2019北京西城區(qū)高三月考物理試題答案解析

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　　高中物理電磁感應(yīng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

　　電磁感應(yīng)現(xiàn)象

　　因磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象我們誠(chéng)摯為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。具體來說，閉合電路的一部分導(dǎo)體，做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流，我們把這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，導(dǎo)體中所產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。

　　法拉第電磁感應(yīng)定律概念

　　基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，大家開始探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小到底怎么?法拉第對(duì)此進(jìn)行了總結(jié)并得到了結(jié)論。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。公式：E= -n(dΦ)/(dt)。對(duì)動(dòng)生的情況，還可用E=BLV來求。

　　電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過楞次定律來判定。高中物理wuli.in楞次定律指出：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)要阻礙原磁通的變化。對(duì)于動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，同學(xué)們也可用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，也就找出了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。需要注意的是，楞次定律的應(yīng)用更廣，其核心在”阻礙”二字上。

　　感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小公式

　　(1)E=n*ΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應(yīng)定律，E：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V)，n：感應(yīng)線圈匝數(shù)，ΔΦ，Δt磁通量的變化率}

　　(2)E=BLVsinA(切割磁感線運(yùn)動(dòng)) E=BLV中的v和L不可以和磁感線平行，但可以不和磁感線垂直，其中sinA為v或L與磁感線的夾角。{L：有效長(zhǎng)度(m)}

　　(3)Em=nBSω(交流發(fā)電機(jī)較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)){Em：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)峰值}

　　(4)E=B(L^2)ω/2(導(dǎo)體一端固定以ω旋轉(zhuǎn)切割)其中ω：角速度(rad/s)，V：速度(m/s)

　　電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中較重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化，對(duì)其本質(zhì)的深入研究所揭示的電、磁場(chǎng)之間的聯(lián)系，對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立具有重大意義。電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電技術(shù)以及電磁測(cè)量等方面都有廣泛的應(yīng)用。

　　電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)的關(guān)系

　　電磁感應(yīng)現(xiàn)象不應(yīng)與靜電感應(yīng)混淆。電磁感應(yīng)將電動(dòng)勢(shì)與通過電路的磁通量聯(lián)系起來，而靜電感應(yīng)則是使用另一帶電荷的物體使物體產(chǎn)生電荷的方法。

　　●電流的磁效應(yīng)：

　　把一根導(dǎo)線平行地放在磁場(chǎng)上方，給導(dǎo)線通電時(shí)，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣。這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。

　　電流磁效應(yīng)現(xiàn)象：

　　磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用，磁鐵會(huì)對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用，使導(dǎo)體棒偏轉(zhuǎn)。電流和電流間的相互作用，有相互平行而且距離較近的兩條導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中分別通以方向相同和方向相反的電流時(shí)，觀察到發(fā)生的現(xiàn)象是：同向電流相吸，異向電流相斥。

　　●電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)的意義：

　　①電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。

　�、陔姶鸥袘�(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們找到了磁生電的條件，開辟了人類的電器化時(shí)代。

　　③電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，也體現(xiàn)了自然規(guī)律的和諧的對(duì)稱美。

　　●對(duì)電磁感應(yīng)的理解：

　　電和磁之間有著必然的聯(lián)系，電能生磁，磁也一定能夠生電，但磁生電是有條件的，只有變化的磁場(chǎng)或相對(duì)位置的變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁生電表現(xiàn)為磁場(chǎng)的“變化”和“運(yùn)動(dòng)”。

　　引起電流的原因概括為五類：

　�、僮兓碾娏鳌�

　�、谧兓拇艌�(chǎng)。

　�、圻\(yùn)動(dòng)的恒定電流。

　　④運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)。

　�、菰诖艌�(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。

　　●磁通量：

　　閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量，即Φ，θ為磁感線與線圈平面的夾角。

　　對(duì)磁通量Φ的說明：

　　雖然閉合電路的面積與垂直穿過它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫磁通量，但是當(dāng)磁場(chǎng)與閉合電路的面積不垂直時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度也有垂直閉合電路的分量磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直閉合電路面積的分量。

　　●產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：

　　一是電路閉合。

　　二是磁通量變化。

　　●楞次定律：

　　內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

　　●楞次定律的理解：

　�、俑袘�(yīng)電流的磁場(chǎng)不一定與原磁場(chǎng)方向相反，只是在原磁場(chǎng)的磁通量增大時(shí)兩者才相反;在磁通量減小時(shí)，兩者是同樣。

　�、�“阻礙”并不是“阻止”如原磁通量要增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)只能“阻礙”其增加，而不能阻止其增加，即原磁通量還是要增加。

