“電與磁”典型例題評析

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  例1 下列四幅圖中能說明發(fā)電機(jī)的工作原理的是(    )

  錯解及出錯原因:錯選C的原因是沒有分清電和磁之間的相互聯(lián)系及其應(yīng)用。

  解析:B是研究電磁鐵磁性強(qiáng)弱和電流的關(guān)系,改變滑片的位置,改變通過電磁鐵的電流大。ň圈匝數(shù)一定),從而改變電磁鐵的磁性及吸引大頭針的數(shù)目。C圖中既有電源,又有磁體,是研究通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用,它是電動機(jī)的原理。D是演示通電導(dǎo)線周圍存在磁場的,是電流的磁效應(yīng)。A圖中沒有電源,當(dāng)ab做切割磁感線運(yùn)動時,其中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,這時它本身就是一個電源,它演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象,是發(fā)電機(jī)的原理。所以選A。

  點(diǎn)評與拓展:電與磁的重點(diǎn)是三大聯(lián)系及應(yīng)用,一是“電生磁”(電是因,磁是果),二是通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用(既有磁場,又有電源),三是“磁生電”(磁是因之一,電是果)。電磁鐵、電磁繼電器、揚(yáng)聲器、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等是這三大電磁現(xiàn)象及其規(guī)律在技術(shù)上的應(yīng)用,它們對現(xiàn)代社會有著深遠(yuǎn)的影響。涉及這些內(nèi)容的試題中考必有,透徹理解物理規(guī)律是識別電磁現(xiàn)象及其它物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

  例2 在電風(fēng)扇、電熨斗、電磁起重機(jī)、動圈式揚(yáng)聲器、動圈式話筒和發(fā)電機(jī)中,利用電磁感應(yīng)原理工作的有______;利用磁場對通電導(dǎo)體有力的作用原理工作的有______。

  錯解及出錯原因:第一空漏填動圈式話筒,第二空漏填動圈式揚(yáng)聲器。出錯的原因是對它們的工作過程及原理不清楚。

  解析:電熨斗是電熱器,原理是電流的熱效應(yīng)。電磁起重機(jī)是電磁鐵的直接應(yīng)用,原理是電流的磁效應(yīng)。電風(fēng)扇的主要部件是電動機(jī),它和發(fā)電機(jī)的工作原理在上題中分析過。動圈式揚(yáng)聲器的線圈中通入強(qiáng)弱按聲音變化的電流時,通電線圈受到磁體磁場力的作用來回運(yùn)動,帶動紙盆振動發(fā)出聲音,它與電動機(jī)的原理是相同的。動圈式話筒的膜片隨聲音振動,相連的線圈也一起振動,從而切割磁感線,產(chǎn)生了隨聲音變化的感應(yīng)電流,它與發(fā)電機(jī)的原理是相同的。所以第一空應(yīng)該填發(fā)電機(jī)、動圈式話筒,第二空應(yīng)該填電風(fēng)扇、動圈式揚(yáng)聲器。

  點(diǎn)評與拓展:此題供選擇的實(shí)例來源于生產(chǎn)生活,也來自于教材,解答的難點(diǎn)在于動圈式話筒和揚(yáng)聲器的原理。深入全面地了解它們的工作過程及原理,是正確解答的前提。

  例3 根據(jù)通電螺線管的N、S極,在圖中分別標(biāo)出電源的正負(fù)極和兩小磁針靜止時的N、S極。

  錯解及出錯原因:把電源的正負(fù)極和兩個小磁針的極性標(biāo)反,出錯的原因多數(shù)是運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行分析時不夠耐心細(xì)致。

  解析:判斷通電螺線管及電磁鐵的極性與電流方向之間的關(guān)系,可用安培定則。用右手握螺線管,讓四指指向螺線管中電流的方向,則大拇指指的那一端是螺線管的N極,反之,若大拇指指向N極,則四指指向螺線管中電流的方向。所以電源右標(biāo)“+”,左標(biāo)“-”。通電螺線管周圍磁場與磁體周圍磁場一樣,對放入其中的磁體會產(chǎn)生磁力作用,放入磁場中某點(diǎn)的小磁針N極所指方向與該點(diǎn)的磁場方向一致(S極所指方向與該點(diǎn)的磁場方向相反);而在磁體周圍,磁感線從N極出發(fā)回到S極。所以上方小磁針是右N左S,而右邊小磁針是左N右S。當(dāng)然,這里也可以利用同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引進(jìn)行判斷。

