2019-2020年高中物理第2章楞次定律和自感現(xiàn)象第3節(jié)自感現(xiàn)象的應(yīng)用教學(xué)案魯科版選修3-2.doc
《2019-2020年高中物理第2章楞次定律和自感現(xiàn)象第3節(jié)自感現(xiàn)象的應(yīng)用教學(xué)案魯科版選修3-2.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020年高中物理第2章楞次定律和自感現(xiàn)象第3節(jié)自感現(xiàn)象的應(yīng)用教學(xué)案魯科版選修3-2.doc(23頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高中物理第2章楞次定律和自感現(xiàn)象第3節(jié)自感現(xiàn)象的應(yīng)用教學(xué)案魯科版選修3-2 一、日光燈與鎮(zhèn)流器 1.日光燈的組成及電路圖 完整的日光燈電路包括日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器、開關(guān)等主要部件。其電路如圖231所示: 圖231 2.日光燈主要元件的構(gòu)造及作用 構(gòu)造 原理、作用 啟動器 電容器、動觸片、靜觸片 啟動時將電路瞬時接通后斷開 燈管 燈管、燈絲、氬和汞蒸氣 高壓將管內(nèi)氣體擊穿,釋放電子與汞原子碰撞發(fā)出紫外線使熒光物質(zhì)發(fā)光 鎮(zhèn)流器 自感系數(shù)很大的線圈 啟動時形成瞬時高電壓,工作時降壓限流 二、感應(yīng)圈 1.工作原理 利用自感現(xiàn)象用低壓直流電源來獲得高電壓。 2.結(jié)構(gòu) 主要由直接繞在鐵芯上的初級線圈和接在放電器上的次級線圈構(gòu)成。 3.用途 在物理、化學(xué)實驗室里可以作為小功率高壓電源,在汽車發(fā)動機(jī)、煤氣灶電子點火裝置中產(chǎn)生高壓電火花完成點火工作。 三、自感現(xiàn)象的其他應(yīng)用 1.其他應(yīng)用 在廣播電臺和電視臺的無線電設(shè)備中,用自感線圈和電容器組成振蕩電路來發(fā)射電磁波;在收音機(jī)和電視機(jī)中,同樣也用振蕩電路來接收電磁波。另外,電焊機(jī)也利用了自感現(xiàn)象,使焊條與工件之間的空隙產(chǎn)生電弧火花,使工件局部熔化。 2.危害 在電路中,開關(guān)斷開時產(chǎn)生電弧火花,燒壞開關(guān)或造成安全隱患。 1.自主思考——判一判 (1)日光燈中的燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器都是串聯(lián)的。() (2)啟動器在日光燈工作時的作用相當(dāng)于一個開關(guān)。(√) (3)鎮(zhèn)流器工作時,其作用就是限壓限流。() (4)感應(yīng)圈的工作原理是電磁感應(yīng)。(√) 2.合作探究——議一議 (1)日光燈燈管兩端的電極是相通的嗎? 提示:兩端的電極不相通,燈管兩端有電極,中間有水銀蒸氣。 (2)利用感應(yīng)圈可以由低電壓獲得高電壓,能否由小功率來獲得大功率? 提示:不能。根據(jù)能量守恒定律,感應(yīng)圈向外輸出的能量不可能大于輸入的能量,即輸出功率不可能大于輸入功率。 (3)在加油站附近為什么要禁止用手機(jī)接打電話? 提示:加油站附近空氣中汽油的濃度較高,在用手機(jī)接打電話時,電話電路中有可能由于自感產(chǎn)生電火花,引起危險。 日光燈的工作原理 1.日光燈管的發(fā)光原理 燈管內(nèi)充有微量氬和稀薄汞蒸氣。兩端有燈絲,內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)。其發(fā)光原理見如下流程: ????? 圖232 2.日光燈工作的三個階段 (1)開關(guān)閉合后,啟動器中氖氣放電發(fā)出輝光,輝光產(chǎn)生的熱量使動觸片與靜觸片接觸,使燈絲和鎮(zhèn)流器線圈中有電流流過,使燈絲預(yù)熱。 (2)電路接通后,啟動器中的氖氣停止放電發(fā)光,U形動觸片冷卻收縮,兩個觸片分離,電路自動斷開。在電路突然斷開的瞬間,由于通過鎮(zhèn)流器的電流急劇減小,會產(chǎn)生很大的自感電動勢,方向與原來的電壓方向相同,自感電動勢與電源電壓一起加在燈管兩端,形成一個瞬時高電壓,使燈管中的氣體擊穿,于是日光燈開始發(fā)光。 (3)日光燈正常發(fā)光后,由于交變電流通過鎮(zhèn)流器線圈,線圈中會產(chǎn)生自感電動勢,它總是阻礙電流變化,鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用,保證日光燈正常發(fā)光。 [特別提醒] (1)日光燈燈管內(nèi)的氣體電離需要高壓,是通過鎮(zhèn)流器發(fā)生自感現(xiàn)象實現(xiàn)的。 (2)當(dāng)日光燈正常工作時需要的是低壓,此時鎮(zhèn)流器起到降壓限流的作用。 [典例] (多選)如圖233為日光燈電路,關(guān)于該電路以下說法中正確的是( ) 圖233 A.啟動過程中,啟動器斷開瞬間鎮(zhèn)流器L產(chǎn)生瞬時高壓 B.日光燈正常發(fā)光后,鎮(zhèn)流器L使燈管兩端電壓低于電源電壓 C.日光燈正常發(fā)光后啟動器是導(dǎo)通的 D.圖中的電源可以是交流電源,也可以是直流電源 [思路點撥] →→ ―→―→ [解析] 日光燈中鎮(zhèn)流器在日光燈啟動時產(chǎn)生一個瞬時高壓,擊穿了燈管中的稀薄氣體導(dǎo)電,而在日光燈正常發(fā)光后,鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動勢使燈管兩端的電壓低于電源電壓,故A、B均正確。日光燈只能用交流電源供電,正常發(fā)光后啟動器是斷開的,故C、D均錯。 [答案] AB 日光燈電路的分析方法 (1)電路連接:日光燈電路中,鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián),啟動器與燈管并聯(lián)。 (2)各部分作用:啟動器起開關(guān)作用;鎮(zhèn)流器點燃燈管時提供高壓,燈管正常發(fā)光時限壓;燈管能夠發(fā)光?! ? 1.(多選)家用日光燈電路如圖234所示,S為啟動器,A為燈管,L為鎮(zhèn)流器,關(guān)于日光燈的工作原理,下列說法正確的是( ) 圖234 A.鎮(zhèn)流器的作用是將交變電流變?yōu)橹绷麟? B.在日光燈的啟動階段,鎮(zhèn)流器能提供一個瞬時高壓,使燈管開始工作 C.日光燈正常發(fā)光時,啟動器中的兩個觸片是分離的 D.日光燈發(fā)出柔和的白光是由汞電子受到激發(fā)后直接輻射的 解析:選BC 鎮(zhèn)流器在日光燈啟動階段提供瞬時高壓,日光燈正常工作時, 鎮(zhèn)流器起降壓限流作用,B項對,A項錯;日光燈正常工作時,啟動器中的兩個觸片是分離的,這時將啟動器取下,日光燈照常工作,選項C對;日光燈中柔和的白光是紫外線照射到管壁上的熒光粉發(fā)出的,D項錯。 2.如圖235所示,L為日光燈管,S為啟動器,Z為鎮(zhèn)流器,K為開關(guān),電源為220 V的交變電源。 (1)請用筆畫線代替導(dǎo)線連接實物圖,使日光燈正常工作。 圖235 (2)①開關(guān)合上前,啟動器的靜觸片和動觸片是________(填“接通的”或“斷開的”)。 ②日光燈啟動器剛斷開瞬間,燈管兩端電壓________220 V(填“大于”“等于”或“小于”)。 ③日光燈正常發(fā)光時,日光燈管兩端的電壓________220 V(填“大于”“等于”或“小于”)。 解析:(1) (2)①開關(guān)合上前靜觸片和動觸片是斷開的。②日光燈啟動器剛斷開瞬間鎮(zhèn)流器工作,產(chǎn)生高電壓與電源電壓一起加在燈管兩端,燈管兩端電壓大于220 V。③日光燈正常工作時,鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用,燈管兩端的電壓小于220 V。 答案:(1)見解析 (2)①斷開的?、诖笥凇、坌∮? 感應(yīng)圈及自感現(xiàn)象的應(yīng)用 感應(yīng)圈的工作原理 如圖236是感應(yīng)圈的原理圖,閉合開關(guān)K,低壓直流電源接通。開關(guān)K和彈簧片DK與初級線圈L1構(gòu)成回路。此時,鐵芯被磁化,吸引彈簧片DK,使L1斷路,瞬時無電流通過,鐵芯失磁,彈簧片DK返回,L1回路再次接通。在這樣的反復(fù)過程中,L1中產(chǎn)生變化的電流。在通、斷的瞬間,由于初級線圈中的電流迅速變化,L1的自感電動勢會猛增至數(shù)百伏。次級線圈L2的線圈匝數(shù)約為L1的100倍,于是在次級線圈L2的兩端感應(yīng)出數(shù)萬伏的高壓。 圖236 [特別提醒] 感應(yīng)圈雖然能在次級線圈上產(chǎn)生很高的電壓,但由于功率很小,因此允許通過的電流 很小。 