【备考导航】2016届高三物理二轮复习专题四 电路与电磁感应 第1讲 恒定电流与交变电流课件
二轮复习专题4第1讲直流电路和交流电路课件(42张)
(3) 远距离输电常用关系式(如图所示)
①功率关系：P1＝P2，P3＝P4，P2＝P线＋P3. ②电压损失：U损＝I2R线＝U2－U3. ③输电电流：I 线＝UP22＝UP33＝U2R－线U3. ④输电导线上损耗的电功率：P 损＝I 线 U 损＝I2线_R 线＝UP222R 线.
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增大，故 A 错误；R0 两端的电压为 U0＝I2R0，用户得到的电压为 U3＝
U2－U0，当用户增多时，I2 增大，U0 增大，所以 U3 减小，为使用户获得
的电压稳定在 220 V，则需要增大 U2，变压器原副线圈电压关系为
U2＝ U1
nn21，在 U1 和 n2 不变的情况下，要增大 U2，可以减小 n1，即将 P 适当
【答案】 C
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二 交变电流的产生及四值问题
1. 线圈通过中性面时的特点 (1) 穿过线圈的磁通量最大． (2) 线圈中的感应电动势为零． (3) 线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．
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2. 正弦式交流电“四值”的应用
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2 (2021·江苏卷)贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛， 2020年我国风力发电量高达4 000亿千瓦时．某种风力发电机的原理如图 所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知 磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.20 T，线圈的匝数为 100、面积为0.5 m2，电阻为0.6 Ω，若磁体转动的角速度为90 rad/s，线 圈中产生的感应电流为50 A．求：
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三 变压器与远距离输电
1. 变压器制约问题主要有三项： 电压制约：输出电压 U2 由输入电压决定，即 U2＝nn21U1，可简述为“原 制约副”． 电流制约：原线圈中的电流 I1 由副线圈中的输出电流 I2 决定，即 I1 ＝nn21I2，可简述为“副制约原”． 负载制约：原线圈的功率P1由用户负载决定，P1＝P负1＋P负2＋…， 简述为“副制约原”．
近年高考物理二轮复习 第1部分 核心突破 专题4 电路和电磁感应 第1讲 恒定电流和交变电流演练(
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第1讲恒定电流和交变电流1．(2016·石家庄正定中学月考五)有一个消毒用电器P，电阻为20 kΩ,它只有在电压高于24 V时才能正常工作．今用一个光敏电阻R1对它进行控制,光敏电阻在光照时为100 Ω,黑暗时为1 000 Ω.电源电动势E为36 V,内阻不计，另有一个定值电阻R2，电阻为1 000 Ω.下列电路开关闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作,黑暗时停止工作的是（C）解析：对A电路,在光照时，光敏电阻为100 Ω，P为电阻为20 kΩ，R2电阻为1000 Ω,P 分得电压超过错误!E，正常工作;黑暗时，光敏电阻1000 Ω,P分得电压超过错误!E，正常工作，A错误;同理可以求得B电路中光照和黑暗时，P分得电压超过错误!E，都可以正常工作,B错误；电路C中P与R2并联，电阻略小于1000 Ω,能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作,C正确；电路D中P与R1并联，光照时并联部分电阻小于100 Ω，此时P分得的电压远小于24 V，不能正常工作，黑暗时并联总电阻小于1000 Ω，P分得电压同样小于24 V，也不能正常工作．2．(2016·西安质检一)已知两个电源的电动势为E1和E2，内阻r1和r2满足关系E2＞E1，r2＞r1，有一定值电阻R1分别接在两个电源上，获得相等功率,则将另一电阻R2且满足R2＞R1也分别接在这两个电源上,若接在电源电动势为E1、E2的电源上时，R2获得功率依次为P1、P2，则关于电阻R2获得的功率P1、P2有（C）A．P1＝P2B．P1＞P2C．P1＜P2D．条件不足无法确定解析：当外接电阻R1时,两电路中R1获得相同功率，故E2r2＋R1＝错误!，当接电阻R2时，P1＝错误!2·R2，P2＝错误!2·R2，而错误!－错误!＝错误!＝错误!〉0，故P2>P1.3．（2016·石家庄毕业班质检一)用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V,通过负载的电流图象如图所示，则（D）A．变压器输入功率为11 WB．变压器输出电压的最大值是110 VC．变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin 100πt(A)解析:变压器输出电流的有效值为错误! A，因此输出的功率为错误! W，变压器输入功率等于输出功率，A错误；输出电压的最大值为110错误! V,B错误；由错误!＝错误!得原、副线圈匝数比为2：1,C错误;根据图象得交流电的周期T＝0.02 s，又ω＝错误!＝100π rad/s，i＝0.05sin100πt(A),D正确．4．(2016·山西百校盟质监）如图所示的变压器电路中有五个相同的定值电阻，理想变压器,原、副线圈的匝数比为1∶2，现在a、b端输入正弦交流电，则R1和R2的功率之比为（A)A．49∶1 B．24∶1C．7∶1 D．3∶1解析：由于五个电阻阻值相同，设为R，则副线圈电路的总电阻为23R，设副线圈中的电流为I,根据变流比，原线圈中的电流为2I，副线圈两端的电压为错误!IR,根据变压比可知，原线圈两端的电压为错误!IR，因此R2中的电流为错误!I，R1中的电流为错误!I＋2I＝错误!I，则R1的功率为P1＝错误!2R,R2的功率P2＝错误!2R,因此P1:P2＝49:1，A项正确．5．(2016·海口调研）如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数n1＝100匝,副线圈匝数n2＝200匝,电阻R＝100 Ω，是理想交流电压表，原线圈加上如图乙所示的交流电,则下列说法正确的是( AB)A．流经电阻R的电流的频率为50 HzB．的示数为40 VC．流经电阻R的电流每秒方向改变50次D．电阻R每秒产生的热量为32 J解析：由题图乙可知，交流电的周期T＝0.02 s，故其频率f＝错误!＝50 Hz，又因为理想变压器不改变交流电的频率，故流经电阻R的电流的频率也为50 Hz，50 Hz的交流电每秒电流方向改变100次,选项A正确，选项C错误；由题图乙可知，原线圈两端所加交流电压的最大值为20错误! V,即原线圈两端电压的有效值为U1＝20 V，由错误!＝错误!可得，副线圈两端电压为U2＝40 V，即电压表的示数为40 V，电阻R消耗的功率为P R＝错误!＝16 W，故选项D错误．6．(2014·新课标全国卷Ⅱ)如图一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。
