2025年高三物理課本回歸講義（選修3-2）

年高三物理課本回歸講義（選修3-2）一、電磁感應(yīng)1.研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象：要查明電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和電流方向的關(guān)系。結(jié)論：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流。2、搖繩發(fā)電把一條大約10m長(zhǎng)的電線(xiàn)的兩端連在一個(gè)靈敏電流表上，形成閉合電路。倆個(gè)同學(xué)迅速搖動(dòng)電線(xiàn)，可以發(fā)電嗎？你認(rèn)為兩個(gè)同學(xué)沿哪個(gè)方向站立時(shí)，發(fā)電的可能性最大。答：可以。因?yàn)殚]合回路的磁通量發(fā)生變化（導(dǎo)線(xiàn)切割地磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)）。兩個(gè)同學(xué)東西方向站立時(shí)發(fā)電的可能性最大。3.（P9第7題）如圖所示，固定于水平面上的金屬架CDEF處在垂直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)。T=0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，此時(shí)MN到達(dá)的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t=0開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化？請(qǐng)推導(dǎo)這種情況下B與t的關(guān)系式。解：為了使MN中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，必須要求DENM構(gòu)成的閉合電路的磁通量不變，即：聯(lián)立得4、(P14第6題)如圖A、B都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開(kāi)的，用磁鐵的任一極去接近A環(huán)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？把磁鐵從A環(huán)移開(kāi)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？磁極移近或遠(yuǎn)離B環(huán)，又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？解釋所發(fā)生的現(xiàn)象．答：用磁鐵的任一極接近A環(huán)時(shí)，穿過(guò)A環(huán)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，A環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙磁鐵與A環(huán)接近，A環(huán)將遠(yuǎn)離磁鐵；同理，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離A環(huán)時(shí)，A環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?qū)⒆璧KA環(huán)與磁鐵遠(yuǎn)離，A環(huán)將靠近磁鐵。（來(lái)拒去留）由于B環(huán)是斷開(kāi)的，無(wú)論磁極移近或遠(yuǎn)離B環(huán)，都不會(huì)在B環(huán)中形成感應(yīng)電流，所以B環(huán)將不移動(dòng)。5、用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言敘述法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律：法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比楞次定律：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根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律證明：導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=BLv證明：如圖所示閉合線(xiàn)圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線(xiàn)，回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：ΔS=LvΔt穿過(guò)回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：6、（P14第7題）法拉第的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)（1）說(shuō)明圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的原理答：圓盤(pán)中任意一根半徑都在切割磁感線(xiàn)，這半徑可以看成一個(gè)電源，根據(jù)右手定則可以判斷，圓盤(pán)邊緣上的電勢(shì)比圓心電勢(shì)高。（2）通過(guò)R的電流方向自上而下公式：金屬圓盤(pán)或桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E=Br2ω7、（P17第4題）動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)如圖所示。線(xiàn)圈圓筒安放在永磁體磁極間的空隙中，能夠自由運(yùn)動(dòng)。隨聲音變化的電流通進(jìn)線(xiàn)圈，安培力使線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)。