高中物理選修32知識點總結和真題

選修3-2學問點

第四章.電磁感應

電磁感應現(xiàn)象

只要穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變更，閉合回路中就會產(chǎn)生感應電流，假如電路不閉合只會產(chǎn)生感

應電動勢。

這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應，是1831年法拉第發(fā)覺的。

二.感應電流的產(chǎn)生條件

1、回路中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的條件是回路所圍面積中的磁通量變更，因此探討磁通量的變

更是關鍵，由磁通量的廣義公式中。Ssin。（。是6及S的夾角）看，磁通量的變更△“可由面積

的變更AS引起；可由磁感應強度8的變更A3引起；可由6及S的夾角6的變更A6引起；也可由6、S、

6中的兩個量的變更，或三個量的同時變更引起。

2、閉合回路中的一局部導體在磁場中作切割磁感線運動時，可以產(chǎn)生感應電動勢，感應電流，這是

初中學過的，其本質(zhì)也是閉合回路中磁通量發(fā)生變更。

3、產(chǎn)生感應電動勢、感應電流的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變更。

三.產(chǎn)生感應電動勢的條件：

無論回路是否閉合，只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變更,線圈中就有感應電動勢產(chǎn)生,產(chǎn)生感應電動勢的那

局部導體相當于電源.

電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)是產(chǎn)生感應電動勢，假如回路閉合,則有感應電流,假如回路不閉合，則只能出現(xiàn)

感應電動勢，

而不會形成持續(xù)的電流.我們看變更是看回路中的磁通量變更，而不是看回路外面的磁通量變更

第二節(jié).探究感應電流的方向

一.感應電流方向的斷定

1.右手定則:伸開右手，使拇指跟其余的四指垂直且及手掌都在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，手

掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直，大拇指指向?qū)Ь€運動的方向，四指所指的方向即

為感應電流方向（電源）.

▲二、楞次定律：

1、1834年德國物理學家楞次通過試驗總結出：感應電流的方向總是要使感應電流的磁場阻礙引起感

應電流的磁通量的變更。

即磁通量變更產(chǎn)生）感應電流建“＞感應電流磁場阻礙＞磁通量變更。

2、當閉合電路中的磁通量發(fā)生變更引起感應電流時，用楞次定律推斷感應電流的方向。

楞次定律的內(nèi)容：感應電流的磁場總是典引起感應電流為磁通量變更。

■（口訣:增反減同,來拒去留,近躲離追）

楞次定律也可以理解為：感應電流的效果總是要抗拒（或阻礙）產(chǎn)生感應電流的緣由，即只要有某種

可能的過程使磁通量的變更受到阻礙，閉合電路就會努力實現(xiàn)這種過程：

（1）阻礙原磁通的變更（原始表述）；

（2）阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”，詳細表現(xiàn)為：若產(chǎn)生感應電流的回路或其某些局部可以

自由運動，則它會以它的運動來阻礙穿過路的磁通的變更；若引起原磁通變更為磁體及產(chǎn)生感應電流的可

動回路發(fā)生相對運動，而回路的面積又不行變，則回路得以它的運動來阻礙磁體及回路的相對運動，而回

路將發(fā)生及磁體同方向的運動；

（3）使線圈面積有擴大或縮小的趨勢；

（4）阻礙原電流的變更（自感現(xiàn)象）。

如圖1所示，在。點懸掛一輕質(zhì)導線環(huán)，拿一條形磁鐵沿導線環(huán)的軸線方向突然向環(huán)內(nèi)插入，推斷在插入

過程中導環(huán)如何運動。若按常規(guī)方法，應先由楞次定律推斷出環(huán)內(nèi)感應電流的方向，再由安培定則確定

環(huán)形電流對應的磁極，由磁極的互相作用確定導線環(huán)的運動方向。若干脆從感應電流的效果來分析：條形

磁鐵向環(huán)內(nèi)插入過程中，環(huán)內(nèi)磁通量增加，環(huán)內(nèi)感應電流的效果將阻礙磁通量的增加，由磁通量減小的方

向運動。因此環(huán)將向右搖擺。明顯，用第二種方法推斷更簡捷。

3、當閉合電路中的一局部導體做切割磁感線運動時，用右手定則可斷定感應電流的方向。

運動切割產(chǎn)生感應電流是磁通量發(fā)生變更引起感應電流的特例，所以斷定電流方向的右手定則也是楞

次定律的特例。用右手定則能斷定的，肯定也能用楞次定律斷定，只是不少狀況下，不如用右手定則斷定

的便利簡潔。反過來，用楞次定律能斷定的，并不是用右手定則都能斷定出來。如圖2所示，閉合圖形導

線中的磁場漸漸增加，因為看不到切割，用右手定則就難以斷定感應電流的方向，而用楞次定律就很簡潔

斷定。

（“因電而動”用左手，"因動而電"用右手）

第三節(jié).法拉第電磁感應定律

▲五、法拉第電磁感應定律

公式一：。留意：1）該式普遍適用于求壬均感應電動勢。2）只及穿過電路的磁通量的變更

率有關，而及磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變更方式、電路是否閉合、電路的構造及材料等因素無關。

