辽宁省北票市高级中学高中物理选修3-13-2学案设计 精品
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第五章交变电流1 交变电流学习目标1.会观察电流的波形图,理解交变电流、直流的概念.2.理解交变电流的产生原理.3.掌握交变电流的变化规律及表示方法.4.理解交变电流的瞬时值、峰值及中性面的概念.自主探究1. 随时间周期性变化的电流叫做交变电流. 不随时间变化的电流叫做直流.2.线框平面与磁感线的位置叫做中性面.3.按规律变化的交变电流叫做正弦式交变电流,简称正弦式电流.4.正弦式交变电流的变化规律e=E max sin ωt,E max表示电动势的最大值,叫做电动势的.合作探究一、交变电流自主学习:阅读课本P31“交变电流”的内容,学习交变电流的相关知识.1.______随时间周期性变化的电流叫做交变电流。
2.______不随时间变化的电流叫做直流。
3.______和_______都不随时间变化的电流叫恒定电流。
二、交变电流的产生提出问题:观察课本P32“交流发电机的示意图”,完成以下问题.(1)线圈在磁场中转动一周的过程中,AB 、CD 两边中电流分别向哪个方向流动?(2)当线圈转到什么位置时线圈中没有电流?转到什么位置时线圈中电流最大?三、交变电流的变化规律提出问题:如图所示,在磁感应强度B 的匀强磁场中,矩形线圈逆时针绕中轴匀速转动,角速度为ω。
图中标a 的小圆圈表示线圈ab 边的横截面,标d 的小圆圈表示线圈cd 边的横截面,ab 、cd 长度为1L ,ad 、bc 长度为2L ,设线圈平面从中性面开始转动(从中性面开始计)(1)线圈在转动过程中,哪些边产生电动势?(2)在t 时刻,ab 和cd 边产生的电动势分别为多大?方向分别如何?(3)在t 时刻,线圈中产生的总的电动势为多大?课堂练习如图所示,ab 边长为20cm ,ad 边长为10cm 的矩形单匝线圈,磁场的磁感应强度B =0.2T ,线圈转速n =100r/s.求:(1)线圈产生的感应电动势的最大值;(2)若从中性面计时,经过 6001 s 时线圈电动势的瞬时值是多大?思考讨论根据t E e m ωsin =的图像,讨论下列问题:(1)在0,T/4,T/2,3T/4,T 时刻,线圈分别处于什么位置?(位置指:中性面或垂直于中性面)(2)感应电流在什么位置改变方向?线圈转动一周,改变几次方向?(3)在什么位置穿过线圈的磁通量最大?什么位置最小?(4)线圈在什么位置时,磁通量的变化率最大?在什么位置时最小?根据讨论结果,完成下列表格课堂检测1.对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象,下列描述正确的是()A.电流的大小变化,方向也变化,是交变电流B.电流的大小变化,方向不变,不是交变电流C.电流的大小不变,方向不变,是直流电D.以上说法都不正确2.一线圈在匀强磁场中匀速转动,在如图所示的位置时()A.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大C.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大D.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小3.矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动.线圈中的感应电动势e 随时间t的变化图象如图所示.下面说法中正确的是()A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大4.如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中沿逆时针方向匀速转动,可产生交变电流,当线圈转到图示位置时,电流表指针向右偏转.当线圈由图示位置继续转动,下列说法中正确的是()A.线圈在转动错误!未找到引用源。
1 磁现象和磁场学习目标1.列举磁现象在生活、生产中的应用.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响.关注与磁相关的现代技术发展.2.知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有力的作用.3.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的.4.查阅资料,了解现实生活中的磁场.自主探究1.磁现象天然磁石和人造磁铁都叫做,它们能吸引的性质叫磁性.磁体的各部分磁性强弱不同,磁性最的区域叫磁极.能够自由转动的磁体,静止时指的磁极叫做南极(S极),指的磁极叫做北极(N极).2.电流的磁效应(1)自然界中的磁体总存在着个磁极,同名磁极相互,异名磁极相互.(2)丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的,著名的奥斯特实验是把导线沿南北方向放置在指南针上方,通电时.3.磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间,以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过发生的.4.磁性的地球地磁南极在地理极附近,地磁北极在地理极附近.合作探究1.磁体周围存在磁场【例1】如图所示.放在条形磁铁磁场中的软铁棒被磁化后的极性是()A.C棒未被磁化B.A棒左端为S极C.B棒左端为N极D.C棒左端为S极2.电流周围存在磁场——电流的磁效应【例2】某同学做奥斯特实验时,把小磁针放在水平通电直导线的下方,当通电后发现小磁针不动,稍微用手拨动一下小磁针,小磁针转动180°后静止不动,由此可知,通电直导线产生的磁场方向是()A.自东向西B.自南向北C.自西向东D.自北向南3.地磁场:地球本身在地面附近空间产生的磁场(1)地球的周围存在着磁场.地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,极性和地理极性相反,如图所示,其间有一个交角.这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的.(2)宇宙中许多天体都有磁场.【例3】地球是个大磁场.在地球上,指南针能指南北是因为受到的作用.人类若计划登上火星,但火星上的磁场情况不明,如果现在登上火星,则在火星上的宇航员(选填“能”或“不能”)只依靠指南针来导向.4.磁场的基本性质:磁场对处于其中的磁体或电流有力的作用.课堂检测1.奥斯特实验说明了()A.磁场的存在B.磁场具有方向性C.通电导线周围存在磁场D.磁体间有相互作用2.磁体与磁体间、磁体和电流间、电流和电流间相互作用的示意图,以下正确的是()A.磁体磁场磁体B.磁体磁场电流C.电流电场电流D.电流磁场电流3.下列所述的情况,可以判断钢棒没有磁性的是()A.将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引,再将钢棒的这端接近磁针的南极,两者互相排斥B.将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引,再将钢棒的另一端接近磁针的北极,两者仍互相吸引C.将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引,再将钢棒的另一端接近磁针的南极,两者仍互相吸引D.将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相排斥4.下列说法正确的是()A.地球磁场的北极与地理南极不完全重合B.将条形磁铁从中间断开,一段是N极,另一段是S极C.改变通电螺线管中电流的方向可使其N极与S极对调D.磁场是客观存在的一种物质5.下列说法中正确的是()A.磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极B.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的C.地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,其间有一个交角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的D.奥斯特发现了电流的磁效应。
第三章磁场4通电导线在磁场中受到的力学习目标1。
知道安培力的概念.2。
会用左手定则判定安培力的方向.3.知道安培力的表达式,会计算匀强电场中安培力的大小。
4。
知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理.自主探究1。
安培力的方向(1)人们把通电导线在磁场中受的力称为。
(2)通电导线在磁场中所受安培力的方向,与电流、磁感应强度的方向都.(3)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内.让磁感线从进入,并使四指指向的方向,这时所指的方向就是通电导线的磁场中所受安培力的方向.(4)通过实验可得出,平行通电直导线之间有相互作用力,同向电流,异向电流。
2.安培力的大小(1)垂直于磁场B放置的通电导线,公式。
(2)当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,公式F= 。
3.磁电式电流表(1)磁电式电流表的原理是的关系.(2)磁电式仪表的构造特点:构造磁铁、放在磁铁两极之间的线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、刻度盘.特点两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱,使极靴与圆柱间的磁场都沿方向,使线圈平面都与磁场方向,使表盘刻度。
(3)线圈偏转的θ越大,被测电流就越大,据线圈偏转的,可以知道被测电流的方向.合作探究一、安培力的方向1。
安培力的方向与哪些因素有关?【演示1】按照教材第81页图3.1-3所示进行实验.观察演示实验:①调换磁铁两极的位置来改变磁场的方向.现象:。
②改变电流方向.现象:.结论:。
左手定则的内容:.针对训练1。
画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向。
2。
通电直导线间的作用力方向如何呢?【演示2】如教材第92页图3。
4-3。
思考2:当AB、CD通反向电流时,作用力方向如何?二、安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时,导线受的安培力多大呢?公式:B⊥I时,F= 。
B∥I时,F= .B与I夹角θ时,F= .针对训练2.将长度为20cm、通有0。
1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度为1T。