紙盆與線(xiàn)圈連接，隨著線(xiàn)圈振動(dòng)而發(fā)聲。這樣的揚(yáng)聲器能不能當(dāng)做話(huà)筒使用？也就是說(shuō)，如果我們對(duì)著紙盒說(shuō)話(huà)，揚(yáng)聲器能不能把聲音變成相應(yīng)的電流？為什么？答：可以。聲音使紙盒振動(dòng)，線(xiàn)圈將隨紙盒振動(dòng)，線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。8、（P18第7題）圖是電磁流量計(jì)的示意圖。圓管是由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上MN兩點(diǎn)間電動(dòng)勢(shì)E，就可知道管中液體流量q--單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道橫截面的液體的體積。已知管的直徑是d，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，試推導(dǎo)q與E的關(guān)系式。假定管中各處液體流量相同。解：管中有導(dǎo)電液體流過(guò)時(shí)，相當(dāng)于一段長(zhǎng)為d的導(dǎo)體在切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bdv液體的流量Q=vπｄ２/4所以Q=πdE/4B9、.電子感應(yīng)加速器（P19例題）――感應(yīng)電場(chǎng)的問(wèn)題電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備．電子在兩極間的環(huán)形真空室中，受到其他約束始終沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)．如圖9-2所示，上圖為感應(yīng)加速器的側(cè)視圖，下圖是真空室的俯視圖．上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，電磁鐵線(xiàn)圈電流的大小、方向可以變化，所產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)使電子加速．若此時(shí)電磁鐵中通有圖示電流．則下述說(shuō)法正確的是（）A．若電磁鐵中電流減小，則電子被加速B．若電磁鐵中電流增大，則電子被加速C．若電磁鐵中電流反向，則電子一定被減速D．若電磁鐵中電流反向，且電流減小，則電子仍被加速10、（P25頁(yè)第2題）李輝用多用表的歐姆擋測(cè)量一個(gè)變壓器線(xiàn)圈的電阻，以判斷它是否斷路。劉偉為了使李輝操作方便，用兩手分別握住線(xiàn)圈的兩端讓李輝測(cè)量。測(cè)量時(shí)表針擺過(guò)了一定角度，李輝由此確認(rèn)線(xiàn)圈沒(méi)有斷路。正當(dāng)李輝把多用表的表筆與被測(cè)線(xiàn)圈脫離時(shí)，劉偉突然驚叫起來(lái)，覺(jué)得有強(qiáng)烈的電擊感。李偉很奇怪，用手摸摸線(xiàn)圈兩端，沒(méi)有什么感覺(jué)，再摸摸多用表的兩枝表筆，也沒(méi)有什么感覺(jué)。這是什么原因？答：當(dāng)李輝吧多用表的表筆與被測(cè)線(xiàn)圈斷開(kāi)是，線(xiàn)圈中的電流將減小，發(fā)生自感現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生較大的自感電動(dòng)勢(shì)，兩只表筆間有較高電壓，電了劉偉一下。當(dāng)李輝再摸多用表的表筆時(shí)，由于時(shí)間經(jīng)歷的較長(zhǎng)，自感現(xiàn)象基本消失。11、變壓器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備中有匝數(shù)很多的線(xiàn)圈，當(dāng)電路中的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，使得開(kāi)關(guān)中的金屬片之間產(chǎn)生電火花，燒蝕接觸點(diǎn)，甚至引起人身傷害。因此電動(dòng)機(jī)等大功率用電器的開(kāi)關(guān)尹裝在金屬殼中。最好使用油浸開(kāi)關(guān)，即吧開(kāi)關(guān)的接觸點(diǎn)浸在絕緣油中，避免出現(xiàn)電火花。12、在制造精密電阻式，為了消除電流變化而引起的自感現(xiàn)象，往往采用雙線(xiàn)繞法，由于兩根平行導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向相反，它們的磁場(chǎng)互相抵消，從而可以使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略的程度。13、（P27）電磁阻尼：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用:(1)磁電式電表的線(xiàn)圈為什么用鋁框做線(xiàn)圈骨架？答：當(dāng)被測(cè)電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，由于磁場(chǎng)對(duì)通電線(xiàn)圈有安培力的作用，所以線(xiàn)圈帶動(dòng)指針和鋁框一起轉(zhuǎn)動(dòng)。鋁框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電流的作用力阻礙鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)，于是指針隨著鋁框很快就穩(wěn)定地指在讀數(shù)位置上，達(dá)到能夠迅速讀出數(shù)據(jù)的功能。(2)微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)為何應(yīng)該把兩個(gè)接線(xiàn)柱連在一起？