公式中涉及到磁通量的變更量的計算，對的計算，一般遇到有兩種狀況：1）回路及磁場

垂直的面積S不變，磁感應強度發(fā)生變更,由，此時，此式中的叫磁感應強度的

變更率，若是恒定的，即磁場變更是勻稱的，則產(chǎn)生的感應電動勢是恒定電動勢。2）磁感應強度8不

變，回路及磁場垂直的面積發(fā)生變更，則,線圈繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉動產(chǎn)生交變電

動勢就屬這種狀況。

嚴格區(qū)分磁通量，磁通量的變更量磁通量的變更率，磁通量，表示穿過探討平

面的磁感線的條數(shù)，磁通量的變更量,表示磁通量變更的多少，磁通量的變更率表示磁

通量變更的快慢,

公式二：。要留意：1）該式通常用于導體切割磁感線時，且導線及磁感線互相垂直（ZL6）。

2）為-及8的夾角。/為導體切割磁感線的有效長度（即/為導體實際長度在垂直于6方向上的投影）。

公式一般用于導體各局部切割磁感線的速度一樣，對有些導體各局部切割磁感線的速度不一

樣的狀況，如何求感應電動勢？

如圖1所示，一長為1的導體桿4C繞A點在紙面內(nèi)以角速度勻速轉動，轉動的區(qū)域的有垂直紙面對里

的勻強磁場，磁感應強度為4求4。產(chǎn)生的感應電動勢，明顯，力。各局部切割磁感線的速度不相等，

,且上各點的線速度大小及半徑成正比，所以/C切割的速度可用其平均切割速

,故。

——當長為/的導線，以其一端為軸，在垂直勻強磁場8的平面內(nèi)，以角速度0勻速轉

2

動時，其兩端感應電動勢為￡。

公式三：￡,“=n?B?S?co一—面積為S的紙圈，共九匝，在勻強磁場6中，以角速度力勻速轉坳，

其轉軸及磁場方向垂直，則當線圈平面及磁場方向平行時，線圈兩端有最大有感應電動勢￡,“。

如圖所示，設線框長為、寬為"以。轉到圖示位置時，。。邊垂直磁場方向向紙外運動，切割磁感

線，速度為v=-（圓運動半徑為寬邊d的一半）產(chǎn)生感應電動勢

2

￡=BL?v=BL?G）.2=上BS?3,a端電勢高于端電勢。

22

cd邊垂直磁場方向切割磁感線向紙里運動，同理產(chǎn)生感應電動熱勢￡c端電勢高于e端

2

電勢。

歷邊，ae邊不切割，不產(chǎn)生感應電動勢，b.c兩端等電勢，則輸出端物."電動勢為￡”,=85口。

假如線圈〃匝，則￡,,,=”?8?S?。，材端電勢高，N端電勢低。

參照俯示圖，這位置由于線圈長邊是垂直切割磁感線，所以有感應電動勢最大值%,,如從圖示位置

轉過一個角度。，則圓運動線速度V,在垂直磁場方向的重量應為UCOS9,則此時線圈的產(chǎn)生感應電動勢

的瞬時值即作最大值￡=￡,“.cose.即作最大值方向的投影，￡=n-B-Sa）-cos6>（6是線圈平面及磁

場方向的夾角）。

當線圈平面垂直磁場方向時，線速度方向及磁場方向平行，不切割磁感線，感應電動勢為零。

?總結：計算感應電動勢公式：

留意：區(qū)分感應電量及感應電流，回路中發(fā)生磁通變更時，由于感應電場的作用使電荷發(fā)生定向挪動

而形成感應電流，在內(nèi)遷移的電量（感應電量）為4=/加==加=回加=皿，僅由回路電阻和

RRbtR

磁通量的變更量確定，及發(fā)生磁通量變更的時間無關。

第四節(jié).電磁感應現(xiàn)象的兩種狀況

感生電動勢

產(chǎn)生：磁場變更時會在空間激發(fā)電場，閉合導體中的自由電荷在非靜電力的作用下定向運動，產(chǎn)生感應電

流，即導體中產(chǎn)生了感應電動勢。

大小：￡=〃紐加是一段時間‘￡為這段時間內(nèi)的平均感應電動勢。

推斷方法：楞次定律

△t\ZTO,為即時感應電動勢。

二.動生電動勢

產(chǎn)生：導體切割磁感線時，假如磁場不變更，空間就不存在感生電場，自由電荷不受電場力的作用，但自

由電荷會隨著導體棒切割磁感線的運動而受到洛倫茲力，這種狀況下產(chǎn)生的電動勢稱為動生電動勢。

如V是即時速度，貝b為即時感應電動勢。

大?。骸?BLv\￡=—BI3(O

如V是平均速度，則￡為平均感應電動勢。2

第五節(jié)、互感自感渦流

1、互感：由于線圈A中電流的變更，它產(chǎn)生的磁通量發(fā)生變更，磁通量的變更在線圈B中激發(fā)了感

應電動勢。這種現(xiàn)象叫互感。

2、自感：由于線圈（導體）本身電流的變更而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生

感應電動勢叫自感電動勢。

自感現(xiàn)象分通電自感和斷電自感兩種，其中斷電自感中“小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”的問題，