高三物理二轮复习专题四电路和电磁感应第1讲恒定电流和交变电流课件【优质ppt版本】
• 2. (2017·辽宁大连模拟)通过一阻值R＝100 Ω的电阻 的交变电流如图所示，其周B 期为1 s，则电阻两端电 压A的．12有V 效值为( )
B．4 10 V
C．15 V
D．8 5 V
解析 由有效值定义可得
UR2×1s＝(0.1 A)2×R×0.4 s×2＋(0.2 A)2×R×0.1 s×2，
＝ωa：ωb＝3：2，即 Emb＝23Ema＝10 V，故曲线 b 表示的交变电动势的有效值为 E 有
＝ 10 2
V，故选项 C 正确，D 错误．
• 【变式考法】 (1)在上述题1中，若线圈共N＝100匝， 求转动过程中线圈的最大磁通量．
• (2)在上述题1中，写出曲线a表示的交流电的瞬时表 达解式析 ．根据曲线 a 知 Em＝15 V，ω＝2Tπ＝50π rad/s
(2)电源的功率和效率 ①电源的几个功率 a．电源的总功率：P 总＝EI； b．电源内部消耗的功率：P 内＝I2r； c．电源的输出功率：P 出＝UI＝P 总－P 内． ②电源的效率 η＝PP出 总×100%＝UE×100%.
题型二 交变电流的产生及“四值”的应用
• 命题规律 • 交变电流的产生与描述在高考中常考选择题，一
小
• D．电源的输出功率比R3的滑片移动前大
• 解 R减 电 器3接小压C析两入，增滑端电电 大动电路源 ，变压的输 电阻增电出 压器大阻电 表R，3减流V的极2小增的滑板，大示片带电，数向电路R增右2荷外中大移量电电，动增阻流与一大减增其小，小大并段两，，联距极总R的离2板两电电后之端阻容，间 的电场强度增大，选项C错误；电源输出电流增大， 电源内阻电压增大，导致电源路端电压减小，电源
解 物理量或讨论其变化特征．
高考第二轮复习专题(4)(物理电磁感与电路).rar
闪堕市安歇阳光实验学校专题四 电磁感应与电路[方法归纳]电磁感应是电磁学中最为重要的内容，也是高考的热点之一。
电磁感应是讨论其他形式能转化为电能的特点和规律；电路问题主要是讨论电能在电路中传输、分配并通过用电器转化成其他形式能的特点和规律，本专题的思想是能量转化与守恒思想。
在复习电磁感应部分时，其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律；这两个定律一是揭示感应电动势的大小所遵循的规律；一个是揭示感的电动势方向所遵循的规律，法拉第电磁感定律的数学表达式为：n tε∆Φ=∆，磁通量的变化率越大，感应电动势越大．磁通量的变化率越大，外界所做的功也越大．楞次定律的表述为：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，从楞次定律的内容可以判断出：要想获得感应电流就必须克服感应电流的阻碍，需要外界做功，需要消耗其他形式的能量．在第二轮复习时如果能站在能量的角度对这两个定律进行再认识，就能够对这两个定律从更加整体、更加深刻的角度把握．电路部分的复习，其一是以部分电路欧姆定律为中心，包括六个基本物理量（电压、电流、电阻、电功、电功率、电热），三条定律（部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律），以及串、并联电路的特点等概念、定律的理解掌握和计算；其二是以闭合电路欧姆定律为中心讨论电动势概念、闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化；其三，对高中物理所涉及的三种不同类别的电路进行比较，即恒定电流电路、变压器电路、远距离输电电路，比较这些电路哪些是基本不变量，哪些是变化量，变化的量是如何受到不变量的制约的．其能量是如何变化的．在恒定电流电路中，如果题目不加特殊强调，电源的电动势和内电阻是基本不变量，在外电阻改变时其他量的变化受到基本不变量的制约．在变压器电路中，如果题目不加特殊强调，变压器的输入电压不变，其他量改变时受到这个基本不变量的制约．在远距离输电电路中，如果题目不加特殊强调，发电厂输出的电功率不变，其他量改变时受到这个基本不变量的制约． [典例分析]1．电磁感应的图象问题方法：图象问题有两种：一是给出电磁感应过程选出或画出正确图象；二是由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．其思路是：利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势．感应电流的大小，利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向，利用图象法直观，明确地表示出感应电流的大小和方向．掌握这种重要的物理方法．例1、如图4—1（a ）所示区域（图中直角坐标系x O y 的1、3象限）内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于图面向里，大小为B ，半径为l ，圆心角为60°的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O 点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R ．（1）求线框中感应电流的最大值I 0和交变感应电流的频率f ．（2）在图（b ）中画出线框转一周的时间内感应电流I 随时间t 变化的图象．（规定在图（a ）中线框的位置相应的时刻为t =0）2、电路的动态分析方法：利用欧姆定律，串、并联电路的性质，闭合电路的欧姆定律；明确不变量，以“从局部到整体再到局部”，“从外电路到内电路再到外电路”的顺序讨论各物理量的变化情况．例2、如图4—3所示的电路中，电源的电动势为E ，内阻为r ．当可变电阻的滑片P 向b 移动时，电压表V 1的变化情况是（ ）的读数U 1与电压表V 2的读数U 2A ．U 1变大，U 2变小B ．U 1变大，U 2变大C ．U 1变小，U 2变小 B ．U 1变小，U 2变大 3、电磁感应与力学综合方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律（1）基本思路：受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二定律列方程求解．（2）注意安培力的特点：（3）纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系．