1.關(guān)于感應(yīng)圈,下列說法不正確的是( ) A.感應(yīng)圈是利用自感現(xiàn)象來獲得高電壓的裝置 B.在工程中,感應(yīng)圈可作為大功率高壓電源使用 C.煤氣灶電子點火裝置,是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生高電壓電火花來完成的 D.感應(yīng)圈的主要構(gòu)造包括繞在鐵芯上的兩個絕緣線圈及繼電器等 解析:選B 感應(yīng)圈是根據(jù)自感的原理利用低壓直流電源來獲得高電壓的裝置,A正確。受直流電源提供電功率的限制,感應(yīng)圈不能作為大功率高壓電源使用,B不正確。感應(yīng)圈的主要構(gòu)造包括兩個絕緣線圈和繼電器等,D正確。煤氣灶電子點火裝置是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生的高電壓電火花來完成的,C正確。 2.下列關(guān)于電焊機(jī)的說法正確的是( ) A.電焊時,焊條與工件始終接觸 B.電焊時,是靠流過焊條與工件接觸電阻的電流的熱效應(yīng)完成的 C.電焊時,點火電壓很高,約為幾萬伏 D.電焊時,電弧火花產(chǎn)生的高溫把金屬工件局部熔化,冷卻后焊接處就融為一體 解析:選D 電焊時,先把焊條與被焊的工件短暫接觸,然后迅速將焊條提起,與工件保持4~5 mm的距離,故選項A錯;電焊時,是靠電弧火花產(chǎn)生的高溫把金屬工件局部熔化進(jìn)行焊接,故選項B錯,D對;電焊時,點火電壓約為70 V,并不高,故C錯。 1.關(guān)于日光燈電路的連接,下列說法不正確的是( ) A.啟動器與燈管并聯(lián) B.鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián) C.啟動器與鎮(zhèn)流器并聯(lián) D.啟動器相當(dāng)于開關(guān) 解析:選C 根據(jù)日光燈工作原理可知,啟動器與燈管并聯(lián)、鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián),啟動器的動觸片和靜觸片短暫接通后斷開,鎮(zhèn)流器向燈管提供瞬時高壓,所以,啟動器僅起到了開關(guān)作用。 2.鎮(zhèn)流器是由一個線圈和鐵芯構(gòu)成的,下列說法中正確的是( ) A.鎮(zhèn)流器中加入鐵芯變成了電磁鐵,在日光燈電路中起開關(guān)的作用 B.鎮(zhèn)流器在日光燈正常發(fā)光后,只消耗電能,為了節(jié)能可以把它短路 C.日光燈電路中的鎮(zhèn)流器可以用白熾燈泡來替代 D.鎮(zhèn)流器中的鐵芯是為了增大自感系數(shù) 解析:選D 鎮(zhèn)流器中加入鐵芯是為了增大線圈整體的自感系數(shù),進(jìn)而產(chǎn)生更大的自感電動勢,以擊穿燈管內(nèi)氣體而導(dǎo)通;燈管導(dǎo)通后鎮(zhèn)流器又起降壓限流作用,故不可將其短路,且在啟動時不可用白熾燈泡來代替。 3.關(guān)于日光燈啟動器的下列說法正確的是( ) A.日光燈正常發(fā)光時,啟動器的靜觸片和動觸片是接觸的 B.工作時,啟動器起降壓、限流作用,保證日光燈正常工作 C.日光燈正常發(fā)光時,啟動器兩端的電壓小于220 V D.日光燈正常發(fā)光時,電流流過啟動器 解析:選C 日光燈正常發(fā)光時,啟動器的靜觸片和動觸片是斷開的,此時啟動器是不導(dǎo)電的,選項A、D錯誤;工作時,鎮(zhèn)流器起降壓、限流作用,保證日光燈正常工作,選項B錯誤;日光燈正常發(fā)光時,由于鎮(zhèn)流器的作用,加在燈管兩端的電壓小于220 V,故選項C正確。 4.關(guān)于日光燈工作過程中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,下列說法不正確的是( ) A.在燈絲預(yù)熱階段,鎮(zhèn)流器利用自感控制加熱電流 B.在燈管點燃階段,鎮(zhèn)流器利用斷電自感提供瞬時高壓 C.燈管正常發(fā)光階段,鎮(zhèn)流器利用反抗電流變化的自感作用降壓限流,保證日光燈正常發(fā)光 D.燈管正常發(fā)光后,鎮(zhèn)流器已失去作用 解析:選D 在日光燈啟動發(fā)光的不同階段,鎮(zhèn)流器所起的作用也是不同的。在燈絲預(yù)熱階段,鎮(zhèn)流器利用自感控制加熱燈絲,以獲得電子;在燈管點燃階段,需鎮(zhèn)流器提供瞬時高壓;正常發(fā)光時,鎮(zhèn)流器起降壓限流作用,D錯誤?!? 5.