如圖2所示，原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)，￡及并聯(lián)，其電流分別為，方向都是從左到右。在

斷開S的瞬間，燈/中原來的從左向右的電流馬上消逝，但是燈火及線圈上構成一閉合回路，由于上

的自感作用，其中的電流

不會馬上消逝，而是在回路中逐斷減弱維持暫短的時間，在這個時間內(nèi)燈/中有從右向左的電流通過，此

時通過燈A的電流是從開場減弱的，假如原來，則在燈A熄滅之前要閃亮一下；假如原來

,則燈力是逐斷熄滅不再閃亮一下。原來哪一個大，要由/的直流電阻和/的電阻的

大小來確定，假如，假如?

由上例分析可知：自感電動勢總量阻礙線圈（導體）中原電流的變更。

自感電動勢的大小跟電流變更率成正比。

Z是線圈的自感系數(shù)，是線圈自身性質(zhì)，線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，有鐵芯則

線圈的自感系數(shù)/越大。單位是亨利（H）。

涉及到的問題：燈泡亮度變更的問題，燈泡或電阻電流方向的問題（自感現(xiàn)象中的圖像問題）

3、渦流及其應用

1.變壓器在工作時，除了在原、副線圈產(chǎn)生感應電動勢外，變更的磁通量也會在鐵芯中產(chǎn)生感應電

流。一般來說，只要空間有變更的磁通量，其中的導體就會產(chǎn)生感應電流，我們把這種感應電流叫做渦流

2.應用：

（1）新型爐灶一一電磁爐。

(2)金屬探測器：飛機場、火車站平安檢查、掃雷、探礦。

電磁感應及力學綜合

又分為兩種狀況:

一、及運動學及動力學結合的題目(電磁感應力學問題中，要抓好受力狀況和運動狀況的動態(tài)分析),

(1)動力學及運動學結合的動態(tài)分析，思索方法是：

導體受力運動產(chǎn)生E雄一I底一通電導線受安培力一合外力變更一a變更一/變更一E場變更一……周而

復始地循環(huán)。

循環(huán)完畢時，a=0,導體到達穩(wěn)定狀態(tài).抓隹芻或時:..速度上達最大值的甦息.

例：如圖所示，足夠長的光滑導軌上有一質(zhì)量為m,長為L,電阻為R的金屬棒ab,由靜止沿導軌運

動，則ab的最大速度為多少(導軌電阻不計，導軌及程度面間夾角為9,磁感應強度B及斜面垂直)金

屬棒ab的運動過程就是上述我們談到的變更過程，當ab到達最大速度時：

BlL=mgsin9...①1=E/R.....②E=BLv...(3)

由①②③得：v=mgRsin0/B2L\

(2)電磁感應及力學綜合方法：從運動和力的關系著手，運用牛頓第二定律

①根本思路:受力分析一運動分析f變更趨向一確定運動過程和最終的穩(wěn)定狀態(tài)一由牛頓第二定律列

方程求解.

歐

閉

姆

合

定

電

律

路

相應的摩擦力也隨之而變，導致物體的運動狀態(tài)發(fā)生變更，在分析問題時要留意上述聯(lián)絡.

電磁感應中的動力學問題

解題關鍵：在于通過運動狀態(tài)的分析來找尋過程中的臨界狀態(tài),如速度、加速度取最大值或最小值的條

件等，

根本思路方法是：

，=上

嘛螂哥他隗應定律和楞次是僮黜賴電戰(zhàn)缸灑陰御斤受的安培力-----1

臨界狀態(tài)v——運動狀態(tài)的分析"舉"方向關系a變更狀況莖*合外力----'

②求回路中電流強度.

③分析探討導體受力狀況（包含安培力，用左手定則確定其方向）.

④列動力學方程或平衡方程求解.

ab沿導軌下滑過程中受四個力作用，即重力儂，支持力A、摩擦力片和安培力尸

次,如圖所示，由靜止開場下滑后，將是vTfEffqT一。J（T為

增大符號），所以這是個變加速過程，當加速度減到a=0時，其速度即增到最大片片,

此時必將處于平衡狀態(tài)，以后將以外勻速下滑乙,=鱉包吟等跡

（1）電磁感應定律及能量轉化

在物理學探討的問題中，能量是一個特別重要的課題，能量守恒是自然界的一個普遍的、重要的規(guī)

律.

在電磁感應現(xiàn)象時，由磁生電并不是創(chuàng)建了電能，而只是機械能轉化為電能而已，

在力學中：功是能量轉化的量度.則在機械能轉化為電能的電磁感應現(xiàn)象時,是什么力在做功呢？

是安培力在做功。

在電學中，安培力做正功（電勢差U）將電能=機械能（如電動機），安培力做負功（電動勢E）將機械

能=電能，

必需明確在發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，是安培力做功導致能量的轉化.

