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

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3．3　發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī) 3．4　電能與社會(huì) 3．5　偉大的豐碑——麥克斯韋的電磁場(chǎng)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(shí)間不同，故磁通量的變化率不同，選項(xiàng)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(shí)比慢速插入螺線管時(shí)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(dòng)時(shí)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(shí)，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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(jì)G相連接，如副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流流過(guò)電流計(jì)，則這時(shí)正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程可能的是(　　) 圖333 A．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭沒(méi)有移動(dòng) B．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭P向B端移動(dòng) C．開(kāi)關(guān)S突然斷開(kāi) D．M中插入磁芯的過(guò)程 【解析】　如果滑動(dòng)頭P不動(dòng)，線圈M中電流不變，則穿過(guò)N的磁通量不變，A選項(xiàng)沒(méi)有可能，B選項(xiàng)可能，C、D兩項(xiàng)可使穿過(guò)N的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流． 【答案】　BCD 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.了解發(fā)電機(jī)的發(fā)展過(guò)程，知道什么是交變電流．(重點(diǎn)) 2.了解電能對(duì)社會(huì)的重要性及能量的轉(zhuǎn)化. 3.知道“場(chǎng)”概念，以及概念提出的重大意義. 4.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要內(nèi)容．(難點(diǎn)) 一、把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能——發(fā)電機(jī)的發(fā)明 1．發(fā)電機(jī)的發(fā)展史 法拉第發(fā)明了圓盤發(fā)電機(jī)． 1832年法國(guó)的皮克西發(fā)明了用永久磁鐵制造的發(fā)電機(jī)． 1834年英國(guó)的克拉克制造了一臺(tái)帶有整流子的手搖永磁發(fā)電機(jī)． 英國(guó)的霍姆斯對(duì)永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)展起了很大作用． 1867年德國(guó)人西門子和英國(guó)人瓦利分別發(fā)明了自激發(fā)電機(jī)． 制造第一臺(tái)能夠產(chǎn)生真正連續(xù)電流的具有實(shí)用尺寸的直流發(fā)電機(jī)的榮譽(yù)應(yīng)歸于比利時(shí)的格拉姆． 美國(guó)發(fā)明家愛(ài)迪生改進(jìn)了西門子發(fā)電機(jī)，使它得以廣泛的應(yīng)用，開(kāi)始了以電的應(yīng)用為標(biāo)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(jī)械能——電動(dòng)機(jī)的發(fā)明 1．電動(dòng)機(jī)的發(fā)展史 1834年俄國(guó)的雅各比制成第一臺(tái)實(shí)用的電動(dòng)機(jī)．美國(guó)發(fā)明家特斯拉于1883年制成了一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)． 1889年俄國(guó)的多利沃——多布羅沃利斯基制成了實(shí)用的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)． 2．感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理 三相交變電流能在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，會(huì)使放置其中的閉合鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)． 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(yīng)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(gè)方面． 四、電能與社會(huì) 電氣化的程度已成為衡量社會(huì)物質(zhì)文明發(fā)展水平的重要標(biāo)志． 五、場(chǎng)和力線的新概念 場(chǎng)的概念是牛頓時(shí)代以來(lái)物理學(xué)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(chǎng)理論的兩大支柱： 1．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)． 2．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)． 一、發(fā)電機(jī)的工作原理 1．發(fā)電機(jī)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，和電動(dòng)機(jī)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(jiǎn)稱DC. 3．交流電：讓矩形線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做交變電流，簡(jiǎn)稱AC. 4.交流發(fā)電機(jī)的工作原理：如圖334所示，線圈平面從垂直于磁感線開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈的一個(gè)邊向上運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)邊向下運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流．電流從線圈的一個(gè)邊流出，從另一個(gè)邊流進(jìn)．