3 欧姆定律学习目标1.进一步体会用比值定义物理量的方法,知道什么是电阻以及电阻的单位.2.理解并掌握欧姆定律,并能用来解决有关电路的问题.3.通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验,掌握用分压电路改变电压的基本技能.4.知道伏安特性曲线、线性元件和非线性元件,学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法.自主探究一、探究导体中的电流规律对同一导体,电流跟导体两端的电压的关系是.二、实验准备(1)实验器材:、、、、、和导线若干.(2)实验原理:.合作探究一、实验探究1.电路图如图所示.2.数据记录:3.实验结论:.二、新课学习1.电阻(1)定义:.(2)定义式:.(3)单位:.(4)物理意义:.2.欧姆定律(1)内容:.(2)表达式:.(3)单位:.(4)适用条件:.3.导体的伏安特性曲线:4.线性元件与非线性元件的区别:.三、实例探究若加在某导体两端的电压变为原来的,导体中的电流减小了0.4 A,如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流多大?四、巩固练习一金属导体,两端加上U1=10 V的电压时电流I1=0.5 A,两端加上U2=30 V的电压时导体中电流I2多大?若导体两端不加电压,则导体的电阻多大?课堂检测1.根据欧姆定律,下列说法中正确的是()A.从关系式U=IR可知,导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定B.从关系式R=可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比C.从关系式I=可知,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比D.从关系式R=可知,对一个确定的导体来说,所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值2.鸟落在110 KV的高压输电线上,虽然通电的高压线是祼露的电线,但鸟仍然安然无恙,这是因为()A.鸟有耐高压的天性B.鸟脚是干燥的,所以鸟体不导电C.鸟两脚间的电压几乎为零D.鸟体电阻极大,所以无电流通过3.如图所示是某导体的伏安特性曲线,由图可知错误的是()A.导体的电阻是25 ΩB.导体的电阻是0.04 ΩC.当导体两端的电压是10 V时,通过导体的电流是0.4 AD.当通过导体的电流是0.1 A时,导体两端的电压是2.5 V4.某同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,得到如下一组U和I的数据,数据如下表:(1)在图中画出I-U图线.(2)从图线上可以看出,当小灯泡的电功率逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是.(3)这表明导体的电阻随着温度的升高而.。
第二章恒定电流7闭合电路的欧姆定律学习目标1.经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程.体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,理解内、外电路的能量转化.2.理解内、外电路的电势降落,理解闭合电路欧姆定律.3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载、电流的关系.自主探究1.闭合电路:.外电路:.内电路:.2.闭合电路的欧姆定律:.合作探究一、课题引入[演示实验一]当开关S1闭合,灯泡L1发光.当开关S2闭合,请观察灯泡L1亮度如何变化.[小组合作]猜想:灯泡L1亮度为什么会这么变化?二、认识闭合电路1.闭合电路:.2.外电路:.3.内电路:.[小组合作](1)电源起什么作用?.(2)电源怎么实现提供电能?.(3)如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领?.(4)如何定量描述非静电力做的功?.(5)电源提供的电能消耗到了哪里?.三、闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律:.【巩固训练】如图所示,R1=14Ω,R2=9Ω.当开关处于位置1时,电流表示数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表示数I2=0.3A.求电源的电动势E和内阻r.四、讨论及应用1.路端电压、内电压和电动势的关系(1)实验验证[演示实验二]实验证明:U路+U内是一个定值.解决几个问题:①用V1测.②用V2测.如图实验装置,改变滑动变阻器接入电路的阻值,记录外电路电压和内电路电压的数据.(2)内、外电路电势降落之和U外+U内等于.即.2.路端电压与电流的关系:[小组合作]①[演示实验一]中,当开关S2闭合,灯泡L1变暗,请同学们解释实验现象.②当开关S3闭合时,灯泡L1、L2亮度会有什么变化?[小组合作]①图线与纵坐标交点的物理意义.②图线与横坐标交点的物理意义.③直线斜率的物理意义.结论:①图线与纵坐标交点的物理意义:.②图线与横坐标交点的物理意义:.③直线斜率的物理意义:.课堂检测1.关于电源的电动势,下面叙述正确的是()A.电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压B.同一电源接入不同电路,电动势就会发生变化C.电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量D.在闭合电路中,当外电阻变大时,路端电压变大,电源的电动势也变大2.一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流40mA.如将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是()A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V3.某学生在研究串联电路的电压时,接成如图所示电路,接通S后,他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时,电压表读数为U,当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U,当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,则出现此种情况的原因是(R1,R2阻值相差不大)()A.AB段断路B.BC段断路C.AB段短路D.BC段短路4.如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果变阻器的滑片向b端滑动,则()A.电灯L更亮,安培表的示数减小B.电灯L更亮,安培表的示数增大C.电灯L更暗,安培表的示数减小D.电灯L更暗,安培表的示数增大5.如图所示的电路中,当变阻器R3的滑动片P向b端移动时()A.电压表示数变大,电流表示数变小B.电压表示数变小,电流表示数变大C.电压表示数变大,电流表示数变大D.电压表示数变小,电流表示数变小6.如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的图象,则下列说法中不正确的是()A.电动势E1=E2,发生短路时的电流I1>I2B.电动势E1=E2,内阻r1>r2C.电动势E1=E2,内阻r1<r2D.当电源的工作电流变化相同时,电源2的路端电压变化较大7.一个电源分别接上8Ω和2Ω的电阻时,两电阻消耗的电功率相等,则电源的内阻为()A.1ΩB.2ΩC.4ΩD.8Ω8.在如图所示的电路中,电源电动势E=3.0V,内电阻r=1.0Ω,电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω,电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电.求接通开关S后流过R4的总电荷量.9.如图所示,电灯L标有“4V1W”,滑动变阻器总电阻为50Ω.当滑片滑至某位置时,L恰好正常发光,此时电流表的示数为0.45A.由于外电路发生故障,电灯L突然熄灭,此时电流表的示数变为0.5A,电压表的示数为10V.若导线完好,电路中各处接触良好.试问:1)发生故障的是短路还是断路,发生在何处?(2)发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为多大?(3)电源的电动势和内阻为多大?。
第二章恒定电流11简单的逻辑电路学习目标1.知道三种门电路的逻辑关系、符号及真值表.2.通过实验,理解“与”“或”和“非”逻辑电路中结果与条件的逻辑关系.3.会用真值表表示一些简单的逻辑关系.4.会分析、设计一些简单的逻辑电路.自主探究1.数字电路:处理的电路叫做数字电路.2.门电路:就是一种开关,在一定条件下它允许;如果条件不满足,信号就被阻挡在“门”外.3.如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,我们把这种关系叫做.具有的电路称为“与”门电路.4.如果几个条件中,只要有一个条件得到满足,某件事就会发生,这种关系叫做,具有的电路叫做“或”门电路.5.输出状态和输入状态呈现的逻辑关系,叫做“非”逻辑,具有的电路叫做“非”门电路.合作探究一、“与”门如图所示,两个开关A、B串联起来控制同一灯泡L,显然,只有A与B同时闭合时,灯泡L 才会亮.在这个事件中,A、B闭合是条件,灯泡L亮是结果.那么它们体现了什么逻辑关系呢?1.什么是“与”逻辑关系?2.什么是“与”门?【归纳总结】1.如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,这种逻辑关系叫做“”逻辑关系.2.具有“与”逻辑关系的电路称为“”门.二、“或”门如图所示,两个开关A、B并联,控制同一灯泡L,在这个电路中,A或B闭合时,灯泡L就亮.它们体现了什么逻辑关系?1.什么是“或”逻辑关系?2.什么是“或”门?【归纳总结】1.如果几个条件中,条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫做“或”逻辑关系.2.具有“或”逻辑关系的电路叫做“”门.三、“非”门【合作探究】如图所示,当开关A接通时,灯泡Y被短路而不亮;当开关A断开时,灯泡Y是通路而被点亮.这体现了什么逻辑关系?1.什么是“非”逻辑关系?2.什么是“非”门?【归纳总结】1.输出状态和输入状态的逻辑关系,叫做“非”逻辑关系.2.具有“非”逻辑关系的电路叫做“”门.【案例分析】【例题】如图,一个火警报警装置的逻辑电路图.R t是一个热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是一个阻值较小的分压电阻.(1)要做到低温时电铃不响,火警时产生高温,电铃响起.在图中虚线处应接入怎样的元件?(2)为什么温度高时电铃会被接通?(3)为了提高该电路的灵敏度,即报警稳定调的稍底些,R的值应大一些还是小一些?【巩固训练一】走廊里有一盏电灯,在走廊两端各有一个开关,若能使不论哪一个开关接通都能使电灯点亮,那么设计的电路为()A.“与”门电路B.“非”门电路C.“或”门电路D.上述答案都有可能【巩固训练二】在举重比赛中,有甲、乙、丙三名裁判,其中甲为主裁判,乙、丙为副裁判,当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后,才可发出合格信号,试列出真值表.课堂检测1.逻辑电路的信号有两种状态:一种是高电位状态,用“1”表示,另一种是低电位状态,用“0”表示.关于这里的“1”和“0”,下列说法正确的是()A.“1”表示电压1V,“0”表示电压0VB.“1”表示电压大于或等于1V,“0”表示电压一定为0VC.“1”和“0”是逻辑关系的两种可能的取值,不表示具体的数字D.“1”表示该点与电源的正极相连,“0”表示该点与电源的负极相连2.如果一个事件的几个条件都满足后,该事件反而不能发生,条件不同时满足时,该事件才能发生,实现这种逻辑关系的门电路是()A.“与”门B.“非”门C.“与非”门D.“或非”门3.下列说法正确的是()A.逻辑电路就是数字电路B.逻辑电路可存在两种以上的状态C.数字电路主要研究电路的逻辑功能D.集成电路可靠性高、寿命长,但耗电量高4.如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图,L为小灯泡,光照射电阻R'时,其阻值将变得远小于R.该逻辑电路是(选填“与”“或”或“非”)门电路.当电阻R'受到光照时,小灯泡L将(选填“发光”或“不发光”).。