功能關系：電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)是不同形式能量的轉化過程。因此從功和能的觀點入手,

分析清晰電磁感應過程中能量轉化關系，往往是解決電磁感應問題的關健，也是處理此類

題目的捷徑之一。

導體切割磁感線或閉合回路中磁通量發(fā)生變更，在回路中產(chǎn)生感應電流，機械能或其他形式能量便

轉化為電能，具有感應電流的導體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉化為機械能或

電阻的內(nèi)能，因此，電磁感應過程總是伴隨著能量轉化,用能量轉化觀點探討電磁感應問題常是導體的

穩(wěn)定運動(勻速直線運動或勻速轉動)，對應的受力特點是合外力為零，能量轉化過程經(jīng)常是機械能轉化

為內(nèi)能，

解決電磁感應能量轉化問題的根本方法是：

①用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向.

②畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率表達式.

③分析導體機械能的變更，用能量守恒關系得到機械功率的變更及回路中電功率的變更所滿意的方程.

(2)電磁感應及動量、能量的綜合方法：

(1)從受力角度著手，運用牛頓運動定律及運動學公式

變更過程是：導體受力做切割B運動=產(chǎn)生E特=1一出現(xiàn)及處力方向相反的安培力表達阻礙效

果)=導線做al的變加速直線運動(運動過程中「變，EMBLY也變，F(xiàn)^BIL亦變)=>當F，/=F外時，a=0,

此時物體就到達最大速度.

導線受力做切割磁力線運動,從而產(chǎn)生感應電動勢,繼而產(chǎn)生感應電流,這樣就出現(xiàn)及外力方向相反的

安培力作用，于是導線做加速度越來越小的變加速直線運動,運動過程中速度v變，電動勢BLv也變,安培力

B1L亦變,當安培力及外力大小相等時，加速度為零，此時物體就到達最大速度.

(2)從動量角度著手，運用動量定理或動量守恒定律

①應用動量定理可以由動量變更來求解變力的沖量，如在非勻變速運動問題應用動量定理可以解決牛

頓運動定律不易解答的問題.

②在互相平行的程度軌道間的雙棒做切割磁感線運動時，由于這兩根導體棒所受的安培力等大反向，

合外力為零，若不受其他外力，兩導體棒的總動量守恒.解決此類問題往往要應用動量守恒定律.

(3)從能量轉化和守恒著手，運用動能定律或能量守恒定律

①根本思路：受力分析一弄清哪些力做功，正功還是負功一明確有哪些形式的能量參及轉化，哪增哪減一

由動能定理或能量守恒定律列方程求解.

②能量轉化特點：|其它能(如：機麻71安培加故負功＞確電流做功＞|內(nèi)能(焦耳熱)-

⑶電磁感應及電路綜合分析要將電磁感應、電路的學問，甚至和力學學問綜合起來應用。

在電磁感應.中切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變更的回路將產(chǎn)生感應電動勢，該導體或回路就相當于

電源，

將它們接上電容器，便可使電容器充電；將它們接上電阻等用電器，便可對用電器供電，在回路中形

成電流，

因此電磁感應問題又往往跟電路問題聯(lián)絡起來，解決這類問題，

一方面要考慮電磁學中的有關規(guī)律：如右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等；

另一方面又要考慮電路中的有關規(guī)律：如歐姆定律，串并聯(lián)電路的性質(zhì)等。

解決電磁感應及電路綜合問題的根本思路是：

(1)確定電源.明確哪局部相當于電源(產(chǎn)生感應電流或感應電動勢的那局部電路)就相當于電源，

切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變更的回路

利用法拉第電磁感應定律=E大小，利用楞次定律=E的正負極(及I域方向)

須要強調(diào)的是：在電源內(nèi)部電流是由負極流向正極的,在外部從正極流向外電路，并由負極流入電源.如

無感應電流，則可以假設電流假如存在時的流向.

(2)分析電路構造，畫出等效電路圖.

(3)利用電路規(guī)律求解.主要閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路性質(zhì)特點、電功、電熱的公式.求解未知物

理量.

（4）圖象問題電磁感應中常涉及磁感應強度B、磁通量中、感應電動勢E或e和感應電流I隨時間

t變更的圖線，即B—t圖線、中一t圖線、e一t圖線和I一t圖線。

對于切割產(chǎn)生應電動勢和感應電流的狀況,還常涉及感應電動勢E和感應電流I隨位移X變更的圖

線，即e—X圖線和I—X圖線。

這些圖象問題大體上可分為兩類:

①由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象,

②或由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量,

不管是何種類型，電磁感應中的圖象常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等規(guī)律分析

解決感應電流的方向和感應電流的大小。

電磁感應現(xiàn)象中圖像問題的分析，要抓住磁通量的變更是否勻稱，從而推知感應電動勢（電流）大

小是否恒定.用楞次定律推斷出感應電動勢（或電流）的方向，從而確定其正負，以及在坐標中的范圍.