若將圖1甲中啟動器換為開關(guān)S1,并給鎮(zhèn)流器并聯(lián)一個開關(guān)S2,如圖乙所示,則下列敘述正確的是( ) 圖1 A.只把S3接通,日光燈就能正常發(fā)光 B.把S3、S1接通后,S2不接通,日光燈就能正常發(fā)光 C.S2不接通,接通S3、S1后,再斷開S1,日光燈就能正常發(fā)光 D.當(dāng)日光燈正常發(fā)光后,再接通S2,日光燈仍能正常發(fā)光 解析:選C 一般日光燈啟動時瞬間把電源、燈絲、鎮(zhèn)流器接通,后自動斷開,靠鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高壓,使燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電,所以啟動時既要使乙圖中S3閉合,又需使S1瞬間閉合再斷開,A、B錯,C對。正常工作時鎮(zhèn)流器起降壓限流作用,若把乙圖中S2閉合,則鎮(zhèn)流器失去作用,日光燈不能正常工作,D錯。 6.在制作精密電阻時,為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象,采取了雙線繞法,如圖2所示,其道理是( ) 圖2 A.當(dāng)電路中的電流變化時,兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動勢互相抵消 B.當(dāng)電路中的電流變化時,兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消 C.當(dāng)電路中的電流變化時,兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消 D.以上說法均不對 解析:選C 由于采用了雙線繞法,兩根平行導(dǎo)線中的電流反向,它們產(chǎn)生的磁通量 相互抵消。不論導(dǎo)線中的電流如何變化,線圈中的磁通量始終為零,所以消除了自感現(xiàn)象的影響。 7.人類生活中對能源的可持續(xù)利用可以通過節(jié)能方式體現(xiàn),日光燈是最常用的節(jié)能照明工具,它的主要構(gòu)成有燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器。啟動器的構(gòu)造如圖3所示,為了便于日光燈工作,常在啟動器兩端并上一個紙質(zhì)電容器C?,F(xiàn)有一盞日光燈總是出現(xiàn)燈管兩端亮而中間不亮,經(jīng)檢查,燈管是好的,電源電壓正常,鎮(zhèn)流器無故障,其原因可能是( ) 圖3 A.啟動器兩腳A、B與啟動器座接觸不良 B.電容器C斷路 C.電容器C擊穿而短路 D.鎮(zhèn)流器自感系數(shù)L太大 解析:選C 由題意知鎮(zhèn)流器無故障,故D項錯誤。日光燈管兩端亮而中間不亮,說明燈管兩端的燈絲處于通電狀態(tài),即啟動器接通,但不能自動斷開,說明電容器C短路了, 選C。 8.(多選)啟動器內(nèi)有兩個部件,一個是氖泡,另一個是電容器,下列說法中正確的是( ) A.氖泡內(nèi)充入氖氣的作用是在接通電路時產(chǎn)生輝光放電 B.氖泡內(nèi)的兩個金屬片在日光燈正常發(fā)光后是接觸的 C.電容器的作用是在啟動器中的兩個金屬片分離時消除電火花 D.電容器的作用是在啟動器中的動靜片分離時產(chǎn)生瞬時高壓 解析:選AC 氖泡內(nèi)充入氖氣的作用是接通電路產(chǎn)生輝光放電,故A正確;正常工作時,兩個金屬片在日光燈正常發(fā)光后是斷開的,B錯;電容器的作用是消除電火花,故C對D錯。 9.(多選)下列有關(guān)日光燈的使用方法,正確的是( ) A.日光燈的啟動器丟失,作為應(yīng)急措施,可以用一小段帶絕緣外皮的導(dǎo)線啟動日光燈 B.日光燈在冬天使用時,啟動較困難,可用熱毛巾熱敷燈管的中部,使之啟動容易些 C.日光燈的鎮(zhèn)流器損壞了,可用一只電阻替代 D.日光燈在電壓較低時,啟動較困難,這時可將鎮(zhèn)流器暫時短路,使啟動變得容易些 解析:選AB 啟動器起自動開關(guān)的作用,丟失時可以用導(dǎo)線代替,選項A正確。氣體溫度越高越容易電離,而冬天氣溫較低,日光燈啟動較困難,可以先預(yù)熱,使其較容易啟動,選項B正確。