第五章交变电流3 电感和电容对交变电流的影响学习目标1.知道电感器和电容器在交、直流电路中的作用.2.知道感抗、容抗的大小由哪些因素决定.3.能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因.自主探究1.电感器对交变电流的阻碍作用的大小用表示.2.扼流圈是电工技术和电子技术常用的元件,它利用了对电流的阻碍作用.扼流圈分为两类:一类是低频扼流圈,可以用来“通,阻”;一类是高频扼流圈,可以用来“通,通,阻”.3.电容器对交变电流的阻碍作用的大小用表示.合作探究一、电感器对交变电流的阻碍作用探究活动:利用电感特性演示仪,探究电阻、电感器对直流和交变电流的影响.提出问题:(1)观察电源分别接直流和交变电流时,小灯泡的亮度有什么变化?这个实验说明了什么?(2)为什么会产生这种现象呢?自主学习:阅读课本P37~P38“电感器对交变电流的阻碍作用”的内容,学习相关的知识.1.电感器对交变电流有阻碍作用.线圈的越大,交变电流的越高,电感对交变电流的阻碍作用越大,线圈的越大.2.低频扼流圈,线圈的很大,对电流的阻碍作用很小,可以用来.3.高频扼流圈,线圈的小,对高频交变电流的阻碍作用较大,对低频交变电流的阻碍作用较小,对直流的阻碍作用更小,可以用来.二、交变电流能够通过电容器探究活动:利用电容特性演示仪,探究电容器对直流和交变电流的影响.提出问题:观察开关分别接直流和交流电源时,小灯泡的亮度有什么变化?实验说明了什么?自主学习:阅读课本P39“交变电流能够通过电容器”的内容,学习相关的知识.归纳总结:电容器接到交流电源两端时,并没有通过电容器两极板间的绝缘介质,只是电容器交替进行,电路中就有了电流,表现为交变电流通过了电容器.三、电容器对交变电流的阻碍作用探究实验:利用电容特性演示仪,探究电容器对交变电流的阻碍作用.提出问题:把电容器从电路中取下来时,小灯泡的亮度有什么变化?实验说明了什么?自主学习:阅读课本P39“电容器对交变电流的阻碍作用”的内容,学习相关的知识.归纳总结:电容器对交变电流有阻碍作用,电容器的越大,交变电流的越高,电容器对交变电流的阻碍作就越小,越小.课堂检测1.关于电感器对交变电流的影响,以下说法中正确的是()A.电感器对交变电流有阻碍作用B.电感器对交变电流阻碍作用越大,感抗就越小C.电感器具有“通交流、阻直流,通高频、阻低频”的性质D.线圈的自感系数越大,交变电流的频率越高,电感对交变电流的阻碍作用就越大2.下列关于电容器、电感器在电路中的作用的说法不正确的是()A.交变电流的频率越高,电流“通过”电容器的能力越强B.交变电流的频率越高,电流“通过”电感线圈的能力越弱C.电容器在电路中的作用是“通直流,阻交流”D.电感器在电路中的作用是“通低频,阻高频”3.如图所示,将电灯与电容器串联接入通有交变电流的电路中,灯泡发光,则()A.自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质B.自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质C.接入交流电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体D.电容器交替进行充、放电,电路中就有了电流,表现为交变电流“通过”了电容器4.如图所示电路中,电源电动势为E,线圈L的电阻不计.以下判断正确的是()A.闭合S稳定后,电容器两端电压为EB.闭合S稳定后,电容器的a极板带正电C.断开S的瞬间,电容器的a极板将带正电D.断开S的瞬间,电容器的a极板将带负电5.直流电源的电压与交流电压的有效值相同,自感线圈的直流电阻不计,则灯泡发光最强的是()6.如图所示,在电路两端接上交流电源,保持电压不变,使频率增大,发现各灯的亮暗变化情况是:灯1变暗、灯2变亮、灯3不变,则M、N、L处所接元件可能是()A.M为电阻,N为电容器,L为电感器B.M为电阻,N为电感器,L为电容器C.M为电感器,N为电容器,L为电阻D.M为电容器,N为电感器,L为电阻7.如图所示的交流电路中,如果电源电动势的最大值不变,交变电流的频率增大时,可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是()A.L1、L2、L3亮度都不变B.L1变暗、L2亮度不变、L3变亮C.L1变暗、L2变亮、L3亮度不变D.L1变亮、L2变暗、L3亮度不变8.如图所示,平行板电容器与灯泡串联,接在交流电源上灯泡正常发光,则()A.把电介质插入电容器,灯泡一定变亮B.把电容器两极板间距离增大,灯泡变亮C.把电容器两极板间距离增大,灯泡变暗D.使交变电流频率增大,灯泡变暗9.如图所示电路中,L为电感线圈,R为灯泡,电流表内阻为零,电压表内阻无限大,交变电流的电压u=220错误!未找到引用源。
第二章恒定电流2电动势学习目标1.理解电动势的概念,掌握电动势的定义式.2.了解电源内部能量的转化过程,加强对学生科学素质的培养.自主探究1.电源之所以能维持外电路中稳定的电流,是因为它有能力把来到极的正电荷经过电源部不断地搬运到极.2.在电源内要使正电荷向正极移动,就一定要有力作用于电荷才行.在这个过程中,电源使电荷的电势能.3.在电池中,非静电力是,它使能转化为能;在发电机中,非静电力是,它使能转化为能.从能量转化的角度看,电源是通过力做功把能转化为能的装置.4.电动势的定义:在电源内部,非静电力所做的功W与被移送的电荷量q的比值叫做电源的电动势,即E= ,其单位是.电动势在数值上等于非静电力把C 的电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.5.电动势由电源中的特性决定,跟电源的体积,也跟外电路.电源内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫做电源的.合作探究【提出问题】问题1:图甲中是什么力把水从低水位处搬运到高水位处的?问题2:图乙中电源内部是什么力把正电荷从负极搬运到正极的呢?【思考讨论】电源P在把正电荷从负极搬运到正极的过程中,正电荷的电势能如何变化?从另一个角度看,电源又发挥了怎样的作用?【要点提炼】一、电源1.电源是通过力做功把其他形式的能转化为能的装置.2.非静电力在电源中所起的作用:.【巩固练习1】下列关于电源的说法中正确的是()A.在外电路和电源内部,正电荷都受到静电力的作用,所以能不断地定向移动形成电流B.静电力与非静电力都可以使电荷移动,所以本质上都是使电荷的电势能减少C.在电源内部,正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D.静电力移动电荷做功电势能减少,非静电力移动电荷做功电势能增加【思考讨论】资料1.某种干电池非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极时做1.5J的功,把1.5J化学能转化成1.5J的电势能.2.某种纽扣电池非静电力做功把1C正电荷在电源内从负极移送到正极时做3.0J的功,把3.0J化学能转化成3.0J的电势能.3.某种蓄电池非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极时做6.0J的功,把6.0J 化学能转化成6.0J的电势能.问题1:在不同的电源中非静电力做功的本领是否相同?问题2:怎样衡量电源非静电力做功的本领?【要点提炼】二、电动势1.定义:.2.定义式:.3.单位:.4.物理意义:.【巩固练习2】1.下列关于电源的说法中,正确的是()A.电源向外提供的电能越多,表示电动势越大B.电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力所做的功C.电源的电动势与外电路有关D.在电源内正电荷从负极到正极电势升高2.关于电源的电动势,下列说法正确的是()A.电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量B.电动势在数值上等于电路中通过1C的电荷量时电源提供的能量C.电源的电动势跟电源的体积有关,跟外电路也有关D.电动势有方向,因此电动势是矢量3.铅蓄电池的电动势为2V,这表示()A.电路中每通过1C的电荷量,电源就把2J的化学能转化为电能B.铅蓄电池两极间的电压为2VC.铅蓄电池在1s内将2J的化学能转化为电能D.铅蓄电池将化学能转化为电能的本领比一节普通干电池(电动势为1.5V)的大【自主学习】电源还有哪些重要参量?【要点提炼】三、电源的几个重要参数1.电动势:取决于,与电池的大小无关.2.内阻(r):.【思考讨论】问题:电压与电动势有什么区别和联系?【巩固练习3】将电动势为3.0V的电源接入电路中,测得电源两极间的电压为2.4V,当电路中有6C的电荷流过时,求:(1)有多少其他形式的能转化为电能?(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能?(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能?课堂检测1.对于电动势的定义式E=错误!未找到引用源。
第五章交变电流5 电能的输送学习目标1.掌握输电过程中降低输电损耗的两个途径.2.知道远距离输电线路的基本构成.3.会对简单的远距离输电线路进行定量计算.自主探究1.电阻定律:在温度不变时,同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成,与它的横截面积S成,导体电阻与构成它的材料有关,即R= .2.电功率P= ,热功率P= .合作探究一、降低输电损耗的两个途径情境探究:假定输电线路中的电流是I,用户端的电压是U,两条导线的总电阻是r.在图中,导线的电阻集中画为一个电阻r.提出问题:(1)输电线中损失的电压是多少?用户得到的电压是多少?输电线损失的功率是多少?(2)在输电电流一定的情况下,如果线路的电阻变为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的几分之一?在线路电阻一定的情况下,如果输电电流减为原来的一半,线路上损失的功率减为原来的几分之一?(3)通过第(2)问的两项计算,你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效?(4)怎样计算用户消耗的功率?(5)在保证用户的电功率的前提下,怎样才能减小输电电流?自主学习:阅读课本P45“降低输电损耗的两个途径”的内容,学习相关的知识.1.设输电电流为I,输电线的电阻为r,则输电线上的功率损失为P损= .2.降低输电损耗的两个途径:一个途径是;另一个途径是.3.远距离输电时,为了降低输电线路中的损耗,可以输电电压,输电电流.二、电网供电思考讨论:观察输电过程示意图,完成下列问题.(1)尝试做出远距离输电的原理图.(2)请分别写出输电线上的功率损失和电压损失表达式.(3)请说明电路中I2和I3的关系、U2和U3的关系.自主学习:阅读课本P46~P47“电网供电”的内容,学习相关的知识.1.通过网状的、,将许多电厂和广大用户连接起来,形成全国性和地区性的输电网络,这就是.2.采用送电,是输电技术的重要发展.使用,电力的供应更加可靠,质量更高.课堂检测1.在远距离输电中,当输电线的电阻和输送的电功率不变时,那么()A.输电线路上损失的电压与输送的电流成正比B.输电的电压越高,输电线路上损失的电压越大C.输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D.输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2.下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中,正确的是()A.因为热功率P=错误!未找到引用源。