  點(diǎn)評與拓展:安培定則的應(yīng)用是學(xué)生要熟練掌握的,相關(guān)的試題屬基礎(chǔ)性的,常以選擇、作圖題的形式出現(xiàn)。常見的幾種題目編制方法有:一是根據(jù)電流方向確定極性,二是根據(jù)極性確定電流方向,三是知道電源的極性和電磁鐵的極性,作出繞線情況。這一內(nèi)容的試題多與電源外部電流方向的規(guī)律,磁場中某一點(diǎn)磁場方向的規(guī)定,磁極間的相互作用規(guī)律,通電螺線管周圍磁感線的方向等知識聯(lián)系在一起,進(jìn)行考查。學(xué)習(xí)時除了掌握這些知識外,還要通過適量練習(xí),不斷增強(qiáng)識圖能力和空間想象力。

  例4 小明在研究性學(xué)習(xí)活動中,查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律如下表,并將該型號的熱敏電阻應(yīng)用于如圖所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中。

  “控制電路”由熱敏電阻R1、電磁鐵(線圈阻值R0 = 50Ω)、電源U1、開關(guān)等組成,當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸合,右邊工作電路則斷開;“工作電路”由工作電源U2(U2 = 10V)、發(fā)熱電阻R2(R2 = 5Ω)、導(dǎo)線等組成。問:

 、殴ぷ麟娐饭ぷ鲿r的電流為多大?電阻R2的發(fā)熱功率為多大?

 、迫舭l(fā)熱電阻R2需提供1.2×104J的熱量,則工作電路要工作多長時間(不計(jì)熱量的損失)?

  ⑶若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃,則控制電路的電源電壓U1最小值為多大?

  錯解及出錯原因:思路容易受阻的原因是沒有把“當(dāng)控制電路線圈中的電流大于或等于20mA”,“恒溫箱的溫度最高不超過50℃”,及R1、R2的作用聯(lián)系起來思考它們之間的因果關(guān)系。

  點(diǎn)評與拓展:這道試題的原型是用電磁繼電器做出的一個對生活有實(shí)用價值的小制作,以此將歐姆定律、電功、電功率的計(jì)算結(jié)合起來,是比較新穎的。要求學(xué)生對電磁繼電器的工作原理,控制電路中使用熱敏電阻后實(shí)行自動控制的原理弄清楚,還要會進(jìn)行歐姆定律、電功和電功率的簡單計(jì)算,知識的覆蓋面較大,綜合性較強(qiáng),考查了初中物理電學(xué)中的多個中考必考的重要知識,且能有效考查學(xué)生的分析問題和抽象邏輯思維能力。

  例5 小明在探究通電直導(dǎo)線周圍的磁場方向與電流方向的關(guān)系后,想進(jìn)一步探究影響通電直導(dǎo)線周圍磁場強(qiáng)弱的因素.經(jīng)老師指導(dǎo)及查閱資料知道,磁場的強(qiáng)弱可用物理量“B”來表示(單位為“T”),其大小與直導(dǎo)線中的電流I、測試點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離r有關(guān)。小明通過實(shí)驗(yàn)所測得的兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。

  錯解及出錯原因:忽視“當(dāng)距離r一定時”和“當(dāng)電流I一定時”,錯誤的原因是沒有控制變量;不能得出“成正比”或“成反比”的結(jié)論,錯誤的原因是對數(shù)據(jù)分析不深刻。

  解析:(1)當(dāng)距離r一定時,磁場的強(qiáng)弱B與電流I成正比。(2)當(dāng)電流I一定時,磁場的強(qiáng)弱B與距離r成反比。

  點(diǎn)評與拓展:本題主要考查科學(xué)探究的方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其它實(shí)驗(yàn)信息分析得出結(jié)論是科學(xué)探究的要素之一,是培養(yǎng)和考查學(xué)生探究能力、分析問題和解決問題能力的重要途徑。這類題目考查的側(cè)重點(diǎn)由只重視知識積累轉(zhuǎn)向重視科學(xué)探究,由純粹的知識應(yīng)用轉(zhuǎn)向信息的收集處理(這些信息中有許多是教材上沒有的),由知識立意轉(zhuǎn)向能力立意,是物理課程對學(xué)生提出的新要求。不思探究的學(xué)生是難于找到正確答案的。此外,當(dāng)研究三個以上變量之間的關(guān)系時,要有控制變量的意識,否則無法確定是哪個因素造成的,或者得出的結(jié)論不全面。

  小結(jié):電與磁的內(nèi)容雖然是電學(xué)知識的延伸,但知識體系具有很強(qiáng)的獨(dú)立性,概念和規(guī)律多數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)分析概括得出的。對學(xué)生的要求多為“了解”、“經(jīng)歷”,這部分內(nèi)容的試題多是回憶、再現(xiàn)、識別和實(shí)際應(yīng)用型的。同學(xué)們要注重經(jīng)歷探究過程,注意聯(lián)系生活實(shí)際,在弄清基本概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上,不斷發(fā)展思維能力;對各種類型的題目,認(rèn)真審題,仔細(xì)分析,相信就能迎刃而解。


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