另外，要正確解決圖像問題，必需能依據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對應到實際過程中去，又能依

據(jù)實際過程的抽象規(guī)律對應到圖像中去，最終依據(jù)實際過程的物理規(guī)律進展推斷.

棒平動切割B時到達的最大速度問題；及電路中產(chǎn)生的熱量Q；通過導體棒的電量問題

餐?（以外為導體棒在勻速運動時所受到的合外力）。

①沙

B11}°外

求最大速度問題，盡管達最大速度前運動為變速運動，感應電流（電動勢）都在變更,

但達最大速度之后，感應電流及安培力均恒定，計算熱量運用能量觀點處理，運算過程

得以簡捷。

1,

--mv-（強為外力所做的功；例-為克制外界阻力做的功）;

2

感應電量g==—"Az=n=n^-

RRktR

（-）電磁感應中的“雙桿問題”

電磁感應中“雙桿問題”是學科內(nèi)部綜合的問題，涉及到電磁感應、安培力、牛頓運動定律和動量定理、

動量守恒定律及能量守恒定律等。要求學生綜合上述學問，相識題目所給的物理情景，找出物理量之間的

關系，因此是較難的一類問題，也是近幾年高考考察的熱點。

下面對“雙桿”類問題進展分類例析

1、“雙桿”向相反方向做勻速運動：當兩桿分別向相反方向運動時，相當

于兩個電池正向串聯(lián)。

2.“雙桿”同向運動，但一桿加速另一桿減速

當兩桿分_—>v別沿一樣方向運動時，相當于兩個電池反向串聯(lián)。

3.“雙桿”中兩桿都做同方向上的加速運動。

“雙桿”中的一桿在外力作用下做加速運動，另一桿在安培力作用下做加速運動，最終兩桿以同樣加速度

做勻加速直線運動。

4.“雙桿”在不等寬導軌上同向運動。

“雙桿”在不等寬導軌上同向運動時，兩桿所受的安培力不等大反向，所以不能利用動量守恒定律解題。

第五章.交變電流描繪交變電流的物理量和圖象

一）溝通電的產(chǎn)生及變更規(guī)律：

（1）產(chǎn)生：強度和方向都隨時間作周期性變更的電流叫溝通電。

矩形線圈在勻強磁場中，繞垂直于勻強磁場的線圈的對稱軸作勻速轉動時，如圖5-1所示，產(chǎn)生正

弦（或余弦）溝通電動勢。當外電路閉合時形成正弦（或余弦）溝通電流。

圖5—1

（2）變更規(guī)律:

（1）中性面：及磁力線垂直的平面叫中性面。

線圈平面位于中性面位置時，如圖5-2（A）所示，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變更率為零。

因此，感應電動勢為零。

圖5—2

當線圈平面勻速轉到垂直于中性面的位置時（即線圈平面及磁力線平行時）如圖5-2（C）所示，穿

過線圈的磁通量雖然為零，但線圈平面內(nèi)磁通量變更率最大。因此，感應電動勢值最大。

（伏）（"為匝數(shù)）

（2）感應電動勢瞬時值表達式：

若從中性面開場,感應電動勢的瞬時值表達式：（伏）如圖5—2（B）所示。

感應電流瞬時值表達式：（安）

若從線圈平面及磁力線平行開場計時，則感應電動勢瞬時值表達式為：（伏）如圖

5—2（D）所不。

感應電流瞬時值表達式：（安）

二）表征溝通電的物理量：

（1）瞬時值、最大值和有效值：

溝通電的直效值是依據(jù)電流的熱效應規(guī)定的：讓溝通電和恒定直流分別通過同樣阻值的電阻，假如二

者熱效應相等（即在一樣時間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量）則此等效的直流電壓，電流值叫做該溝通電的電壓，電

流有效值。

正弦（或余弦）溝通電電動勢的有效值和最大值的關系為:

■溝通電壓有效值溝通電流有效值

?留意：通常溝通電表測出的值就是溝通電的有效值。用電器上標明的額定值等都是指有效值。用電

器上說明的耐壓值是指最大值。

(2)周期、頻率和角頻率

溝通電完成一次周期性變更所需的時間叫周期。以T表示，單位是秒。

溝通電在1秒內(nèi)完成周期性變更的次數(shù)叫頻率。以/■表示，單位是赫茲。

周期和頻率互為倒數(shù)，即。

我國市電頻率為50赫茲，周期為0.02秒。

角頻率：單位：弧度/秒

溝通電的圖象：

圖象如圖5—3所示?

圖象如圖5—4所示。

三)正弦交變電流的函數(shù)表達式

u二Umsin31

i二Lsin3t

七、電感和電容對交變電流的影響

①電感對交變電流有阻礙作用，阻礙作用大小用感抗表示。

低頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)￡很大，作用是''通直流，阻溝通”;

高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)乙很小，作用是“通低頻，阻高頻”.