例3、如图4—4所示，两根相距为d 的足够长的平行金属导轨位于水平x O y平面内，左端接有阻值为R 的电阻，其他部分的电阻均不计．在x >0的一侧存在垂直x O y 平面且方向竖直向下的稳定磁场，磁感强度大小按B =kx 规律变化（其中k 是一大于零的常数）．一根质量为m 的金属杆垂直跨搁在光滑的金属导轨上，两者接触良好．当t =0时直杆位于x =0处，其速度大小为v 0，方向沿x 轴正方向，在此后的过程中，始终有一个方向向左的变力F 作用于金属杆，使金属杆的加速度大小恒为a ，加速度方向一直沿x 轴的负方向．求：（1）闭合回路中感应电流持续的时间有多长？（2）当金属杆沿x 轴正方向运动的速度为02v 时，闭合回路的感应电动势多大？此时作用于金属杆的外力F 多大？4、电磁感应与动量、能量的综合方法：（1）从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律①应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量，如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题．②在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒．解决此类问题往往要应用动量守恒定律．（2）从能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律①基本思路：受力分析→弄清哪些力做功，正功还是负功→明确有哪些形导体运动v 感应电动势E 感应电流I 安培力F磁场对电流的作用 电磁感应阻碍闭合电路欧姆定律（a ） （b ）2πω图4—3图4—4式的能量参与转化，哪增哪减→由动能定理或能量守恒定律列方程求解．②能量转化特点：其它能（如：机械能）−−−−−−→安培力做负功电能−−−−−→电流做功内能（焦耳热）例4、如图4—6所示，在空间中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h，磁感应强度为B．有一宽度为b（b<h）、长度为L、电阻为R、质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，当线圈的PQ边到达磁场下边缘时，恰好开始做匀速运动．求：（1）线圈的MN边刚好进入磁场时，线圈的速度大小．（2）线圈从开始下落到刚好完全进入磁场所经历的时间．例5、两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平内，两导轨间的距离为l，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路，如图4—7所示．两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，磁感应强度为B，设两导体棒均为沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度（如图所示），若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？（2）当ab棒的速度变为初速度的34时，cd棒的加速度是多少？5、电磁感应与电路综合方法：在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源．解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是：（1）明确哪部分相当于电源，由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向．（2）画出等效电路图．（3）运用闭合电路欧姆定律．串并联电路的性质求解未知物理量．例6、如图4—8所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为L、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为2L．磁场的磁感强度为B，方向垂直纸面向里．现有一段长度为2L，电阻为2R的均匀导体棒MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿bc方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触，当MN滑过的距离为3L时，导线ac中的电流为多大？方向如何？6、交变电流的三值（1）最大值：mE NBSω=，最大值(、)m m mE V I与线圈的形状，以及转轴的位置无关，但转轴应与磁感线垂直．（2）有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的．即在同一时间内，跟某一交流电一样能使同一电阻产生相等热量的直流的数值，叫做该交流电的有效值．正弦交流电的有效值与最大值之间的关系为：,,222m m mE U IE U I===．各种交流电器设备上值及交流电表上的测量值都是指有效值．（3）平均值ntϕε∆=∆（4）最大值、有效值和平均值的应用①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计图4—6 图4—8 图4—7算．正弦交变电流的有效值为2m I I =，其他交流电流的有效值只能根据有效值的定义来计算．②求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值来计算．,q It =而,E I E nR t∆Φ==∆． 注意122E E E +≠，平均值不等于有效值．③在考虑电容器的耐压值时，则应根据交流电的最大值．例7、边长为a 的N 匝正方形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁感线的转轴匀速转动，线圈的电阻为R ．求：（1）线圈从中性面开始转过90°角的过程中产生的热量．（2）线圈从中性面开始转过90°角的过程中，通过导线截面的电量． 7、电容、电路、电场、磁场综合方法：从电场中的带电粒子受力分析入手，综合运用牛顿第二定律；串、并联电路的性质、闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律进行分析、计算，注意电容器两端的电压和等效电路．例8、如图4—11所示，光滑的平行导轨P 、Q 相距l =1m ，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器C 两极板间距离d =10mm ，定值电阻R 1=R 3=8Ω，R 2=2Ω，导轨电阻不计，磁感应强度B =0.4T 的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面，当金属棒ab 沿导轨向右匀速运动（开关S 断开）时，电容器两极板之间质量m =1×10－14kg ，带电荷量q =－1×10－25C 的粒子恰好静止不动；当S 闭合时，粒子以加速度a =7m/s 2向下做匀加速运动，取g =10m/s 2，求：（1）金属棒ab 运动的速度多大？