第一章静电场9 带电粒子在电场中的运动学习目标1.学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化.2.综合运用静电力做功、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化.3.了解示波管原理,并会分析简单现象.自主探究一、知识回顾1.牛顿第二定律的公式是什么?2.动能定理的表达式是什么?3.解决平抛这类曲线运动的方法是,水平方向:,竖直方向:,速度偏转角度.4.静电力做功的计算方法:恒力(匀强电场):,任意情况:.二、知识准备电场中的带电粒子在什么情况下不考虑重力?1.2.合作探究一、带电粒子的加速【提出问题】你听说过电子枪吗?带电粒子做加速或减速直线运动的条件是什么?【例题】如图所示,在真空中有一对平行金属板,两板间加以电压U,两板的间距为d.两板间有一质量为m,带正电荷q的带电粒子.它在电场力的作用下,由静止开始从正极板向负极板运动,到达负极板时的速度有多大(不考虑粒子的重力)?试用功能关系和运动学关系求解.【思维拓展】如果进入电场的速度为v0,其最后射出电场的速度为多大?【思考讨论】上述问题中,如果在非匀强电场中该用何种方法求解?上面的方法是否仍然适用?为什么?【尝试练习】炽热的金属丝可以发射电子(如图).在金属丝和金属板间加以电压U=2500V,发射出的电子在真空中加速后,从金属板的小孔穿出.电子穿出时的速度有多大?设电子刚离开金属丝时的速度为零.(m=0.9×10-30kg,e=1.6×10-19C)二、带电粒子在匀强电场中的偏转【例题】如图所示,质量为m、带电量为q的正粒子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中,穿出电场.匀强电场的两板间距为d,电势差为U,板长为l(粒子不计重力).1.问题讨论(1)q的受力大小和方向怎样?(2)垂直电场和平行电场方向的运动性质怎样?(3)与学过的哪种运动形式类似?2.深入探究:设两极板间电荷带电荷量为q,质量为m,平行板长为l,两板间距为d,电势差为U,初速度为v0.试求:垂直电场方向时间t= ,平行电场方向加速度a= ,偏移距离y= ,平行于电场方向的速度v y= ,偏转角tanθ= .【尝试练习】如图所示,两个相同极板Y与Y'的长度L=6.0cm,相距d=2.0cm,极板间的电压U=200V.一个电子沿平行于板面的方向射入电场中,射入的速度v0=3.0×107m/s.把两板间的电场看作匀强电场,求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和偏转的角度θ(m=0.9×10-30kg,e=1.6×10-19C).【拓展练习】质子(质量为m、电量为e)和二价氦离子(质量为4m、电量为2e)以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中,离开电场后,它们的偏转角正切之比为,侧移之比为.【思维拓展】以相同的初速度进入同一偏转电场其结果如何?三、示波管的原理1.如果在电极XX'之间不加电压,但在YY'之间加不变的电压,使Y的电势比Y'高(有时说这种情况是“Y正,Y'负”),电子束运动过程中受哪个方向的力?电子将打在荧光屏的什么位置?试着在荧光屏上标出.如果在YY'之间不加电压,而在XX'之间加不变的电压(X正,X'负),电子将打在荧光屏的什么位置?试着在荧光屏上标出.2.如果在电极XX'之间不加电压,而在电极YY'之间所加的电压按如图所示的规律随时间变化,在荧光屏上会看到什么图形?3.如果YY'之间的电压仍然如图所示,而在电极XX'之间加不变的电压(X正,X'负),在荧光屏上会看到什么图形?若XX'之间的电压是“X负,X'正”呢?4.如果YY'之间的电压仍然如图甲所示,而在电极XX'之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在荧光屏上会看到什么图形?建议按以下步骤画图.(1)在白纸上画出荧光屏的放大图;(2)在图上分别标出O、A、B、C、t1、D、E、F、t2几个时刻光点在荧光屏上的位置;(3)根据以上光点的位置,画出荧光屏上的图形.甲乙课堂检测1.下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后,粒子动能最大的是(),粒子速度最大的是()A.质子(质量为m、电量为e)B.氦核(质量为4m、电量为2e)2.先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场,进入时速度方向与板面平行.在下列两种情况下,分别求出离开时电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比.已知氢核与电子质量之比为1836∶1.(1)电子与氢核的初速度相同.(2)电子与氢核的初动能相同.3.一个电荷量为-q,质量为m的带电粒子,由静止进入一个电压为U1的加速电场加速后,又垂直进入一个电压为U2的偏转电场,经偏转电场偏转后打在荧光屏上,整个装置如图所示(不计粒子的重力).求:(1)出偏转电场时的偏移距离y;(2)出偏转电场时的偏转角θ;(3)打在荧光屏上时的偏移距离Y.。
第五章交变电流4 变压器学习目标1.知道变压器的构造及几种常见的变压器.2.用实验探究变压比关系,认识变压器的原理基础.3.理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系.自主探究1.变压器是由和组成的.一个与交流电源连接,叫做,也叫初级线圈;另一个线圈与负载连接,叫做,也叫次级线圈.2. 是变压器工作的基础.没有能量损失的变压器叫做.3.理想变压器的原、副线圈两端的电压之比,等于.合作探究一、变压器的原理生活中常用电器的额定工作电压:思考讨论:生活中的用电器一般都可以使用220 V的交流电源,与它们的额定工作电压都不相同,用电器是如何正常工作的呢?思路点拨:变压器可以降低电压也可以升高电压,通过变压器得到用电器所需的合适电压.实物观察:观察变压器的构造.对应可拆式变压器实物和课本中的图片介绍变压器的构造及标示符号,说明闭合铁芯是由极薄且彼此绝缘的硅钢片叠压而成的.自主学习:阅读课本P41“变压器的原理”的内容,总结出相关的知识.1.变压器的工作原理是.电流通过原线圈时在铁芯中激发,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的 也在不断变化. 在副线圈中产生感应电动势,所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出 .2.从能量角度看,显然变压器不能产生电能,它只是利用闭合铁芯通过 将电能从原线圈转移到副线圈,实现电能到 再到电能的转化.二、电压与匝数的关系实验探究:探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系. 猜想假设:变压器线圈两端的电压可能与原、副线圈匝数有关. 设计实验:小组讨论设计实验方案: (1)实验电路:(2)操作方法:控制变量法. (3)实验表格:(4)实验步骤:A.按实验电路连接实验器材;B.保持原线圈的匝数不变,增加或减少副线圈的匝数,测量副线圈两端的电压C.保持副线圈的匝数不变,增加或减少原线圈的匝数,测量副线圈两端的电压;D.分析实验数据,得出实验结论. 注意事项:(1)输入电压不超过12 V .(2)手不能接触裸露的导线、接线柱.(3)电压表先用最大量程试测,然后再选用适当挡位进行测量. 进行实验:分组实验连接好电路,记录的数据填入表格.数据分析:分析处理实验数据并得出实验结论.实验结论:在实验误差范围内,原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比,即错误!未找到引用源。
第四章电磁感应7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标1.知道涡流是如何产生的.2.了解涡流如何利用和防止.3.了解电磁阻尼和电磁驱动.自主探究1.在变化的磁场中,整块导体内部发生而产生的,由于看起来像水中的漩涡,所以叫做涡电流,简称涡流.2.当导体在磁场中运动时,会使导体受到安培力,安培力的方向总是导体的运动,这种现象称为电磁阻尼.3.如果磁场相对于导体运动,在导体中会产生,使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种作用叫做电磁驱动.合作探究一、涡流活动体验:如图所示,线圈接入交变电流,块状铁芯插入线圈中,让学生感知铁芯的变化.几分钟后可以感到铁芯变热.提出问题:(1)铁芯中为什么会产生感应电流?(2)铁芯为什么会发热?自主学习:阅读课本P26“涡流”的有关内容,学习与涡流相关的知识.1.涡流的产生:涡流的本质是,涡流的产生条件就是的变化.因为导体本身可以形成闭合回路,同时导体本身的电阻比较小,所以产生的感应电流就比较大,就像水中的漩涡一样.2.涡流的应用(1)涡流的热效应:.(2)涡流的磁效应:、.3.涡流的防止(1)途径一:增大铁芯材料的.(2)途径二:用来代替整块硅钢铁芯.4.涡流产生的两种情况(1)情况一:导体处于变化的中.(2)情况二:导体的运动引起通过导体的发生变化.5.能量转化:如果导体处于变化的磁场中,那么转化为电能,然后电能转化成;如果导体的运动产生了涡流,那么转化为电能,然后电能转化成.二、电磁阻尼和电磁驱动活动体验:如图所示,弹簧下端悬挂一根磁铁,将磁铁托起到某高度后释放,磁铁能振动较长时间才停下来.在磁铁下端放一固定线圈,磁铁很快停了下来.提出问题:磁铁的两种振动情况有很大的不同,说明了什么?思考讨论:(1)如图所示,一个单匝线圈落入磁场中,分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向.安培力对线圈的运动有什么影响?(2)磁电式仪表的线圈常常用铝框作骨架,把线圈围绕在铝框上.假定仪表工作时指针向右转动,铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流,铝框要受到安培力.安培力是沿什么方向的?安培力对铝框的转动产生什么影响?使用铝框作线圈骨架有什么好处?活动体验:一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间,可以绕支点自由转动.