②電容對交變電流有阻礙作用，阻礙作用大小用容抗表示

耦合電容,容量較大，隔直流、通溝通

高頻旁路電容，容量很小，隔直流、阻低頻、通高頻

▲八、變壓器

一）志向變壓器的效率為1,即輸入功率等于輸出功率。對于原、副線圈各一組的變壓器來說（如圖5

-6）,原、副線圈上的電壓及它們的匝數(shù)成正。

即

因為有，因此通過原、副線圈的電流強度及它們的匝數(shù)成反比。

即

?留意：1、志向變壓器各物理量的確定因素

輸入電壓4確定輸出電壓圾輸出電流包確定輸入電流上,輸入功率隨輸出功率的變更而變更直到到

達變壓器的最大功率（負載電阻減小，輸入功率增大；負載電阻增大，輸入功率減?。?。

2、一個原線圈多個副線圈的志向變壓器的電壓、電流的關系

，：4:4:…=必：優(yōu)：m：…71〃產(chǎn)乙m+4俏+?“

因為，即，所以變壓器中高壓線圈電流小，繞制的導線較細，低電壓的

線圈電流大，繞制的導線較粗。

上述各公式中的/、U、尸均指有效值，不能用瞬時值。

3、解決變壓器問題的常用方法

動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：

5_上1=a2_

仄%h22R負載:1-=-（/□=/q）〃-G/、

決定2決定2決定1決定

?二）電能的輸送

由于送電的導線有電阻，遠間隔送電時，線路上損失電能較多。

在輸送的電功率和送電導線電阻肯定的條件下，進步送電電壓，減小送電電流強度可以到達削減線路

上電能損失的目的。

線路中電流強度/和損失電功率計算式如下：

留意：送電導線上損失的電功率，不能用求，因為不是全部著陸在導線上。

第六章、傳感器的及其工作原理

有一些元件它可以感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們依據(jù)肯定的規(guī)律轉

換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。我們把這種元件叫做傳感器。它的優(yōu)點是：把非電學量

轉換為電學量以后，就可以很便利地進展測量、傳輸、處理和限制了。

光敏電阻在光照耀下電阻變更的緣由：有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是一種半導體材料，無光照時，載流

子極少，導電性能不好；隨著光照的增加，載流子增多，導電性變好。光照越強，光敏電阻阻值越小。

金屬導體的電阻隨溫度的上升而增大，熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小，且阻值隨溫度變更特別

明顯。

金屬熱電阻及熱敏電阻都可以把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性

好，測溫范圍大，但靈敏度較差。

十、傳感器的應用

1.光敏電阻

2.熱敏電阻和金屬熱電阻

3.電容式位移傳感器

4.力傳感器------將力信號轉化為電流信號的元件。

5.霍爾元件

霍爾元件是將電磁感應這個磁學量轉化為電壓這個電學量的元件。

外部磁場使運動的載流子受到洛倫茲力，在導體板的一

——>執(zhí)行機構

側聚集，在導體板的另一側會出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而

顯示器

傳感器一器電路-------->（指針式電表

形成橫向電場；橫向電場對電子施加及洛倫茲力方向相反的

枝抉〔數(shù)字屏

靜電力，當靜電力及洛倫茲力到達平衡時，導體板左右兩例

*■計算機系統(tǒng)

會形成穩(wěn)定的電壓，被稱為霍爾電勢差或霍爾電壓

J,,IB

H，"7

1.傳感器應用的一般形式

2.傳感器應用：

力傳感器的應用一一電子秤

聲傳感器的應用一一話筒

溫度傳感器的應用一一電熨斗、電飯鍋、測溫儀

光傳感器的應用一一鼠標器、火災報警器

傳感器的應用實例：1.光控開關2.溫度報警器

高考物理試題分類匯編

選修3—2局部

電磁感應

1.（2016新課標2理綜）20.法拉第圓盤發(fā)動機的示意圖如圖所示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片

P、Q分別及圓盤的邊緣和銅軸接觸.圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場8中.圓回旋轉時，關于流過電

阻R的電流，下列說法正確的是

若圓盤轉動的角速度恒定，則電流大小恒定

若從上向下看，圓盤順時針轉動，則電流沿?到b的方向流淌

bP

若圓盤轉動方向不變，角速度大小發(fā)生變更，則電流方向可能發(fā)生變更

D.若圓盤轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?f.

倍"Q

【答案】AB

【解析】將圓盤看成多數(shù)幅條組成，它們都在切割磁感線從而產(chǎn)生感應電動勢，出現(xiàn)感應電流：依據(jù)右手

定則圓盤上感應電流從邊緣向中心，則當圓盤順時針轉動時，流過電阻的電流方向從。到6,B正確；由

_1"21p2>42

法拉第電磁感應定律得感生電動勢E==A正確，C錯誤；由尸=上得W當。變

2R尸一~

為2倍時，P變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯誤。

【考點】電磁感應、電功率、圓周運動。

2.（2016北京理綜）16.如圖所示，勻強磁場中有兩個導體圓環(huán)“、b,磁場方向及圓環(huán)所在平面垂直。磁

感應強度3隨時間勻稱增大。兩圓環(huán)半徑之比為2：1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢分別為E,和&不考慮兩

圓環(huán)間的互相影響。下列說法正確的是（B）

A.E“.?邑=4:1感應電流均沿逆時針方向..a...................