电阻多大？（2）S 闭合后，使金属棒ab 做匀速运动的外力的功率多大？8、电磁感应与交流电路、变压器综合 方法：①变压器遵循的是法拉第电磁感应定律，理想变压器不考虑能量损失，即输入功率等于输出功率．②理想变压器原线圈的电压决定着负线圈的电压，而副线圈上的负载反过来影响着原线圈的电流，输入功率．③远距离输电是以电功率展开分析的，其中损失功率是最为关键的因素．④在供电电路、输电电路、用电回路所构成的输电电路中， 输出电路中的电流和输电回路中的损失电压是联系其余两回路的主要物理量．n 1︰n 2 1n '︰2n ' 图4—12例9、有条河流，流量Q =2m 3/s ，落差h =5m ，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V ，输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想电压、降压变压器的匝数比各是多少？能使多少盏“220V 、100W ”的电灯正常发光． [跟踪练习]1．矩形导线框abcd 放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感强度B 随时间变化的图象如图4—13所示．t =0时刻，磁感强度的方向垂直于纸面向里．在0～4s 时间内，线框的ab 边受力随时间变化的图象（力的方向规定以向左为正方向），可能如图4—14中的（ ）× × × × × × × × × × × ×R 3R 2qSmR 1vaPbQ图4—11图4—13～ U 0I 送 P 输U 送R U 1 U 2A． B． C． D．2．如图4—14甲所示，由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为R，ab=bc=cd=da=l．现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行．令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t=0，电流沿abcda流动的方向为正．（1）求此过程中线框产生的焦耳热；（2）在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象；（3）在图丙中画出线框中a、b两点间电势差U ab随时间t变化的图象．图4—143．如图4—15所示，T为理想变压器，A1、A2为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑变阻器的滑动触头向下滑动时（）A．A1的读数变大，A2读数变大B．A1的读数变大，A2读数变小C．A1的读数变小，A2读数变大D．A1的读数变小，A2的读数变小4．如图4—16所示：半径为r、电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放置，在轨道左上方端点M、N间接有阻值为R的小电珠，整个轨道处在磁感强度为B的匀强磁场中，两导轨间距为L，现有一质量为m，电阻为R的金属棒ab从M、N处自由静止释放，经一定时间到达导轨最低点O、O′，此时速度为v．（1）指出金属棒ab从M、N到O、O′的过程中，通过小电珠的电流方向和金属棒ab的速度大小变化情况．（2）求金属棒ab到达O、O′时，整个电路的瞬时电功率．（3）求金属棒ab从M、N到O、O′的过程中，小电珠上产生的热量．5．（2002·上海）如图4—17所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B．一根质量为m的金属杆从轨道上静止自由滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度v m，则（）A．如果B增大，v m将变大 B．如果α变大，v m将变大C．如果R变小，v m将变大 D．如果m变小，v m将变大6．（全国）如图4—18所示a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在的平面（纸面）向里．导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离l1；c1d1段与c2d2段也是竖直的，距离为l2．x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为m1和m2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触．两杆与导轨构成的回路的总电阻为R．F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力．已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率．图4—16～R1AR2 R3AT图4—15图4—18a bc ditO图甲图乙U abtO图丙l图4—177．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4—19所示，抛物线的方程是y =x 2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y =a 的直线（图中虚线所示），一个小金属环从抛物线上y =b （y >a ）处以速度v 沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是（ ）A ．mgbB ．212mvC ．mg (b －a )D ．21()2mg b a mv -+8．如图4—20所示，长为L 、电阻r =0.3Ω、质量m =0.1kg 的金属棒CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L ，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R =0.5Ω的电阻，量程为0～3.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0V 的电压表接在电阻R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定外力F 使金属棒右移，当金属棒以v =2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，问：（1）此满偏的电表是什么表？说明理由． （2）拉动金属棒的外力F 多大？（3）此时撤去外力F ，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上．求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R 的电量．9．高频焊接是一种常用的焊接方法，其焊接的原理如图所示．将半径为10cm的待焊接的圆形金属工件放在导线做成的1000匝线圈中，然后在线圈中通以高频的交变电流，线圈产生垂直于金属工件所在平面的变化磁场，磁场的磁感应强度B 的变化率为10002sin tπωT/s ．