鎮(zhèn)流器在啟動時的作用是利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生高電壓擊穿氣體,所以不能用電阻代替鎮(zhèn)流器,也不能將鎮(zhèn)流器短路,選項C、D錯誤。 10.下列說法正確的是( ) A.感應(yīng)圈的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象 B.日光燈和白熾燈一樣,都可接在直流電路中正常工作 C.感應(yīng)圈中的兩個線圈的匝數(shù)一樣多 D.一個標(biāo)有“220 V,40 W”的日光燈管,用歐姆表測燈管兩端,讀數(shù)約為1 210 Ω 解析:選A 感應(yīng)圈就是利用了電路中的電流不斷地變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的,當(dāng)電流變化較快時,產(chǎn)生高壓,故選項A正確;日光燈必須接在交流電路中,故選項B錯誤;在感應(yīng)圈中次級線圈的匝數(shù)要多于初級線圈,在次級線圈中得到較高的電壓,故選項C錯誤;日光燈在不接通時,處于斷路,故電阻為無窮大,選項D錯誤。 11.一個被稱為“千人震”的趣味物理小實驗,實驗是用一節(jié)電動勢為1.5 V的新干電池、幾根導(dǎo)線、開關(guān)和一個用于日光燈上的鎮(zhèn)流器。幾位做實驗的同學(xué)手拉手成一排,有一位同學(xué)將電池、開關(guān)用導(dǎo)線將它們和首、尾兩位同學(xué)的兩只空著的手相連,如圖4所示,在開關(guān)斷開時就會使連成一排的同學(xué)都有觸電感覺。分析該實驗的原理。 圖4 解析:1.5 V的電壓不會使人有觸電的感覺。人體中幾乎無電流通過,但鎮(zhèn)流器中有較大的電流,電路斷開的瞬間,由于鎮(zhèn)流器的自感系數(shù)很大,產(chǎn)生很高的自感電動勢,使人產(chǎn)生觸電感覺。 答案:見解析 12.如圖5所示是一種觸電保護(hù)器,變壓器A處用雙股相線(火線)和零線平行繞制成線圈,然后接到用電器上,B處有一個輸出線圈,一旦有電流,經(jīng)放大后便能立即推動繼電器J切斷電源,下列情況下能起保護(hù)作用的是哪一種?說明理由。 圖5 (1)增加開燈的盞數(shù),能否切斷電源? (2)雙手分別接觸相線和零線,能否切斷電源? (3)單手接觸相線,腳與地相接觸而觸電,能否切斷電源? 解析:(1)不能。 因A處線圈是采用的雙繞法,增加開燈的盞數(shù)只會使電路中電流增大,但A中兩線中 電流始終大小相等方向相反,磁通量相互抵消,B中磁通量不發(fā)生改變,故不能推動J切斷電源。 (2)不能。理由同(1)。 (3)能。因為有電流通過人體而流入地下,使A中兩股電流大小不相等,B中磁通量發(fā)生改變,B中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而推動J切斷電源。 答案:見解析 電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題 1. (多選)如圖1所示,矩形金屬框架三個豎直邊ab、cd、ef的長都是L,電阻都是R,其余電阻不計,框架以速度v勻速平動地穿過磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,設(shè)ab、cd、ef三條邊先后進(jìn)入磁場時ab邊兩端電壓分別為U1、U2、U3,則下列判斷結(jié)果正確的是( ) 圖1 A.U1=BLv B.U2=2U1 C.U3=0 D.U1=U2=U3 解析:選AB 當(dāng)ab進(jìn)入磁場時,I==,則U1=E-IR=BLv。當(dāng)cd也進(jìn)入磁場時,I=,U2=E-I=BLv。三邊都進(jìn)入磁場時,U3=BLv,故選項A、B 正確。 2.如圖2所示,水平導(dǎo)軌的電阻忽略不計,金屬棒ab和cd的電阻分別為Rab和Rcd,且Rab>Rcd,它們處于勻強(qiáng)磁場中。金屬棒cd在力F的作用下向右勻速運動,ab在外力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是( ) 圖2 A.Uab>Ucd B.Uab=Ucd C.Uab- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019 2020 年高 物理 楞次定律 自感 現(xiàn)象 應(yīng)用 教學(xué) 案魯科版 選修
鏈接地址:http://m.jqnhouse.com/p-3386610.html