B.E“:&=4:1感應電流均沿順時針方向，.b..

3.（2015浙江理綜）16.如圖1-2所示，八。兩個閉合正方修線利用.麗卡的導線刺岐，匝數(shù)均為10匝，

邊長/〃=3如圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面對里的勻強磁場，且贏.應瘟度隨時間4稱增大，不考慮線圈之間的

互相影響，則（）

A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應電流……x*

B.〃、人線圈中感應電動勢之比為9：1xlxXlx母X

C.a、6線圈中感應電流之比為3：4X|xX|xJX

D.a、匕線圈中電功率之比為3：1XxaxXXX

16.B［解析］由楞次定律可推斷，兩線圈中產(chǎn)生的感應電流均沿逆時針方向，選項A錯誤；由

/rr2

S,S—P,R=P01=示,p=無，可知及：Eb=9：1,7?：Ib—3：1,Pa：Ph—21：1,選項B正確，選項

C、D錯誤.

4.（2016四川理綜）7.如圖所示，電阻不計，間距為L的光滑平行金屬導軌程度放M

置于磁感應強度為8、方向豎直向下的勻強磁場中，導軌左端接肯定值電阻凡質(zhì)量為工［XxxX：

機、電阻為，?的金屬棒MN置于導軌上，受到垂直于金屬棒的程度外力F的作用由靜止Rxk4xxxx

開場運動，外力尸及金屬棒速度v的關系是尸=R）+H（汽、%是常量），金屬棒及導軌始xxxxx

終垂直且接觸良好。金屬棒中感應電流為i,受到的安培力大小為FA，電阻R兩端的電十

壓為UR,感應電流的功率為產(chǎn)，它們隨時間f變更圖像可能正確的有（）

【答案】BC

F?/

【解析】設金屬棒在某一時刻速度為?由題意可知，感應電動勢石二或嘰環(huán)路電流/=——=——V,

R+rR+r

n2r2R[R

即/ocu；安培力=2上也方向程度向左，即入8U；R兩湍電壓UR=IR=——V,即

R+rR+r

Z52r2

2

UR<^v\感應電流功率P=￡7=----v,即Poci?。

R+r

分析金屬棒運動狀況，由力的合成和牛頓運動第二定律可得，

R2,2o2T2F

以二產(chǎn)一以二4+仙------v=F（）+（k------）v,即加速度〃=上。因為金屬棒從靜止動身，所以

R+rR+rm

￡）>。,且”>0,即a>0,加速度方向程度向右。

（1）若k=七=線），即。=娛，金屬棒程度向右做勻加速直線運動。有v=a，，說明口0cL

R+rm

也即是/ocr,Fm,URW,Pst1,所以在此狀況下沒有選項符合：

12

（2）若％±，七隨v增大而增大，即。隨v增大而增大，說明金屬棒在做加速度增大的加速運

R+r

動，速度剛好間呈指數(shù)增長關系，依據(jù)四個物理量及速度的關系可知B選項符合；

o2j2

（3）若％<￡-±,「隨V增大而減小，即4隨V增大而減小，說明金屬棒在做加速度減小的加速運

R+r

動，直到加速度減小為0后金屬棒做勻速直線運動，依據(jù)四個物理量及速度關系可知C選項符合；

綜上所述，B、C選項符合題意。

5.（2016海南物理）4.如圖，一圓形金屬環(huán)及兩固定的平行長直導線在同一豎直平面內(nèi)，環(huán)的圓心及兩導

線間隔相等，環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有大小相等、方向向下的恒定電流。若（D）

A.金屬環(huán)向上運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向

B.金屬環(huán)向下運動，則環(huán)上的感應電流方向為順時針方向

c.金屬環(huán)向左側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針"°"

D.金屬環(huán)向右側直導線靠近，則環(huán)上的感應電流方向為逆時針

左右

6.（2016海南物理）8.如圖（a）所示，揚聲器中有一線圈處于磁場中，當音頻電流信號

通過線圈時，線圈帶動紙盆振動，發(fā)出聲音。俯視圖（b）表示處于輻射狀磁場中的線圈（線圈平面即紙

面）磁場方向如圖中箭頭所示，在圖（b）中

（BC）

A.當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力

的方向垂直于紙面對里

B.當電流沿順時針方向時，線圈所受安培力

的方向垂直于紙面對外

C.當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對里

D.當電流沿逆時針方向時，線圈所受安培力的方向垂直于紙面對外

7.（2016江蘇物理）6.電吉他中電拾音器的根本構造如圖所示，磁體旁邊

的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應電流，電流經(jīng)電路放

大后傳送到音箱發(fā)生聲音，下列說法正確的有（BCD）

A.選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作

B.取走磁體，電吉他將不能正常工作

C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應電動勢

D.磁振動過程中，線圈中的電流方向不斷變更

8.（2016上海物理）19.如圖（a）,螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強磁場，乙圖中箭頭所示方向為其正