焊接处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的 99倍．工作非焊接部分每单位长度上的电阻为31010m R π--=Ω，焊接的缝宽非常小，求焊接过程中焊接处产生的热功率．（取2π=10，不计温度变化对电阻的影响）图4—2110．如图所示，与光滑的水平平行导轨P 、Q 相连的电路中，定值电阻R 1=5Ω，R 2=6Ω；电压表的量程为0～10V ，电流表的量程为0～3A ，它们都是理想电表；竖直向下的匀强磁场穿过水平导轨面，金属杆ab 横跨在导轨上，它们的电阻均可不计，求解下列问题：（1）当滑动变阻器的阻值R 0=30Ω时，用水平恒力F 1=40N 向右作用于ab ，在ab 运动达到稳定状态时，两个电表中有一个电表的指针恰好满偏，另一个电表能安全使用．试问：这时水平恒力F 1的功率多大？ab 的速度v 1多大？（2）将滑动变阻器的电阻调到R 0=3Ω，要使ab 达到稳定运动状态时，两个电表中的一个电表的指针恰好满偏，另一个电表能安全使用，作用于ab 的水平恒力F 2多大？这时ab 的运动速度v 2多大？11．两只相同的电阻，分别通过简谐波形的交流电和方形波的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图4—23所示．在简谐波形交流电的一个周期内，简谐波形交流电在电阻上图4—19图4—20图4—22R 0R xR 1图4—23产生的焦耳热Q 1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q 2之比为12Q Q 等于（ ）A ．3︰1B ．1︰2C ．2︰1D ．4︰312．曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图4—24甲为其结构示意图．图中N 、S 是一对固定的磁极，abcd 为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc 边中点、与ab 边平行，它的一端有一半径r 0=1.0cm 的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图4—24乙所示．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动．设线框由N =800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S =20cm 2，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感强度B =0.010T ，自行车车轮的半径R 1=35cm ，小齿轮的半径R 2=4.0cm ，大齿轮的半径R 3=10.0cm （见图乙）．现从静止开始使大齿轮加速运动，问大齿轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值U =3.2V ？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动） 图4—2413．如图4—25所示，两块水平放置的平行金属板间距为d ，定值电阻的阻值为R ，竖直放置线圈的匝数为n ，绕制线圈导线的电阻为R ，其他导线的电阻忽略不计．现在竖直向上的磁场B 穿过线圈，在两极板中一个质量为m ，电量为q ，带正电的油滴恰好处于静止状态，则磁场B 的变化情况是（ ） A ．均匀增大，磁通量变化率的大小为2mgd nqB ．均匀增大，磁通量变化率的大小为mgd nqC ．均匀减小，磁通量变化率的大小为2mgd nqD ．均匀减小，磁通量变化率的大小为mgd nq14．如图4—26所示，水平面中的光滑平行导轨P 1、P 2相距l =50cm ，电池电动势E ′=6V ，电阻不计；电容C =2 F ，定值电阻R =9Ω；直导线ab 的质量m =50g ，横放在平行导轨上，其中导轨间的电阻R ′=3Ω；竖直向下穿过导轨面的匀强磁场的磁感应强度B =1.0T ；导轨足够长，电阻不计．（1）闭合开关S ，直导线ab 由静止开始运动的瞬时加速度多大？ab 运动能达到的最大速度多大？（2）直导线ab 由静止开始运动到速度最大的过程中，电容器的带电荷量变化了多少？15．如图4—27所示的四个图中，a 、b 为输入端，接交流电源、cd 为输出端，下列说法中错误．．的是（ ）A B CDA ．A 图中U ab <U cdB ．B 图中U ab >U cdC ．C 图中U ab <U cdD ．D 图中U ab >U cd16．某电站输送的电功率是500kW ，当采用6kV 电压输电时，安装在输电线路起点的电度表和终点的电度表一昼夜读数相差4800kWh （即4800度），试求：（1）输电线的电阻；（2）若要使输电线上损失的功率降到输送功率的2.304%，应采用多高的电压向外输电？专题四 电磁感应与电路答案 典型例题图4—25～ a bcd～ abd c ～ a bcd～abdc E ′P 1P 2图4—26【例1】 解析：在从图中位置开始（t =0）匀速转动60°的过程中，只有OQ 边切割磁感线，产生的感应电动势2112E Bl ω=，由右手定则可判定电流方向为逆时针方向（设为正方向）．根据欧姆定律得，211(0)23E Bl I t R R ωπω==<≤．导线框再转过30°的过程中，由于∆Φ=0，则22350(),()32226Bl I t I t R ππωππωωωω=<=<≤≤顺时针方向．245540()()623Bl I t I t R ππωππωωωω=<=<≤≤逆时针方向267433110()()32226Bl I t I t R ππωππωωωω=<=<≤≤顺时针方向综合以上分析可知，感应电流的最大值202Bl I Rω=，图4—2所示．频率f πω=．其I —t 图象如答案：（1）20;2Bl I f R ωπω==（2）如图4—2所示． 【例2】 解析：P 向b 移动，电路中总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律、欧姆定律以及电路的性质从而可以判断U 1、U 2的变化情况．当P 向b 移动时，电路中总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电路I 变小，由欧姆定律得U 2=IR 变小，再由闭合电路欧姆定律得U 1=E －Ir 变大，故本题正确答案应选A ．【例3】 解析： （1）由题意可知，金属杆在磁场中的运动分为两个阶段：先沿x 轴正方向做匀减速运动，直到速度为零；然后x 轴负方向做匀加速直线运动，直到离开磁场，其速度一时间图象如图4—5所示．金属杆在磁场中运动切割磁感线，闭合回路产生感应电流，所以回路中感应电流持续的时间0122v t t a==．（2）当金属杆沿x 轴正方向运动的速度为02v 时，对应的x 坐标x 1`满足：2001()2,2v v ax =-解得x 1=2038v a．