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)半周后，線圈的左右兩個(gè)邊在磁場(chǎng)中發(fā)生了變化，原來(lái)向上運(yùn)動(dòng)的改為向下運(yùn)動(dòng)，原來(lái)向下運(yùn)動(dòng)的改為向上運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(jī)產(chǎn)生的，并且電流的頻率為50 Hz，那么發(fā)電機(jī)每秒要轉(zhuǎn)多少圈？ 提示：線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)每秒轉(zhuǎn)50圈. 二、揭開(kāi)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的奧秘 1．電動(dòng)機(jī)的工作原理 電動(dòng)機(jī)是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受到安培力的作用而發(fā)生扭轉(zhuǎn)的原理設(shè)計(jì)的．電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子是電動(dòng)機(jī)中固定不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分． 2．直流電動(dòng)機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的奧秘 電動(dòng)機(jī)中線圈的電流方向要不斷改變，從而實(shí)現(xiàn)線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖335所示． 圖335 【特別提醒】　直流電動(dòng)機(jī)外電路中的電流方向是不變的.但是電動(dòng)機(jī)線圈中的電流方向每半圈改變一次，這是靠一對(duì)電刷實(shí)現(xiàn)的. 三、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論綜述 1．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) 磁場(chǎng) 2．變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) 電場(chǎng) 【特別提醒】　在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的；而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是不閉合的. 一、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的探究 　(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)從實(shí)質(zhì)上講都是改變了線圈中的磁通量 B．發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)都是符合能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律的 C．電動(dòng)機(jī)的電源必須是直流電 D．以上說(shuō)法都不正確 【導(dǎo)析】　發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)都是物理學(xué)的研究成果，在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用都遵從物理學(xué)的規(guī)律，在解題時(shí)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(yīng)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故A正確；任何機(jī)器都遵守能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，故B選項(xiàng)正確；電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，故C、D錯(cuò)誤．故選AB. 【答案】　AB 1．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．雅各比發(fā)明第一臺(tái)實(shí)用電動(dòng)機(jī) B．電動(dòng)機(jī)是將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 C．電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī) D．電動(dòng)機(jī)的發(fā)明開(kāi)啟了以電的應(yīng)用為標(biāo)志的“第二次工業(yè)革命” 【解析】　雅各比發(fā)明了第一臺(tái)實(shí)用電動(dòng)機(jī)，A項(xiàng)正確；電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，故C項(xiàng)正確；第二次工業(yè)革命以電的應(yīng)用為標(biāo)志，D項(xiàng)正確． 【答案】　ACD 二、電能的應(yīng)用 　第二次工業(yè)革命的重要標(biāo)志是(　　) A．發(fā)明了電磁波　　　　　　 B．發(fā)明了發(fā)電機(jī) C．發(fā)明了熱機(jī) D．發(fā)明了互聯(lián)網(wǎng) 【導(dǎo)析】　第二次工業(yè)革命電力得到廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)了生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展，對(duì)物理學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(yīng)用為顯著特點(diǎn)．推動(dòng)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(shí)代”跨入了“電氣時(shí)代”．故選B. 【答案】　B 2．人類利用新能源歷程中，新能源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)當(dāng)時(shí)社會(huì)生活、工業(yè)的進(jìn)程，有何影響？ 【解析】　煤的利用是人類開(kāi)發(fā)能源的偉大創(chuàng)舉，它支持了以蒸汽機(jī)為動(dòng)力的第一次工業(yè)革命，英國(guó)憑借煤的利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)，一躍成為世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)．后來(lái)，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(guó)則由于對(duì)石油利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，超過(guò)了英國(guó)，躍居為世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)之首．