转动磁铁,观察铝框的运动.提出问题:怎样解释铝框的运动?自主学习:阅读课本P27~P28“电磁阻尼和电磁驱动”的内容,学习电磁阻尼和电磁驱动的相关知识.1.电磁阻尼是相对于运动,电磁驱动是相对于运动,安培力的作用都是它们间的相对运动.2.交流感应电动机就是利用的原理工作的.课堂检测1.下列做法中可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中2.如图所示,有两个金属环静止在光滑水平绝缘面上,环1竖直,环2水平,均处于中间分割线上,在平面中间分割线正上方有一条形磁铁,当磁铁沿中间分割线向右运动时,下列说法正确的是()A.两环都向右运动B.两环都向左运动C.环1静止,环2向右运动D.两环都静止3.机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品,安检门中接有线圈,线圈中通以交变电流,关于其工作原理,以下说法正确的是()A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化,在线圈中产生感应电流B.人体在线圈交变电流产生的磁场中运动,产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D.金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流4.下列器具的工作原理与涡流有关的是()A.家用电磁炉B.家用微波炉C.变压器的铁芯用多块硅钢片粘在一起D.风扇转动时扇页与空气摩擦发热5.如图所示,一闭合铝环套在一根光滑水平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是()A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动6.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO'旋转,当给以相同的初始角速度开始转动后,由于阻力,经相同的时间后便停止;若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中,甲环的转轴与磁场方向平行,乙环的转轴与磁场方向垂直,如图所示.当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后,则下列判断正确的是()A.甲环先停B.乙环先停C.两环同时停下D.无法判断两环停止的先后7.如图所示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动,如果发现小球做减速运动,则小球的材料可能是()A.铁 B .木 C.铜 D.铝8.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为()A.增大涡流,提高变压器的效率B.减小涡流,提高变压器的效率C.增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量D.增大铁芯中的电阻,以减少发热量9.如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速度释放,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管描述可能正确的是()A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的D.A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的10.探测地雷的探雷器是利用涡流工作的,士兵手持一个长柄线圈从地面扫过,线圈中有的电流.如果地下埋着,金属中会感应出,涡流的又会反过来影响线圈中的,使仪器报警.11.如图所示,质量m=100 g的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8 m,有一质量M=200 g的小磁铁(长度可忽略),以10 m/s的水平速度射入并穿过铝环,落地点距铝环原位置的水平距离为3.6 m, 小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动,求:(1)磁铁与铝环发生相互作用时,铝环向哪边偏斜?(2)若铝环在磁铁穿过后速度为 2 m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生了多少电能?(g取10 m/s2)。
第二章恒定电流1电源和电流学习目标1.了解电源的形成过程.2.掌握恒定电场和恒定电流的形成过程.自主探究1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置.2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的,导线内的电场保持和平行.3.由分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场.4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流.5.电流的程度用电流这个物理量表示;规定定向移动的方向为电流的方向;电流的单位是,符号是;公式为.合作探究【提出问题】问题1:电流形成的条件是什么?问题2:导体中产生电流的条件是什么?问题3:如何使电路中有持续电流?【要点提炼】一、电源1.要使电路中保持持续的电流,电路两端之间要有一定的.2.电源的作用:维持电路两端始终有一定的,使电路中保持.二、恒定电场问题:在有电源的电路中,导线内部的电场强度有什么特点呢?【要点提炼】1.由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,称为.2.在恒定电场中,任何位置的电场强度都不随时间变化,所以它的基本性质与相同.在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中.【合作探究】问题:在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用,而发生定向运动,从而形成电流,恒定电场中的电流有什么特点呢?三、恒定电流问题:1.什么样的电流被称为恒定电流?2.我们用什么物理量来描述电流的强弱程度?【巩固练习1】1.关于电流的方向,下列叙述中正确的是()A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时与负电荷定向移动的方向相同2.电流方向与正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向.3.在金属导体中,若10s内通过横截面的电荷量为10C,则导体中的电流为.结论:电流等于通过导体横截面的与通过这些所用的比值.4.某电解槽横截面积为0.5m2,若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为1C,则电解液中的电流为.在电解液中,电荷量是通过截面的正、负离子电荷量绝对值的.【例题】有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电流I=1A.已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023mol-1,电子的电荷量e=-1.6×10-19C.求铜导线中自由电子定向移动的速率.【合作探究】问题:你认为计算出的电子定向运动速率与我们的生活经验是否相符?怎样解释?【巩固练习2】1.下列叙述中正确的有()A.导体中电荷运动就形成电流B.电流的单位是安C.电流是一个标量,其方向是没有意义的D.对于导体,如果两端电势差不为零,则电流一定不为零2.关于电流,下列说法正确的是()A.根据I=qt可知I与q成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流C.电流有方向,是标量D.电流的单位“安培”不是国际单位制单位3.某电解质溶液,如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流是多大?课堂检测一、选择题1.关于电源的作用,下列说法正确的是()A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B.电源的作用是能直接释放出电能C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流D.电源的作用就是使自由电荷运动起来2.金属导体中有电流时,自由电子定向移动的速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导速率为v3,则()A.v1最大B.v2最大C.v3最大D.无法确定3.在示波管中,电子枪2s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为()A.4.8×10-6AB.3×10-13AC.9.6×10-6AD.3×10-6A4.有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是()A.通过甲、乙两导体的电流相同B.通过乙导体的电流是通过甲导体电流的两倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体中的两倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等5.某正负电子对撞机的储存环是长为240m的近似圆形轨道,当环中的电流为10mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为()A.5.0×1011B.5.0×1019C.1.0×1013D.1.0×1036.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速率为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()A.vqB.错误!未找到引用源。