则在x 1处的磁感强度21138kv B kx a==此时回路中的感应电动势，金属杆所受的安培力大小25201129128k v d E F BId B d R a R===安方向沿x 轴负方向由牛顿第二定律得F ＋F 安=ma所以，此时作用于金属杆的外力252029128k v dF ma a R=-方向沿x 轴负方向．答案：（1）02v a（2）325200239;16128kdv k v dma a a R- 【例4】 解析： （1）设线圈匀速穿出磁场的速度为v ′， 此时线圈中产生的感应电动势为E BLv '=． ①产生的感应电流为E I R= ②线圈受到的安培力为F =BIL ③此过程线圈受到的重力与安培力平衡mg =F ④ 联立①②③④式，得22mgR v B L '=⑤设线圈的上边刚好进入磁场时速度为v ，线圈全部在磁场里运动的过程中，根据能量守恒定律2211()22mg h b mv mv '-=- ⑥ 联立⑤⑥解得222()2()mgRv g h b B L =-- ⑦ （2）设线圈从开始下落到刚好完全进入磁场所用时间为t ，根据动量定理0F mgt I mv -=- ⑧图4—2图4—5根据法拉第电磁感应定律BLb E tt∆Φ== ⑨线圈中产生的平均电流EIR=⑩ 故安培力的冲量F I Ft BLIt == ○11 联立⑨⑩○11得，22F B L b I R= ○12 将⑦和○12代入⑧解得22BL b t mgR =【例5】 解析：ab 棒向cd 棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量发生变化，于是产生感应电流．ab 棒受到与运动方向相反的安培力作用做减速运动，cd 棒则在安培力作用下做加速运动，在ab 棒的速度大于cd 棒的速度时，回路中总有感应电流，ab 棒继续减速，cd 棒继续加速．两棒速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，不产生感应电流，再棒以相同的速度v 做匀速运动．（1）从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒的动量守恒，有02mv mv =． 根据能量守恒，整个过程中产生的总热量22200111(2)224Q mv m v mv =-=（2）设ab棒的速度为初速度的34时，cd 棒的速度为v ′，则由动量守恒可知0034mv m v mv '=+．此时回路中感应电动势和感应电流分别为03(),42E E v v Bl I R'=-=．此时cd 棒所受的安培力F =IBl ，cd棒的加速度Fa m=．由以上各式可得2204B l v a mR=．答案： （1）2014mv （2）2204B l v mR【例6】 解析：MN 滑过的距离为3L 时，它与bc 的接触点为P ，如图4—9所示．由几何关系可知，MP 的长度为3L ，MP 相当于电路中的电源，其感应电动势13E BLv =，内阻13r R =．等效电路如图4—10所示．图4—9 图4—10外电路并联电阻为1223312933R R R ⨯==+并 由闭合电路欧姆定律可得，MP 中的电流EI R r=+并ac 中的电流23ac I I =联立以上各式解得25ac BLv I R=根据右手定则，MP 中的感应电流方向由P 流向M ，所以电流I ac 的方向由a 流向c ．答案：25ac BLv I R=，方向由a 流向c ．【例7】 解析：（1）线圈中产生的热量应用转动过程中产生的交变电流的有效值来计算．因线圈中感应电动势的峰值为2m ENBa ω=，故线圈中电流的有效值为2I =，线圈转过90°角经历的时间为42T t πω==．所以此过程中产生的热量22424N B a Q IRt Rπω==．（3）线圈转过90°角的过程中，感应电动势和感应电流的平均值分别为所以通过导体截面的电量为2NBa q It R==答案：（1）2244N B a Q R πω=（2）2NBa q R=【例8】 解：（1）带电粒子在电容器两极板间静止时，受向上的电场力和向下的重力作用而平衡1U mg q d=求得电容器两极板间的电压：14115110100.011V 10mgd U q --⨯⨯⨯=== 由于粒子带负电，可知上极板电势高．由于S 断开，R 1上无电流，R 2、R 3上电压等于U 1，电路中的感应电流．。
2016届高三物理二轮复习专题辅导与应用第1部分专题整合突破专题四电路与电磁感应第1讲恒定电流与交变电流课
第1讲 恒定电流与交变电流对应学生用书 课时过关(九) 第153页 一、选择题1．导学号：(2015江苏单科，1)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V 交变电流改变为110 V ．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )A ．200B ．400C ．1 600D ．3 200解析：由理想变压器的变压比等于匝数比，即U 1U 2＝n 1n 2，得n 2＝U 2U 1n 1＝110220×800匝＝400匝，故B 对，A 、C 、D 错．答案：B2．导学号：(2015福建福州质检，15)某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称为“5 V 10 W”的电动机供电；电源内阻不计，下列说法正确的是( )A ．电动机的内阻为 ΩB ．电动机的发热功率为10 WC ．通过电动机的电流为2 AD ．通过电动机的电流为2 2 A解析：由图知该电源电动势最大值为E m ＝5 2 V ，则有效值E ＝5 V ，通过电动机的电流为I ＝105 A ＝2 A ，电动机是非纯电阻元件，电动机内阻r <52Ω＝ Ω，电动机的发热功率P 热＝I 2r <P 总＝10 W ，故A 、B 、D 错误，C 正确．答案：C3．导学号：(2015江西十校二模，16)图甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电．图甲中R t 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表．则下列说法正确的是( )A ．图乙所示电压的瞬时值表达式为u ＝51 sin 50πt VB ．变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4C ．变压器输入、输出功率之比为1∶4D ．R t 处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大解析：题图乙所示电压的瞬时值表达式为u ＝51 sin 100πt V ，A 错误；根据n 1n 2＝I 2I 1可知，原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，理想变压器的输入、输出功率相等，B 正确，C 错误；R t 处温度升高时，R t 的阻值减小，电压表示数不变，电流表示数变大，所以D 选项错误．答案：B4．