答：兩個(gè)接線(xiàn)柱連在一起構(gòu)成閉合回路，運(yùn)輸過(guò)程中指針晃動(dòng)，表頭線(xiàn)圈中有電流通過(guò)，線(xiàn)圈受到的安培力阻礙線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，使指針很快停止運(yùn)動(dòng)。（3）線(xiàn)圈能使磁鐵的振動(dòng)很快停下來(lái)14、電磁驅(qū)動(dòng)：磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體跟著運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象應(yīng)用：(1)轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵，鋁框會(huì)跟著磁鐵同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但是轉(zhuǎn)速比磁鐵的轉(zhuǎn)速小。（阻礙并不阻止）（2）交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的。（3）條形磁鐵水平方向移動(dòng)時(shí)，金屬圓環(huán)將受到水平方向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力15、物理學(xué)史：1831年英國(guó)物理學(xué)家法拉第：發(fā)現(xiàn)了由磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律——電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(p15紐曼和韋伯)總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律1834年，俄國(guó)物理學(xué)家楞次：確定感應(yīng)電流方向的定律——楞次定律。二、交變電流1、（P33第一題）一個(gè)蹄形磁鐵靠近白熾燈，觀察燈絲，可以看到燈絲顫動(dòng)，這是因?yàn)橥ㄓ薪蛔冸娏鞯臒艚z受到安培力的作用，力的大小和方向都隨時(shí)間周期性變化。2、電感：通直流、阻交流、通低頻、阻高頻電容：通交流、隔直流、通高頻、阻低頻3、說(shuō)一說(shuō)5.3-7圖這個(gè)電路怎樣起到了“隔直流、通交流”的作用說(shuō)一說(shuō)5.3-8圖這個(gè)電路怎樣起到高頻旁路的作用。4、使用220V交流電源的電氣設(shè)備和電子儀器，金屬外殼與電源之間都有良好的絕緣。但是，有時(shí)候用手觸摸外殼仍會(huì)感到麻手，用試電筆測(cè)試時(shí)氖管也會(huì)發(fā)光，這是為什么？答：與電源相連的機(jī)芯和金屬外殼可以看做電容器的兩個(gè)極板，電源中的交變電流能夠通過(guò)這個(gè)電容器。當(dāng)用手觸摸金屬外殼時(shí)，可能有一點(diǎn)點(diǎn)電流經(jīng)過(guò)人體流入大地，為了確保安全，電氣設(shè)備和電子儀器的金屬外殼都應(yīng)該接地。5、變壓器線(xiàn)圈中的電流越大，所用的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)當(dāng)越粗。街頭的降壓變壓器的副線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)粗。6、互感器：（P42）（1）電壓互感器：把高壓電變成低壓，原線(xiàn)圈并聯(lián)在高壓電路中，副線(xiàn)圈上接入交流電壓表，根據(jù)電壓表測(cè)得的電壓和變壓器的變壓比算出高壓電路中的電壓。（2）電流互感器：把大電流變成小電流間接測(cè)大電流。7、鉗式電流表（P43）用處：測(cè)導(dǎo)線(xiàn)中交流電電流原理：原線(xiàn)圈只有一匝的變壓器。鉗式電流表，按下手柄時(shí)，它的鐵芯可以分開(kāi)，把被測(cè)的導(dǎo)線(xiàn)放入后，松開(kāi)手柄，鐵芯閉合，被測(cè)導(dǎo)線(xiàn)——鐵芯——線(xiàn)圈也構(gòu)成一個(gè)互感器。8、直流輸電（P46）：交流輸電時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)不但有電阻，還有線(xiàn)路的電感、電容產(chǎn)生的感抗和容抗。一組輸電線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)之間、導(dǎo)線(xiàn)與大地之間（海底電纜：導(dǎo)線(xiàn)與海水之間）具有電感和電容，在導(dǎo)線(xiàn)粗、線(xiàn)路長(zhǎng)的情況下，感抗和容抗的作用會(huì)超過(guò)電阻，這時(shí)只能使用直流輸電。導(dǎo)線(xiàn)對(duì)穩(wěn)定的直流只有電阻，沒(méi)有感抗和容抗。三、傳感器1、霍爾元件：把磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓試證明：MN之間的電壓U=k其中k=1/nq為霍爾系數(shù)(n為單位體積內(nèi)自由電子數(shù))，d為薄片厚度2、電容式傳感如圖是電容式話(huà)筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話(huà)筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話(huà)筒說(shuō)話(huà)時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話(huà)筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號(hào)被話(huà)筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的（A）（A）距離變化。（B）正對(duì)面積變化（C）介質(zhì)變化（D）電壓變化例題．某研究小組的同學(xué)利用銅芯電纜線(xiàn)