第三章磁场3 几种常见的磁场学习目标1.知道什么叫磁感线.2.知道几种常见的磁场(条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流、通电螺线管)及磁感线分布的情况.3.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向.4.知道安培分子电流假说,并能解释有关现象.5.理解匀强磁场的概念,明确存在匀强磁场的两种情形.6.理解磁通量的概念并能进行有关计算.自主探究1.磁感线是一些有方向的,每一点的切线方向都跟该点的相同.磁感线的地方磁场强,磁感线的地方磁场弱.磁感线为曲线,在磁体的外部磁感线由极出发,回到极.在磁体的内部磁感线则由极指向极.两条磁感线不能.2.如果磁场的某一区域里,磁感应强度的、处处相同,这个区域的磁场叫.距离很近的两个异名磁极之间的磁场,通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)都可认为是匀强磁场.3.安培认为磁性起源是在分子、原子等物质微粒内存在着一种使每个物质微粒成为微小的磁体的,它的两侧相当于两个.合作探究【情景1】演示实验:观察小磁针和铁屑在磁场中的分布提出问题:1.我们在学习电场的时候是如何用电场线来描述电场强度的?对于磁场也是这样吗?2.观察磁铁周围的磁感线,有什么样的分布特点?总结:1.曲线上表示该点的磁场方向;表示大小.2.磁感线是闭合曲线:磁铁外部磁感线从出发到,内部是从到.【情景2】奥斯特发现电流的磁效应后,引导出电磁学的一系列新的发现.电流的磁场是如何分布的呢?提出问题1.是否能用细铁屑反映直导线磁场的分布?请设计实验验证.2.请通过实验结果总结归纳直线电流周围的磁感线的特点.设计实验方案:实验结果:安培定则(也叫右手螺旋定则)内容:【情景3】提出问题1.请画出它们的磁感线空间走向及疏密分布情况.2.根据记录的电流的方向和磁感线的方向,思考这两者之间有没有联系?能否用安培定则来描述?安培定则的另外一种表述:【例题】通电螺线管周围磁场的特点:两端分别是N极和S极,管内是匀强磁场,管外为非匀强磁场.在方框内画出通电螺线管周围磁场的立体图、横截面图和纵截面图.提出问题1.磁铁和电流都能产生磁场,它们是否有联系?2.如何用安培分子电流假说解释磁化和退磁现象?【情景5】图中所示两个异名磁极间的磁场提出问题1.观察分析,两磁极间的磁场有何特点.2.在什么情形中,存在这种电场.总结:匀强磁场定义:.产生方法:.【情景6】光通过洞口1.“光通量”由光的强弱及洞的面积决定,那么我们如何来描述磁通量呢?2.光线垂直入射与傍晚光线倾斜入射时通过的“光通量”不同,那么B和S不垂直时如何描述磁通量?总结:1.磁通量定义式:.单位:2.当B和S不垂直时,应该找到,此时定义式为.课堂检测1.关于磁感线,下列说法中正确的是()A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B.磁感线总是从N极到S极C.磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D.两个磁场叠加的区域,磁感线可能相交2.关于磁感线与电场线,下列说法正确的是()A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.电场线一定不闭合,磁感线一定是闭合的C.磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.沿磁感线方向磁场逐渐减弱3.关于匀强磁场,下列说法中正确的是()A.在某一磁场中,只要有若干处磁感应强度相同,则这个区域里的磁场就是匀强磁场B.只要磁感线是直线,该处的磁场一定是匀强磁场C.匀强磁场中的磁感线,必定是相互平行且间距相等的直线D.距离很近的两个异名磁极之间及通电螺线管内部靠近中间部分的磁场,都可视为匀强磁场4.下面每张图中,最里边的小圆表示一根通电直导线的截面,标出了导线中电流的方向,周围的同心圆表示通电直导线磁场的磁感线.其中能比较正确地反映磁场情况的是()5.如图所示,带正电的金属环绕轴OO'以角速度ω匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A.N极竖直向上B.N极竖直向下C.N极沿轴线向右D.N极沿轴线向左6.在如图所示的电路中,当开关S断开时,螺线管中小磁针N极的指向如图所示,则当开关S闭合后,小磁针静止时,N极的指向为()A.垂直纸面向里B.垂直纸面向外C.水平向右D.水平向左8.如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量的情况是()A.如图位置时等于BSB.若使框架绕OO'转过60°角,磁通量为错误!未找到引用源。
第二章恒定电流10实验:测定电池的电动势和内阻学习目标1.理解测定电池的电动势和内阻的原理,并画出电路图.2.会根据电路图连接实物图,测量并收集实验数据,会对实验数据进行分析.3.得出结论并对实验误差进行分析.自主探究1.闭合电路的欧姆定律闭合电路的电流跟电源的电动势成比,跟内、外电路的电阻之和成比.I= 错误!未找到引用源。
2.路端电压跟负载的关系路端电压:U=E-Ir如图电路:(1)R增大,电流,路端电压;(2)R减小,电流,路端电压.3.(1)外电路断路时,R→∞,I= ,U=E-Ir= ;(2)外电路短路时,R= ,I=错误!未找到引用源。
= ,U= .4.电源的特性曲线——路端电压U随电流I变化的图象.(1)图象的函数表达:.(2)图象的物理意义①在纵轴上的截距表示.②在横轴上的截距表示.③图象斜率的绝对值表示.合作探究1.实验目的:测电池的电动势和内阻2.实验原理:有多种方法测定电池的电动势和内阻(1)伏安法:根据电源电动势E、内阻r,与路端电压U和电流I的关系:E=U+Ir,只需要测出和的两组数据,就可以列出两个关于E和r的方程,从而解方程组得到E和r.因此用和加上一个可变电阻(或滑动变阻器),就能测定电池的电动势E和内阻r.(2)安阻法:E=U+Ir=IR+Ir,因此,只要得到和的两组数据,也可以得到关于E和r的两个方程,解方程组得到E和r.这样,用电流表和也可以测定电池的电动势和内阻.(3)伏阻法:E=U+Ir=U+错误!未找到引用源。
r,可见,如果能得到和的两组数据,同样可以解方程组求出E和r.所以,除了上面两种方法外,用和也可以测定电池的电动势和内阻.3.伏安法测电池电动势和内阻的实验器材:待测电池、、、、开关、导线若干.4.伏安法测定电池电动势和内阻的实验步骤:(1)选择仪器,判断电表的接法,在方框中画好电路图,连接好电路.(2)测一组U、I值.(3)改变滑动变阻器的阻值,再测几组U、I值.(4)作U-I图象,求电池的电动势E和内阻r.5.数据处理6.误差分析本实验的系统误差,主要是电表的内阻引起的.由于伏特表的分流作用,测得的E和r均(选填“大于”或“小于”)真实值.课堂检测1.在测定电源电动势和内阻的实验中,已有待测电池、开关、导线,为达到实验目的还需要()A.一只电流表和一个电阻箱B.一只电流表和一个电阻箱C.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器D.一只安培表和一个滑动变阻器2.用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中,下列注意事项中错误的是()A.应选用旧的电池作为被测电池,以使电压表的示数变化比较明显B.应选用内阻小的电压表和电流表C.移动滑动变阻器滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D.根据实验记录数据作U-I图象时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧3.如图所示是根据某次实验记录的数据画出的U-I图象,下列说法正确的是()A.纵轴截距表示电源的电动势,即E=3VB.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6AC.根据r=错误!未找到引用源。
四章电磁感应6互感和自感学习目标1.知道互感现象和互感电动势.2.知道自感现象和自感电动势.3.知道自感系数.4.会利用自感现象和互感现象解释相关问题.自主探究1.在法拉第的实验中,两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的会在另一个线圈中产生,这种现象叫做互感.2.当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化不仅在邻近的电路中激发出,同样也在它本身激发出.这种现象称为自感.3.自感系数L与线圈的、形状、以及是否有有关.国际单位是亨利(H),常用单位还有毫亨(mH)、微亨(μH),1 H= mH= μH.合作探究一、互感现象思考讨论:如图所示,改变滑动变阻器的电阻,会发生电磁感应现象,思考讨论副线圈中的感应电流的情况.自主学习:阅读课本P22“互感现象”的内容,学习相关知识.归纳总结:1.互感是一种常见的现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间.2.磁场具有能量:利用互感现象可以把、信息由一个线圈传递到另一个线圈.3.互感现象的应用:、磁性天线、延时继电器等.二、自感现象(一)通电自感1.通电自感如图所示,在电路中两个灯泡A1和A2的规格相同,A1与线圈L串联后接到电源上,A2与可变电阻R串联后接到电源上.先闭合开关S,调节电阻R,使两个灯泡的亮度相同,再调节可变电阻R1,使它们都正常发光,然后断开开关S.重新接通电路,注意观察,在开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况.实验现象:在闭合开关S的瞬间,灯A2立刻正常发光,A1比A2迟一段时间才正常发光.提出问题:为什么会出现这种现象呢?线圈L的作用是什么?讨论小结:由于线圈L自身的磁通量增加,产生了感应电动势,这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化,即阻碍线圈中电流的增加,故通过A1的电流不能立即增大,灯A1的亮度只能慢慢增加,最终与A2相同.2.断电自感如图所示,在电路中灯泡A与线圈并联后接到电源上.先闭合开关S使灯泡发光,然后断开开关,注意观察开关断开时灯泡的发光情况.思考讨论:(1)电源断开时,通过线圈L的电流减小,这时会出现感应电动势.感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些?(2)产生感应电动势的线圈可以看做一个电源,它能向外供电.由于开关已经断开,线圈提供的感应电流将沿什么途径流动?(3)开关断开后,通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致?(4)开关断开后,通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大?为了使实验的效果更明显,对线圈L应该有什么要求?归纳总结:1.在自感现象中,自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的,而自感电动势却总是导体中原来电流的变化.2.开关闭合时线圈中有电流,电流产生磁场,储存在磁场中,开关断开时,线圈相当于,把磁场中的转化成电能.三、自感系数问题探究:自感电动势的大小与什么因素有关呢?自主学习:阅读课本P24“自感系数”的内容,学习自感的相关知识.1.自感电动势的大小与线圈中的电流的变化率成,比例系数与线圈的、形状、,以及是否有等因素有关,叫做自感系数,简称自感或电感.2.物理意义:自感表示线圈产生本领大小的物理量.3.单位:,简称,符号是.课堂检测1.通过一个线圈的电流在均匀增大时,这个线圈的()A.自感系数也将均匀增大B.自感电动势也将均匀增大C.磁通量也将均匀增大D.自感系数和自感电动势不变2.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I.然后,断开S.若t'时刻再闭合S,则在t'前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()3.如图所示,L A和L B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻值与R 相同.由于存在自感现象,在开关S闭合和断开时,灯L A和L B先后亮暗的顺序是()A.闭合时,L A先达最亮;断开时,L A后暗B.闭合时, L B先达最亮;断开时,L B后暗C.闭合时,L A先达最亮;断开时,L A先暗D.