方向。螺線管及導線框abed相連，導線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L,圓環(huán)及導線框在同一平面內(nèi)。當螺線管內(nèi)

的磁感應強度B隨時間按圖（b）所示規(guī)律變更時（AD）

（A）在人~22時間內(nèi)，L有收縮趨勢

（B）在t2~h時間內(nèi)，L有擴張趨勢

（C）在女~h時間內(nèi)，L內(nèi)有逆時針方向的感應電力

（D）在“74時間內(nèi)，L內(nèi)有順時針方向的感應電力

圖(a)圖(b)

9.（2016新課標2理綜）24.（12分）如圖，程度面（紙面）內(nèi)

間距為/的平行金屬導軌間接一電阻，質(zhì)量為機、長度為/的金屬桿置于導軌上.f=0時，金屬桿在程度

向右、大小為產(chǎn)的恒定拉力作用下由靜止開場運動時刻，金屬桿進入磁感應強度大小為8,方向垂直

于紙面對里的勻強磁場區(qū)域，且在磁場中恰好能保持勻速運動.桿及

導軌的電阻均忽視不計，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的

動摩擦因數(shù)為〃.重力加速度大小為g.求

⑴金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大??；

⑵電阻的阻值.

【答案】（1）后=也（/一g）（2）R=史%

tnm

【解析】（1）由題意可知0~%時間內(nèi)受力分析如圖

物體做勻加速直線運動=ma③

物體勻加進入磁場瞬間的速度為v,則v=a%④

由法拉第電磁感應定律可知E=⑤

由①②③④⑤可得

⑵金屬桿在磁場中的受力如圖即由桿在磁場中勻速直線運動可知

由安培力可知&=8〃（9）

E

由歐姆定律可知/=—⑩

R

由⑥⑦⑧⑨⑩可知R=絲

m

10.（2016新課標1理綜）24.（14分）如圖，兩固定的絕緣斜面傾角均為仇上沿相連。兩細金屬棒ab

（僅標出a端）和cd（僅標出c端）長度均為L,質(zhì)量分別為2機和加用兩根不行伸長的松軟導線將它

們連成閉合回路abdca,并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒程度。

右斜面上存在勻強磁場，磁感應強度大小為方向垂直于斜面對上，已知兩根導線剛好不在磁場中，回

B

08

路電阻為凡兩金屬棒及斜面間的動摩擦因數(shù)均為〃，重力加速度大小為g,已知金屬棒ab勻速下滑。求

（1）作用在金屬棒ab上的安培力的大??；

（2）金屬棒運動速度的大小。

【答案】(1)=mgsin0-3/jmgcos0

mgR(sin0-3X/cos0)

B2C

【解析】（1）由，山、c"棒被平行于斜面的導線相連，故a。、速度時時刻刻相等，ct/也做勻速直線

運動；

選cd為探討對象，受力分析如圖：

由于cd勻速，其受力平衡，沿斜面方向受力平衡方程:

垂直于斜面方向受力平衡方程：

且?guī)?〃心，聯(lián)立可得：

選a。為探討對象，受力分析如圖：

其沿斜面方向受力平衡：

垂直于斜面方向受力平衡：

且無〃=〃N2,T及廠為作用力及反作用力：T,=T,

聯(lián)立可得：F安=mgsin0-3/amgcos0①

（2）設感應電動勢為E,由電磁感應定律：

Fy

由閉合電路歐姆定律，回路中電流：I=—=——

RR

?2r2

棒中所受的安培力：4=BIL=T1

安R

及①聯(lián)立可得：少」—'cos。）

BL：

【考點】物體平衡、磁場對電流的作用、電磁感應。

11.（2016新課標3理綜）25.（20分）如圖，兩條相距/的光滑平行金屬導軌位于同一程度面（紙面）內(nèi)，

其左端接一阻值為R的電阻；一及導軌垂直的金屬棒置于兩導軌上；在電阻、導軌和金屬棒中間有一面積

為S的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直于紙面對里的勻稱磁場，磁感應強度大小S隨時間/的變更關系為耳=股,

式中k為常量；在金屬棒右側還有一勻強磁場區(qū)域，區(qū)域左邊界（虛線）及導軌垂直，磁場的磁感應

強度大小為Bo,方向也垂直于紙面對里。某時刻，金屬棒在一外加程度恒力的作用下從靜止開場向右運動,

在fo時刻恰好以速度也越過MN,此后向右做勻速運動。金屬棒及導軌始終互相垂直并接觸良好，它們的

電阻均忽視不計。求

金屬警、￥?XKXX

（1）在40到片A）時間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的肯定值;

（2）在時刻t（r>r0）穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加程度恒力的

大小。學.科網(wǎng)

25.（20分）

（1）在金屬棒未越過M