2018-2019高中物理第3章劃時代的發(fā)現(xiàn)3.3發(fā)電機與電動機3.4電能與社會3.5偉大的豐碑--麥克斯韋的電磁場理論學案滬科版選修.doc

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3．3　發(fā)電機與電動機 3．4　電能與社會 3．5　偉大的豐碑——麥克斯韋的電磁場理論 1．(3分)如圖331所示，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用0.05 s，第二次用0.1 s，設(shè)插入方式相同，下面的敘述，正確的是(　　) 圖331 A．兩次線圈中磁通量變化相同 B．兩次線圈中磁通量變化不同 C．兩次線圈中磁通量變化率相同 D．兩次線圈中磁通量變化率不相同 【解析】　兩次插入，線圈中磁通量的變化是相同的，但由于插入的時間不同，故磁通量的變化率不同，選項A、D正確． 【答案】　AD 2．(3分)如圖332所示，電流表與螺線管組成閉合電路．以下關(guān)于電流表指針偏轉(zhuǎn)情況的陳述中正確的是(　　) 圖332 A．磁鐵快速插入螺線管時比慢速插入螺線管時電流表指針偏轉(zhuǎn)大 B．磁鐵快速插入螺線管和慢速插入螺線管，磁通量變化相同，故電流表指針偏轉(zhuǎn)相同 C．磁鐵放在螺線管中不動時螺線管中的磁通量最大，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)最大 D．將磁鐵從螺線管中拉出時，磁通量減小，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)一定減小 【解析】　電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度是由螺線管產(chǎn)生的感應電動勢的大小決定，而感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率，所以A正確． 【答案】　A 3．(4分)(多選)如圖333所示，原線圈M與電源相連接，副線圈N與電流計G相連接，如副線圈中產(chǎn)生的感應電流流過電流計，則這時正在進行的實驗過程可能的是(　　) 圖333 A．滑動變阻器的滑動頭沒有移動 B．滑動變阻器的滑動頭P向B端移動 C．開關(guān)S突然斷開 D．M中插入磁芯的過程 【解析】　如果滑動頭P不動，線圈M中電流不變，則穿過N的磁通量不變，A選項沒有可能，B選項可能，C、D兩項可使穿過N的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流． 【答案】　BCD 課 標 導 思 1.了解發(fā)電機的發(fā)展過程，知道什么是交變電流．(重點) 2.了解電能對社會的重要性及能量的轉(zhuǎn)化. 3.知道“場”概念，以及概念提出的重大意義. 4.知道麥克斯韋電磁場理論的主要內(nèi)容．(難點) 一、把機械能轉(zhuǎn)化為電能——發(fā)電機的發(fā)明 1．發(fā)電機的發(fā)展史 法拉第發(fā)明了圓盤發(fā)電機． 1832年法國的皮克西發(fā)明了用永久磁鐵制造的發(fā)電機． 1834年英國的克拉克制造了一臺帶有整流子的手搖永磁發(fā)電機． 英國的霍姆斯對永磁發(fā)電機的發(fā)展起了很大作用． 1867年德國人西門子和英國人瓦利分別發(fā)明了自激發(fā)電機． 制造第一臺能夠產(chǎn)生真正連續(xù)電流的具有實用尺寸的直流發(fā)電機的榮譽應歸于比利時的格拉姆． 美國發(fā)明家愛迪生改進了西門子發(fā)電機，使它得以廣泛的應用，開始了以電的應用為標志的世界“第二次產(chǎn)業(yè)革命”． 2．交變電流 大小、方向周期性變化的電流叫做交變電流． 二、把電能轉(zhuǎn)化為機械能——電動機的發(fā)明 1．電動機的發(fā)展史 1834年俄國的雅各比制成第一臺實用的電動機．美國發(fā)明家特斯拉于1883年制成了一臺感應電動機． 1889年俄國的多利沃——多布羅沃利斯基制成了實用的三相感應電動機． 2．感應電動機的原理 三相交變電流能在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，會使放置其中的閉合鋁框轉(zhuǎn)動． 三、重要的能源——電能 1．電能可以作為其他各種形式能量的轉(zhuǎn)換中心． 2．電能的應用主要體現(xiàn)在能量的轉(zhuǎn)換與傳遞、電照明和電通信三個方面． 四、電能與社會 電氣化的程度已成為衡量社會物質(zhì)文明發(fā)展水平的重要標志． 五、場和力線的新概念 場的概念是牛頓時代以來物理學概念、基本理論方面最重要的變革． 六、麥克斯韋的發(fā)展——一座偉大的豐碑 麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱： 1．變化的磁場產(chǎn)生電場． 2．變化的電場產(chǎn)生磁場． 一、發(fā)電機的工作原理 1．發(fā)電機：把機械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，和電動機的原理正好相反． 2．直流電：干電池和蓄電池等電源提供的電流，方向不發(fā)生變化，稱為直流電．簡稱DC. 3．