闭合时,L B先达最亮;断开时,L B先暗4.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因.你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大5.如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路,L两端并联一电压表,用来测量自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路解体时应()A.先断开S2B.先断开S1C.先拆除电流表D.先拆除电阻R6.如图所示的电路中,两个电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央,当电流从“-”接线柱流入时,指针向右摆,当电流从“+”接线柱流入时,指针向左摆,当电路接通并达到稳定时再断开的瞬间,下列说法符合实际的是()A.G1指针向左摆,G2指针向右摆B.G1指针向右摆,G2指针向左摆C.G1、G2的指针都向左摆D.G1、G2的指针都向右摆7.如图所示的电路中,三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1<R2<R3,电感L的电阻可忽略,D 为理想二极管.开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的是()A.L1逐渐变暗,L2、L3均先变亮,然后逐渐变暗B.L1逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗C.L2立即熄灭,L1、L3均逐渐变暗D.L1、L2、L3均先变亮,然后逐渐变暗8.如图所示的电路中,S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A,流过灯泡的电流是1 A.将S突然断开,则S断开前后,能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图象是()9.如图所示,多匝线圈L的电阻和电池内阻不计,两个电阻的阻值都是R,开关S原来是断开的,电流I0=错误!未找到引用源。
第六章传感器3 实验:传感器的应用学习目标1.了解逻辑集成电路块、集成电路实验板,知道各种元器件的性能和引脚关系.2.了解光控开关电路及控制原理,会组装光控开关.3.了解温度报警器及控制原理,会组装温度报警器.自主探究1.斯密特触发器可以将连续变化的转换为突变的.斯密特触发器是具有特殊功能的,常用符号表示.2.在逻辑电路中,常把电势的高低叫做的高低,“输出低电平”的意思是,输出端处于的状态.合作探究一、光控开关思考讨论:如图所示的光控电路,用发光二极管LED模仿路灯,R G为光敏电阻,R1的最大电阻为51 kΩ,R2为330 Ω.(1)电路由哪几部分组成?(2)请同学们试着分析一下光控电路的工作原理.(3)要想在天色更暗时路灯才会亮,应该把R1的阻值调大些还是调小些?为什么?二、温度报警器创设问题:上一节我们学习了火灾报警器,它是利用烟雾对光的散射作用,使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化,从而达到报警目的.既然发生火灾时,环境温度要升高,我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢?思考讨论:观察温度报警器的工作电路图,思考下列问题.(1)电路由哪几部分组成?(2)请同学们试着分析一下温度报警器的工作原理.(3)要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应该把R1的阻值调大些还是调小些?课堂检测1.某市为了节约能源,合理适时地使用路灯,要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制.这是利用半导体的()A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用了2.对于常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器.它的原理如下:传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻不变化,从而引起整个电路的输出发生变化,而该变化与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测.由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为()A.铜B.合金C.半导体D.绝缘体3.如图所示为电容式声波传感器的示意图,该电路可将声音信号转化为电信号.该电路中右侧金属板b固定不动,左侧是能在声波驱动下沿水平方向左右往复运动的镀有金属层的振动膜a,a、b构成了一个平行板电容器,且通过导线与稳压电源正、负极相接.a随声源S振动而左右往复运动.下列有关分析正确的是()A.a左右往复运动过程中,a、b板构成的电容器的电容不变B.a左右往复运动过程中,b板所带的电荷量不断变化C.a左右往复运动过程中,a、b板之间的电场强度不断变化D.a左右往复运动过程中,灵敏电流计中始终有方向不变的电流4.如图所示为一测定液面高低的传感器示意图,A为固定的导体芯,B为导体芯外面的一层绝缘物质,C为导电液体,把传感器接到图示电路中,已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向相同.如果发现指针正向右偏转,则导电液体的深度h变化为()A.正在增大B.正在减小C.不变D.无法确定5.如图所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯,R G为光敏电阻.A为斯密特触发器输入端,在天黑时路灯(发光二极管)会点亮.下列说法正确的是()A.天黑时,Y处于高电平B.天黑时,Y处于低电平C.当R1调大时,天更暗时,灯(发光二极管)点亮D.当R1调大时,天较亮时,灯(发光二极管)就能点亮6.在制作光控电路实验中,某同学按电路图将元件安装完毕后,发现将装置置于黑暗环境中,接通电源,灯泡不发光,原因可能是()A.二极管两极接反B.电阻R与光敏电阻位置颠倒C.电阻R阻值太小D.灯泡断路7.如图是温度报警器电路示意图,下列关于此电路的分析正确的是()A.当R T的温度升高时,R T减小,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声B.当R T的温度升高时,R T减小,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声C.当增大R1时,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声D.当增大R1时,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声8.如图所示是继电器的原理图,当在接线柱2、3间接入电源时,电磁铁便将衔铁P吸离A而与B接触,从而达到控制电路的目的,接线柱与接有电源的负温度系数的热敏电阻串接,接线柱与外电路串接,即可在温度过高时切断外电路,实现对外电路的自动控制.9.如图是一个警报器装置的逻辑电路图,R T是一个热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是一个阻值较小的分压电阻,A为斯密特触发器输入端.(1)为什么在高温时电铃会响?(2)为了提高电路的灵敏度,即将报警温度调得低些,那么R的值应该大一些还是小一些?10.大多楼道灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应.(1)控制电路中接入了哪几种传感器?(2)从这几种传感器来的信号,应通过哪种门电路后,再进入执行电路?11.某同学用较为精密的仪器测量光敏电阻的电阻值与光强的关系,得出下列一组数据.通过这组数据,你能判断出电阻值R与光强I的关系吗?12.在蜂鸣式温度报警器电路中,若将R T和R1两电阻位置互换,R1取适当阻值,如图所示,还能报警吗?为什么?。
第六章传感器1 传感器及其工作原理学习目标1.知道什么是传感器,理解各类传感器的工作原理.2.知道光敏电阻的特点及作用.3.掌握热敏电阻和金属热电阻的特点及区别.4.理解霍尔元件的原理及作用.自主探究1.传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等量,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的、等电学量,或转换为电路的.2.光敏电阻在被光照时电阻发生变化,光照越强,电阻越.3.热敏电阻的阻值随温度的升高而,且阻值随温度变化非常明显.4.霍尔电压的决定式为U H=k错误!未找到引用源。
.式中d为,k为.霍尔系数的大小与薄片的有关.合作探究一、什么是传感器活动体验:音乐茶杯平放在桌上时,无声无息,提起茶杯,茶杯播放悦耳的音乐.提出问题:音乐茶杯的工作开关在哪里?开启的条件是什么?猜想假设:(1)开关在茶杯底部,茶杯被提起后,所受的压力发生改变,茶杯的开关闭合,音乐响起.(2)开关在茶杯底部,茶杯被提起后,茶杯底部的光线由弱变强,茶杯的开关闭合,音乐响起.实验探究:(1)提起茶杯,用两根手指使劲挤压茶杯的底部,音乐并没有停止.(2)提起茶杯,用书挡住茶杯的底部但不挤压,音乐停止.自主学习:阅读课本P52“什么是传感器”的内容,学习相关的知识.传感器把量转换为量,便于测量、传输、处理和控制.二、光敏电阻活动体验:将一只光敏电阻接到多用电表的两端,电表置于倍率为100的欧姆挡.在室内自然光的照射下,电阻值很大;在强光的照射下,电阻值很小.提出问题:换用一只普通的电阻,小心地把电阻表面的漆涂层除去一些,使里面的导电膜漏出来接受光照.重做上述实验,结果相同吗?自主学习:阅读课本的P53“光敏电阻”的内容,学习相关的知识.1.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为这个电学量.2.工作原理:光敏电阻在光照射下发生变化.光敏电阻是由硫化镉制成的,硫化镉是一种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子增多,导电性变好.三、热敏电阻活动体验:将一只热敏电阻接到多用电表的两端,电表置于倍率为100的欧姆挡.在冷水中,电阻值很小;在热水中,电阻值很小.提出问题:换用一只金属热电阻,重做上述实验,结果相同吗?自主学习:阅读课本的P54“热敏电阻和金属热电阻”的内容,学习相关的知识.1.热敏电阻与金属热电阻相比,化学稳定性,温度范围,灵敏度.2.热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为这个电学量.四、霍尔元件自主学习:阅读课本P55“霍尔元件”的内容,学习相关的知识.如图,在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上,制作四个电极E、F、M、N,它就成了一个霍尔元件.若在E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使M、N间出现电压U H.这个电压叫做霍尔电压,其决定式为U H=k错误!未找到引用源。