导学号：(2015天津理综，6)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小解析：保持Q 的位置不变，说明U 2不变，P 上滑时，R 变大，由I 2＝U 2R ＋R 0，可知I 2变小，由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1变小，A 错，B 对；保持P 的位置不变，将Q 上滑时，由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2变，I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得：I 1＝n 2n 1I 2可知I 1变大，故C 对，D 错．答案：BC5．导学号：(2015江西八校联考，16)将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R ，让它在磁感应强度为B ，方向如图所示的匀强磁场中绕轴MN 匀速转动．导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 、电阻为r 的小灯泡并正常发光．电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法中正确的是( )A ．半圆形硬导线的转速为2rPπ2R 2BB ．半圆形硬导线的转速为rPπ2R 2BC ．线圈从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为πR 2BrD ．线圈从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为零解析：转动的半圆形导线切割磁感线，产生感应电动势直接给灯泡供电，因灯泡此时正常发光，则其功率为P ，电阻为r ，设线圈转速为n ，则感应电动势的有效值E有＝B ·π·R 2·12·2πn2由P ＝U 2R 得：E 2有＝P ·r ，可求得：n ＝2rP π2R 2B，则A 对、B 错；线圈从图示位置转90°的过程中通过灯泡的电荷量q ＝ΔΦr＝B ·π·R 2·12r＝πR 2B 2r，则C 、D 错．答案：A6．导学号：(2015湖北八校二联，20)在如图甲所示的电路中，电源电动势为 V ，内阻不计，L 1、L 2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R 为定值电阻，阻值为 Ω.当开关S 闭合后( )A ．L 1的电阻为112 ΩB ．L 1消耗的电功率为 WC ．L 2的电阻为 ΩD ．L 2消耗的电功率为 W解析：S 闭合后，L 1两端的电压为 V ，由乙图可知，I 1＝0.25 A ，故P 1＝ W ，R 1＝12 Ω，A 、B 均错；L 2与R 及电源串联，把R 和电源等效成电动势为3 V ，内阻为 Ω的新电源，在图乙中作出新电源的I U 图线，如图，两图线的交点表示出了此时L 2两端的电压与通过的电流的大小，由图知U 2＝ V ，I 2＝0.2 A ，所以R 2＝U 2I 2＝错误! Ω＝ Ω，P 2＝U 2I 2＝× W＝ W ，C 、D正确．答案：CD7．导学号：2015年全国大学生电子设计竞赛于2015年8月12日至15日举行，某参赛同学画出的某灯光控制电路示意图，由电源(电动势为E、内阻为r)与一圆环形电位器(可视为滑动变阻器)R和灯泡(电阻不变)连接而成，图中D点与电位器相连，电位器触片一端固定在圆心处，并与电源正极相连，当触片由D点开始顺时针旋转一周的过程中，下列说法正确的是( )A．电源的输出功率一定先减小后增大B．电源的供电电流一定先减小后增大C．电源两端的电压一定先减小后增大D．灯泡的亮度一定先变暗后变亮解析：由题图可知在触片从D点开始顺时针转一周的过程中，电位器连入电路的等效电阻先增大后减小，又E、r、R L不变，则由闭合电路欧姆定律可得：干路电流先减小后增大，故灯泡的亮度应先变暗后变亮，而路端电压(U＝E－Ir)应先增大后减小，B、D正确，C错误．当R外＝r时，P出最大，因不知R外与r的大小关系，故无法判断P出的变化情况，A错误．答案：BD8．导学号：(2015河北冀州调研，11)如图是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中电源电动势为E，内阻为r，R1、R2是定值电阻，R B是磁敏传感器，它的电阻随磁体的出现而减小，c、d接报警器．电路闭合后，当传感器R B所在处出现磁体时，则电流表的电流I，c、d两端的电压U将( )A．I变大，U变小B．I变小，U变大C．I变大，U变大D．I变小，U变小解析：此题考查电路的动态分析，由“串反并同”知当传感器处出现磁体，R B 减小时，电流表示数变大，即I 变大，U 变小，故A 对，B 、C 、D 错．答案：A9．导学号：(2015安徽合肥一模，8)图甲所示的电路中，电流表A 1的指针指满刻度，电流表A 2的指针指满刻度的23处，图乙中，A 2的指针指满刻度，A 1的指针指满刻度的13处，已知A 1的电阻为 Ω，则A 2的电阻为( )A ． ΩB ． ΩC ． ΩD ． Ω解析：设电流表A 1、A 2的满偏电流分别为I 1、I 2； 由题意知，当电流表串联时：I 1＝23I 2当电流表并联时：I 2R 2＝13I 1R 1由于R 1＝ Ω 解得R 2＝ Ω. 答案：A10．导学号：(2015河北保定模拟，17)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2＝2∶1，电表均为理想电表，两个电阻的阻值均为1 Ω，C 是电容器，其击穿电压为22V ．图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象．下列说法正确的是( )A ．输入电压的频率为50 Hz ，经过变压器后通过电阻的交流电频率为25 HzB ．S 断开时电压表的示数为 V ，电流表的示数为0.35 AC ．S 断开时电压表的示数为1 V ，电流表的示数为0.25 AD ．闭合开关S ，电容器将被击穿解析：由图乙知T ＝ s ，则f ＝1T＝50 Hz ，变压器不改变交流电的频率，所以输出的交流电的频率仍为50 Hz ，故A 错误．当S 断开时，由U 1U 2＝n 1n 2可知，电压表的示数U 2＝n 2n 1U 1＝1 V ，I 2＝U 22R ＝0.5 A ，又I 1I 2＝n 2n 1，则电流表的示数I 1＝n 2n 1I 2＝0.25 A ，所以B 项错误，C 项正确．开关S 闭合前，右端电阻R 两端电压最大值为22V ，开关S 闭合后，电容器C 与右端电阻R 并联，则并联总电阻小于1 Ω，电容器两端的最大电压小于22V ，因为电容器的击穿电压为22V ，所以电容器不能被击穿，D 项错误． 答案：C11．导学号：(2015湖南六校联考，17)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝25πT ，单匝矩形线圈的面积S ＝1 m 2，电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接，A 为交流电流表．调整副线圈的触头P ，当变压器原、副线圈的匝数比为2∶1时，副线圈电路中标有“6 V 6 W”的灯泡正常发光，以下判断正确的是( )A ．