交流電：讓矩形線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱AC. 4.交流發(fā)電機的工作原理：如圖334所示，線圈平面從垂直于磁感線開始轉(zhuǎn)動，當線圈的一個邊向上運動，另一個邊向下運動，切割磁感線，線圈中產(chǎn)生了感應電流．電流從線圈的一個邊流出，從另一個邊流進．當線圈轉(zhuǎn)過半周后，線圈的左右兩個邊在磁場中發(fā)生了變化，原來向上運動的改為向下運動，原來向下運動的改為向上運動，結(jié)果使得線圈中的電流方向發(fā)生了改變．這就產(chǎn)生了大小和方向都隨時間作周期性變化的電流． 圖334 【深化探究】　我們生活中用的電就是由交流發(fā)電機產(chǎn)生的，并且電流的頻率為50 Hz，那么發(fā)電機每秒要轉(zhuǎn)多少圈？ 提示：線圈每轉(zhuǎn)動一圈電流周期性變化一次，所以50 Hz的交變電流其發(fā)電機每秒轉(zhuǎn)50圈. 二、揭開電動機旋轉(zhuǎn)的奧秘 1．電動機的工作原理 電動機是利用通電線圈在磁場中受到安培力的作用而發(fā)生扭轉(zhuǎn)的原理設(shè)計的．電動機由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子是電動機中固定不動的部分，轉(zhuǎn)子是電動機中轉(zhuǎn)動的部分． 2．直流電動機持續(xù)轉(zhuǎn)動的奧秘 電動機中線圈的電流方向要不斷改變，從而實現(xiàn)線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動，如圖335所示． 圖335 【特別提醒】　直流電動機外電路中的電流方向是不變的.但是電動機線圈中的電流方向每半圈改變一次，這是靠一對電刷實現(xiàn)的. 三、麥克斯韋電磁場理論綜述 1．變化的磁場產(chǎn)生電場 磁場 2．變化的電場產(chǎn)生磁場 電場 【特別提醒】　在變化的磁場中產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的；而靜電場中的電場線是不閉合的. 一、發(fā)電機和電動機的探究 　(多選)下列說法正確的是(　　) A．旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機和旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機從實質(zhì)上講都是改變了線圈中的磁通量 B．發(fā)電機與電動機都是符合能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律的 C．電動機的電源必須是直流電 D．以上說法都不正確 【導析】　發(fā)電機與電動機都是物理學的研究成果，在生產(chǎn)、生活中的應用都遵從物理學的規(guī)律，在解題時要注意生活、生產(chǎn)中都用了哪些物理規(guī)律． 【解析】　根據(jù)法拉第電磁感應定律可知只要閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應電動勢，故A正確；任何機器都遵守能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，故B選項正確；電動機有直流電動機和交流電動機，故C、D錯誤．故選AB. 【答案】　AB 1．下列說法中正確的是(　　) A．雅各比發(fā)明第一臺實用電動機 B．電動機是將磁場能轉(zhuǎn)化成機械能 C．電動機有直流電動機和交流電動機 D．電動機的發(fā)明開啟了以電的應用為標志的“第二次工業(yè)革命” 【解析】　雅各比發(fā)明了第一臺實用電動機，A項正確；電動機是將電能轉(zhuǎn)化成機械能，故B項錯誤；電動機分為直流電動機和交流電動機，故C項正確；第二次工業(yè)革命以電的應用為標志，D項正確． 【答案】　ACD 二、電能的應用 　第二次工業(yè)革命的重要標志是(　　) A．發(fā)明了電磁波　　　　　　 B．發(fā)明了發(fā)電機 C．發(fā)明了熱機 D．發(fā)明了互聯(lián)網(wǎng) 【導析】　第二次工業(yè)革命電力得到廣泛的應用，推動了生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展，對物理學技術(shù)的進步起到了決定性作用． 【解析】　第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應用為顯著特點．推動了電力工業(yè)和電器制造業(yè)等一系列新興工業(yè)的迅速發(fā)展．人類歷史從“蒸汽時代”跨入了“電氣時代”．故選B. 【答案】　B 2．人類利用新能源歷程中，新能源的開發(fā)利用對當時社會生活、工業(yè)的進程，有何影響？ 【解析】　煤的利用是人類開發(fā)能源的偉大創(chuàng)舉，它支持了以蒸汽機為動力的第一次工業(yè)革命，英國憑借煤的利用技術(shù)優(yōu)勢，一躍成為世界工業(yè)強國．后來，隨著石油的普及，石油成為工業(yè)的“血液”，大大加快了世界工業(yè)的發(fā)展．美國則由于對石油利用技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，超過了英國，躍居為世界工業(yè)強國之首．