又如蒸汽機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)，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(dòng)力，引發(fā)了歷史上第一次工業(yè)革命，建立起以機(jī)器為基礎(chǔ)的大工業(yè)體系，很多國(guó)家很快就完成了工業(yè)化的過(guò)程，進(jìn)入到工業(yè)文明時(shí)代，而工業(yè)文明時(shí)代最有代表性的裝置就是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，是電動(dòng)機(jī)解放了勞動(dòng)力，使人類完成了跨躍式發(fā)展的步伐． 【答案】　見(jiàn)解析 三、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解 　(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電荷的周圍一定有電場(chǎng)，也一定有磁場(chǎng) B．均勻變化的電場(chǎng)在其周圍空間一定產(chǎn)生磁場(chǎng) C．任何變化的電場(chǎng)在其周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D．正弦交變的電場(chǎng)在其周圍空間一定產(chǎn)生交變的磁場(chǎng) 【解析】　只有變化的電場(chǎng)才能激發(fā)磁場(chǎng)，A錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)周圍存在恒定的磁場(chǎng)，B正確，C錯(cuò)誤；周期性變化的電場(chǎng)在其周圍產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，D正確． 【答案】　BD 對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)的理解 在理解麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論時(shí)，要注意靜電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)定磁場(chǎng)也不產(chǎn)生電場(chǎng)． 3．(多選)下列說(shuō)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(chǎng) B．穩(wěn)定電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) C．均勻變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) D．均勻變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相激發(fā)，形成由近及遠(yuǎn)的電磁場(chǎng) 【解析】　電流周圍存在磁場(chǎng)，A對(duì)．穩(wěn)定電場(chǎng)(磁場(chǎng))不能產(chǎn)生磁場(chǎng)(電場(chǎng))，B錯(cuò)．均勻變化的電場(chǎng)周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，但不能形成電磁波，C對(duì)D錯(cuò)． 【答案】　AC 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．第一臺(tái)有實(shí)用意義的自激發(fā)電機(jī)是法拉第發(fā)明的 B．世界上第一臺(tái)有實(shí)用意義的自激發(fā)電機(jī)是由法國(guó)的皮克西發(fā)明的 C．世界上第一臺(tái)有實(shí)用意義的自激發(fā)電機(jī)是由西門子和瓦利發(fā)明的 D．發(fā)電機(jī)是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的 【解析】　法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的第二年，受法拉第發(fā)現(xiàn)的啟示，法國(guó)人皮克西應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成了最初的發(fā)電機(jī)．皮克西發(fā)明的這種發(fā)電機(jī)在世界上是首創(chuàng)的，當(dāng)然也有其不足之處。需要對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)的地方，一是轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵不如轉(zhuǎn)動(dòng)線圈更為方便靈活；二是通過(guò)整流可以得到定向電流，但是電流的強(qiáng)弱還是不斷變化的.1867年，德國(guó)發(fā)明家西門子和英國(guó)人瓦利分別發(fā)明了自激發(fā)電機(jī)，即在發(fā)電機(jī)上不用磁鐵(即永久磁鐵)，而用電磁鐵，這樣可以使磁力增強(qiáng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的電流．自激發(fā)電機(jī)稱得上是現(xiàn)代實(shí)用發(fā)電機(jī)的雛形，由此可知C正確． 【答案】　C 2．電動(dòng)機(jī)是一種高效率，低污染的動(dòng)力設(shè)備，廣泛地應(yīng)用在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中．下列家用電器中應(yīng)用了電動(dòng)機(jī)的是(　　) A．洗衣機(jī)　　B．電飯鍋　　C．電熱水壺　　D．電熱毯 【解析】　電動(dòng)機(jī)主要將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)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(cuò)，A正確． 【答案】　A 3．甲、乙兩電路中電流與時(shí)間關(guān)系如圖336所示，屬于交變電流的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：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(shí)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(dòng)直流電． 【答案】　B 4．(多選)某電路的電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，能產(chǎn)生磁場(chǎng)的電場(chǎng)是(　　) 【解析】　題圖A中電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不產(chǎn)生磁場(chǎng)，題圖B和題圖C中電場(chǎng)都隨時(shí)間做均勻變化，能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)．題圖D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)． 【答案】　BCD 5．英國(guó)物理學(xué)家法拉第經(jīng)過(guò)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(jī)，開(kāi)創(chuàng)了獲取電能的先例．我國(guó)興建的長(zhǎng)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(yīng)　機(jī)械　內(nèi)