第六章传感器2 传感器的应用学习目标1.知道传感器应用的一般模式.2.知道力传感器在电子秤上的应用.3.知道温度传感器在电熨斗、电饭锅上的应用.4.知道传感器在火灾报警中的应用.自主探究1.常用的力传感器是由和应变片组成的.应变片是一种元件,现在多用材料制成.2.电熨斗中的双金属片温度传感器的作用是,双金属片上层金属的膨胀系数下层金属.3.电饭锅中的温度传感器的主要元件是.它的特点是常温下具有铁磁性,温度上升到约为时,就失去了铁磁性.4.烟雾散射式火灾报警器是利用来工作的.合作探究一、力传感器的应用——电子秤思考讨论:(1)电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?(2)力传感器的工作原理是什么?(3)应变片能够把什么力学量转化为什么电学量?二、温度传感器的应用——电熨斗活动体验:取一个报废的日光灯启动器,去掉外壳,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一个U形的双金属片,双金属片的旁边有一根直立的金属丝,两者构成一对触点.常温下触点是分离的.用火焰靠近双金属片,可以看到双金属片的形状发生变化,与金属丝接触;把火焰移开,双金属丝逐渐恢复原状,两个触点分离.把这个启动器用作温控开关,可以控制小灯泡的亮和灭.思考讨论:电熨斗在达到设定的温度后就不再升温,当温度降低时又会继续加热,使它总与设定的温度相差不多.在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同.进行这样的控制,靠的是温度传感器.观察电熨斗的结构图,思考下列问题.(1)常温下,电熨斗的上、下触点应是接触的还是分离的?当温度过高时,双金属片将怎样起作用?(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,这是如何使用调温旋钮来实现的?三、温度传感器的应用——电饭锅活动体验:取一块电饭锅用的感温铁氧体,使它与一块小的永磁体吸在一起.用功率较大的电烙铁给铁氧体加热,经过一段时间后会与永磁体分开.思考讨论:观察电饭锅的结构示意图,思考下列问题.(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮?手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态?为什么?(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度?为什么?(3)饭煮熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会有什么变化?这时电饭锅会自动地发生哪些动作?(4)如果用电饭锅烧水,能否在水沸腾后自动断电?四、光传感器的应用——火灾报警器思考讨论:阅读课本P59“光传感器的应用——火灾报警器”的内容,思考并回答问题.(1)烟雾散射式火灾报警器的组成有哪些?(2)烟雾散射式火灾报警器的工作原理是什么?课堂检测1.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是()A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器2.下列关于电熨斗的说法正确的是()A.电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片,两片金属的膨胀系数相同B.常温下,上下触点是接触的;温度过高时,双金属片发生弯曲,使上下触点分离C.需要较高温度熨烫时,要调节温度旋钮,使升降螺钉下移并推动弹性铜片下移D.电熨斗中的双金属片是一种半导体材料3.关于电饭锅的说法正确的是()A.电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B.感温铁氧体在常温下具有铁磁性,温度很高时失去铁磁性C.用电饭锅烧水,水开时能自动断电D.用电饭锅煮饭时,若温控开关自动断电后,它不能自动复位4.如图所示,M是一小型理想变压器,接线柱a、b接在电压u=311sin 314t(V)的正弦式交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流,电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R3为一定值电阻.当传感器R2所在处出现火警时,以下说法中正确的是()A.A1的示数不变,A2的示数增大B.A1的示数增大,A2的示数减小C.V1的示数不变,V2的示数减小D.V1的示数增大,V2的示数增大5.如图是自动调温式电熨斗,下列说法正确的是()A.常温时上下触点是接触的B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大,双金属片将向下弯曲C.原来温度控制在80 ℃断开电源,现要求60 ℃断开电源,应使调温旋钮下调一些D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些6.在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能.对此,以下判断正确的是()①通电后,其电功率先增大,后减小②通电后,其电功率先减小,后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1和t2之间的某一值不变A.①③B.②③C.②④D.①④7.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比.现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器,如图所示.压电片安装在电梯地板下,电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压,若发现电压表示数增大,下列说法正确的是()A.电梯一定加速上升B.电梯一定减速下降C.电梯加速度一定向上D.电梯加速度一定向下8.电容式话筒的保真度比动圈式话筒好,其工作原理如图所示,Q是绝缘支架,薄金属膜片M和固定电极N形成一个电容器,被直流电源充电,当声波使膜片M振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流.当膜片M向右运动的过程中有()A.电容变大B.电容变小C.导线AB中有向左的电流D.导线AB中有向右的电流9.如图所示,“神舟九号”飞船发射升空时,火箭内测试仪台上放一个压力传感器,传感器上面压一质量为M的物体,火箭点火后从地面加速升空,当升到某一高度时,加速度为a=错误!未找到引用源。
第三章磁场
2磁感应强度
学习目标
1.知道磁感应强度的定义.
2.知道磁感应强度的方向、大小、定义式和单位.
3.理解磁感应强度定义式的满足条件.
4.能用磁感应强度的定义式进行有关计算.
自主探究
1.磁感应强度的方向
(1)电场强度的方向是如何规定的?
(2)在磁场中的任一点,小磁针受力的方向就是该点的磁场方向,亦即磁感应强度的方向.
2.磁感应强度的大小
(1)电场强度的大小是怎样定义的?
电荷在某点所受与的比值,反映了电场在该点的性质,称为电场强度.
(2)磁感应强度的定义:,表达式:.
合作探究
一、磁感应强度的方向
规定:为该点磁感应强度的方向,简称的方向.
【跟踪练习】关于磁场方向的说法中正确的是()
A.小磁针北极受力的方向
B.小磁针静止时北极所指的方向
C.磁场N极到S极的方向
D.小磁针南极受力的方向
二、磁感应强度的大小
电流元:在物理学中,把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元.
实验探究:磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系(控制变量法).
在匀强磁场中探究影响通电导线受力的影响因素
(1)保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小.
结论:.
(2)保持电流不变,改变导线通电部分的长度.
结论:.
【归纳总结】实验表明,通电导线与磁场方向垂直时,它受力的大小既与成正比,又与成正比,即与I和L的乘积成正比,用公式表示为F∝IL,引入比例系数B,写成等式为.
(3)磁感应强度的定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的跟的比值叫磁感应强度.公式:,单位:,物理意义:.磁感应强度既有大小,又有方向,是量.
【例1】下列说法中错误的是()
A.磁场中某处的磁感应强度大小,就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
B.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用,则该处一定没有磁场
C.一小段通电导线放在磁场A处时受磁场力比放在B处大,则A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大
D.因为B=错误!未找到引用源。
,所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线IL的乘积成反比
【例2】磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线,它的电流是2.5A,导线长1cm,它受到的安培力为5×10-2N,则这个位置的磁感应强度是多大?若将导线的长度和电流都减小一半,则该处的磁感应强度多大?
课堂检测
1.关于磁感应强度B的说法正确的是()
A.B的方向就是小磁针N极所指的方向
B.B的方向与小磁针S极的受力方向相反
C.磁场中某处的磁感应强度大小,就是通以电流I、长度为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
D.B的方向与小磁针静止时S极所指的方向相反
2.下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()
A.通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B.通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C.放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方向处处相同
D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
3.下列说法中正确的是()
A.磁场中某处的磁感应强度大小,与该处是否放通电导线无关
B.一小段通电导线放在磁感应强度处处相等的磁场中不同地方,受力相同
C.一小段通电导线放在磁场中不同的两个地方受磁场力大小相等,说明磁场中的这两个地方磁感应强度大小相等
D.因为B=错误!未找到引用源。
,所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导
线的受力F成正比,与IL的乘积成反比
4.匀强磁场中长2cm的通电导线垂直磁场方向,当通过导线的电流为2A时,它受到的磁场力大小为4×10-3N,问:该处的磁感应强度B多大?如果该导线的长度和电流都增加一倍,则该处的磁感应强度的大小是多少?若将通电导线拿走,该处的磁感应强度的大小是多少?。