又如蒸汽機的發(fā)明和改進，第一次改變了人們利用能源的方式，為工業(yè)發(fā)展提供了巨大的動力，引發(fā)了歷史上第一次工業(yè)革命，建立起以機器為基礎(chǔ)的大工業(yè)體系，很多國家很快就完成了工業(yè)化的過程，進入到工業(yè)文明時代，而工業(yè)文明時代最有代表性的裝置就是發(fā)電機和電動機，是電動機解放了勞動力，使人類完成了跨躍式發(fā)展的步伐． 【答案】　見解析 三、麥克斯韋電磁場理論的理解 　(多選)下列說法正確的是(　　) A．電荷的周圍一定有電場，也一定有磁場 B．均勻變化的電場在其周圍空間一定產(chǎn)生磁場 C．任何變化的電場在其周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場 D．正弦交變的電場在其周圍空間一定產(chǎn)生交變的磁場 【解析】　只有變化的電場才能激發(fā)磁場，A錯誤；均勻變化的電場周圍存在恒定的磁場，B正確，C錯誤；周期性變化的電場在其周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場，D正確． 【答案】　BD 對麥克斯韋電磁場的理解 在理解麥克斯韋的電磁場理論時，要注意靜電場不產(chǎn)生磁場，穩(wěn)定磁場也不產(chǎn)生電場． 3．(多選)下列說法正確的是(　　) A．恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 B．穩(wěn)定電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 C．均勻變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 D．均勻變化的電場和磁場互相激發(fā)，形成由近及遠的電磁場 【解析】　電流周圍存在磁場，A對．穩(wěn)定電場(磁場)不能產(chǎn)生磁場(電場)，B錯．均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，但不能形成電磁波，C對D錯． 【答案】　AC 1．下列說法正確的是(　　) A．第一臺有實用意義的自激發(fā)電機是法拉第發(fā)明的 B．世界上第一臺有實用意義的自激發(fā)電機是由法國的皮克西發(fā)明的 C．世界上第一臺有實用意義的自激發(fā)電機是由西門子和瓦利發(fā)明的 D．發(fā)電機是根據(jù)電流的磁效應制成的 【解析】　法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應的第二年，受法拉第發(fā)現(xiàn)的啟示，法國人皮克西應用電磁感應原理制成了最初的發(fā)電機．皮克西發(fā)明的這種發(fā)電機在世界上是首創(chuàng)的，當然也有其不足之處。需要對它進行改進的地方，一是轉(zhuǎn)動磁鐵不如轉(zhuǎn)動線圈更為方便靈活；二是通過整流可以得到定向電流，但是電流的強弱還是不斷變化的.1867年，德國發(fā)明家西門子和英國人瓦利分別發(fā)明了自激發(fā)電機，即在發(fā)電機上不用磁鐵(即永久磁鐵)，而用電磁鐵，這樣可以使磁力增強，產(chǎn)生強大的電流．自激發(fā)電機稱得上是現(xiàn)代實用發(fā)電機的雛形，由此可知C正確． 【答案】　C 2．電動機是一種高效率，低污染的動力設(shè)備，廣泛地應用在日常生活和生產(chǎn)實踐中．下列家用電器中應用了電動機的是(　　) A．洗衣機　　B．電飯鍋　　C．電熱水壺　　D．電熱毯 【解析】　電動機主要將電能轉(zhuǎn)化為機械能；電飯鍋、電熱水壺、電熱毯都是主要將電能轉(zhuǎn)為內(nèi)能，所以B，C，D錯，A正確． 【答案】　A 3．甲、乙兩電路中電流與時間關(guān)系如圖336所示，屬于交變電流的是(　　) 【導學號：17592041】 圖336 A．甲乙都是 B．甲是乙不是 C．乙是甲不是 D．甲乙都不是 【解析】　方向不變化的電流叫做直流電．大小和方向都不變化的電流叫做恒定電流．方向隨時間做周期性變化是交變電流的重要特征．甲是方波形交流電，乙是脈動直流電． 【答案】　B 4．(多選)某電路的電場隨時間變化的圖像如圖所示，能產(chǎn)生磁場的電場是(　　) 【解析】　題圖A中電場不隨時間變化，不產(chǎn)生磁場，題圖B和題圖C中電場都隨時間做均勻變化，能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場．題圖D中電場隨時間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場． 【答案】　BCD 5．英國物理學家法拉第經(jīng)過10年不懈努力，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了________現(xiàn)象，發(fā)明了發(fā)電機，開創(chuàng)了獲取電能的先例．我國興建的長江三峽超大型發(fā)電廠，是將水的________能轉(zhuǎn)化為電能．一些城市還建造了垃圾焚燒發(fā)電廠，是將垃圾焚燒后獲得的________能，最終轉(zhuǎn)化為電能． 【答案】　電磁感應　機械　內(nèi)