　�、鄱杀旧聿]有直接給定感應(yīng)電流的方向，只是給定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)間存在“阻礙”關(guān)系，要注意區(qū)分這兩個(gè)磁場(chǎng)及其間的相互關(guān)系。

　　●應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟：

　�、倜鞔_所研究的閉合回路。

　　②判斷原磁場(chǎng)方向。

　�、叟袛嚅]合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的磁通量變化。

　�、芤罁�(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向。

　　利用安培定則(右手螺旋定則)根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，判斷出感應(yīng)電流方向。

　　●右手定則：

　　內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線從手心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。

　　●楞次定律與右手定則的關(guān)系：

　　導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流是磁通量發(fā)生變化引起感應(yīng)電流的特例，所以判斷感應(yīng)電流方向的右手定則也是楞次定律的特例能用右手定則判斷的，一定也能用楞次定律判斷，只是不少情況下不如右手定則來得方便簡(jiǎn)單。反過來，用楞次定律能判斷的，并不是用右手定則都能判斷出來。

　　注意適用范圍：

　�、倮愦味煽蓱�(yīng)用于由磁通量變化引起感應(yīng)電流的各種情況，右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況，導(dǎo)體不動(dòng)時(shí)不能用。

　�、谧⒁庋芯繉�(duì)象：楞次定律研究的是整個(gè)閉合電路，右手定則研究的是閉合電路的一部分即一段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。

　　●感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：

　　在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。

　　●法拉第電磁感應(yīng)定律：

　　內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，與磁通量和磁通量的變化量沒有關(guān)系。

　　公式：

　　●反電動(dòng)勢(shì)：

　　定義：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用，我們把這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)。

　　●電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用：

　　感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)在電路中的作用就是充當(dāng)電源，其電路就是內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路連接后就會(huì)對(duì)外電路供電變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在空間產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由此可見，感生電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部的所謂的非靜電力，對(duì)電荷產(chǎn)生力的作用。

　　●感生電場(chǎng)的應(yīng)用：

　　電子感應(yīng)加速器是應(yīng)用感生電場(chǎng)對(duì)電子的作用來加速電子的一種裝置，主要用于核反應(yīng)研究。

　　●互感和自感：

　　互感現(xiàn)象：兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。

　　●對(duì)互感的三點(diǎn)理解：

　�、�、互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。

　�、凇⒒ジ鞋F(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路，變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。

　　③、在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感。

　　自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。

　　互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不僅僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間，由于是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以可以用安培定則、楞次定律去分析。

　　自感電流的方向可用楞次定律判斷，當(dāng)導(dǎo)體中電流增加時(shí)，自感電流的方向與原來的方向相反;當(dāng)電流減小時(shí)，自感電流的方向與原來電流的方向相同，在分析自感現(xiàn)象時(shí)，除了要定性分析通電和斷電自感現(xiàn)象外，還應(yīng)半定量地分析電路中的電流變化，分析時(shí)主要抓住通過自感線圈的電流不能突變這一特點(diǎn)，其次是要注意電路結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定和不穩(wěn)定時(shí)的變化。

　　●渦流：

　　把塊狀的金屬放在變化的磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬塊內(nèi)組成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫做渦流。整塊金屬電阻很小，所以渦流常常很大。

　　●渦流的熱效應(yīng)：

　　線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時(shí)間內(nèi)，若電流變大，則其磁場(chǎng)變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng)，導(dǎo)體可以看成是由許多閉合線圈組成的，在感生電場(chǎng)作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流，由于導(dǎo)體存在電阻，當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電熱，這就是渦流的熱效應(yīng)。

　　●電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)：

　　電磁阻尼：導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用安培力阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就是電磁阻尼，磁電式儀表的指針能夠很快停下，就是利用了電磁阻尼。

　　電磁驅(qū)動(dòng)：導(dǎo)體與磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該知道安培力阻礙磁場(chǎng)與導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式是多種多樣的，當(dāng)磁場(chǎng)以某種方式運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體中的安培力為阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使導(dǎo)體跟著磁場(chǎng)動(dòng)起來(跟著轉(zhuǎn)動(dòng))，這就是電磁驅(qū)動(dòng)。

　　●電磁驅(qū)動(dòng)與磁懸浮列車：

　　磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體產(chǎn)生抗磁作用使列車向上浮起而離開軌道，利用周期性地變換磁極方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，從而使車獲得推動(dòng)力，磁懸浮列車是目前世界上技術(shù)優(yōu)先進(jìn)、已經(jīng)投入使用階段的新型列車，具有的優(yōu)點(diǎn)有：

　�、偎俣雀�。

　　②安全、平衡、舒適。

　�、哿熊嚺c軌道間沖擊小，壽命長(zhǎng)，節(jié)能。

　�、芑旧蠠o噪音和空氣污染。

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