电流表的示数为1 AB ．矩形线圈产生电动势的有效值为18 VC ．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e ＝122sin 30πt VD ．若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P 适当上移解析：因灯泡正常发光，则副线圈两端的电压有效值为U 2＝6 V ，通过灯泡的电流为I 2＝66 A ＝1 A ，电流表的示数为I 1＝n 2n 1I 2＝0.5 A ，原线圈两端电压的有效值为U 1＝n 1n 2U 2＝12 V ，矩形线圈产生电动势的有效值为12 V ，最大值为E m ＝BSω＝12 2 V ，得ω＝60 π rad/s，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为e ＝12 2 sin 60πt V ，矩形线圈的转速增大，产生的感应电动势增大，滑片P 适当上移可以保持副线圈两端电压不变，小灯泡仍能正常发光．答案：D12．导学号：(2015山东济南一模，17)如图为发电厂向远处用户的输电电路示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变．若输送功率增大，下列说法中正确的有( )A ．升压变压器的输出电压增大B ．降压变压器的输出电压增大C ．输电线上损耗的功率增大D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大解析：已知发电厂的输出电压不变，升压变压器的原、副线圈匝数比不变，则由n 1n 2＝U 1U 2知，升压变压器的输出电压U 2不变，A 错；若输送功率增大，输电电压U 2不变，则由P ＝U 2I 2知，输电线上电流I 2增大，又输电线的电阻不变，由U 损＝I 2R 知输电线上损失电压增大， 则降压变压器输出电压减小，B 错．因输电电流增大，则由P ＝I 22R 知，输电线上损耗的功率变大，C 对．输电线上损耗功率占总功率的比例⎝ ⎛⎭⎪⎫I 22R U 2I 2＝I 2R U 2增大，D 对．答案：CD[备课札记]_________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
高三物理二轮复习 考前冲刺 重点知识回顾 电路与电磁感应课件
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4．电磁感应中的动力学问题
5．电磁感应中的功能关系 系统消耗的机械能＝产生的电能＋摩擦产生的内能 ＝克服安培力做的功＋克服摩擦力做的功．
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三、交变电流与理想变压器 1．交变电流的“四值” (1)最大值：交流电的最大值是指交流电在一个周期内所能达到的最大 值．对于正弦(余弦)交流电，有 Em＝nBSω(其中 n 为线圈的匝数)． (2)有效值：让交流电和恒定电流分别通过阻值相同的电阻，如果在交 流电的一个周期内它们产生的热量相等，那么这个恒定电流的电压 U、 电流 I 就称为该交流电的电压和电流的有效值． 对于正弦(余弦)交流电， 则有 E＝ Em Im ，I＝ .一般交流电表测量的数值、电气设备“铭牌”上 2 2
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4.闭合电路的 U－I 图象 如图所示，a 为电源的 U－I 图象；b 为外电阻的 U－ I 图象． (1)两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总 电流和路端电压，该点的纵横坐标的乘积表示输出功 率． (2)a 的斜率的绝对值表示电源内阻的大小； b 的斜率表示外电阻的大 小． (3)当两个斜率的绝对值相等时(即内、外电阻相等时)，输出功率最大， 此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半．
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二、电磁感应中的几个问题 1．应用楞次定律判断感应电流方向的方法 (1)确定穿过回路的原磁场的方向； (2)确定原磁场的磁通量是“增加”、还是“减小”； (3)确定感应电流磁场的方向(与原磁场“增则反、减则同”)； (4)根据感应电流的磁场方向，由安培定则判断感应电流的方向．
高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应 第1讲 恒定电流与交变电流课件1
5.(多选)(2014·新课标全国卷Ⅱ，21)如图5所示，一理想变压器原、 副线圈的匝数分别为n1、n2。原线圈通过一理想电流表 接正 弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副 线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷 大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd ， 则( )
图1
A.2
B.3
C.4
D.5
解析 设理想变压器原、副线圈的匝数之比为 n，开关断开时，电
路如图甲所示，原、副线圈的电流比II2＝nn21＝n1，通过 R2 的电流 I2 ＝nI，根据变压器的功率关系得，UI－I2R1＝(nI)2(R2＋R3)；开关 闭合时，电路如图乙所示，原、副线圈的电流比I42I′＝nn21＝n1，通过 R2 的电流 I2′＝4nI，根据功率关系有 U·4I－(4I)2R1＝(4nI)2R2，联 立以上两式并代入数据解得 n＝3，选项 B 正确。
【备考策略】 (1)理解串、并联电路的特点，闭合电路欧姆定律的含义。理解交 变电流的“四值”含义和变压器、远距离输电的原理。 (2)掌握以下应考技法 ①程序法 ②等效法 ③分析推理法 ④守恒法
直流电路的动态分析
[规 律 方 法]
闭合电路动态分析的两种常用方法 (1)程序分析法：流程如下
(2)利用结论法：即“串反并同”法 ①“串反”——即某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串 联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大)； ②“并同”——即某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并 联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小)。
【考情分析】
[备 考 指 导]
2014 卷ⅡT21：理想变压器的动态分析及二极管的单向导电性
高考物理二轮复习专题四电路与电磁感应第1讲恒定电流与交变电流课件
将220 V交变电流改变为110 V。已知变压器原线圈匝数200
B.400
C.1 600
D.3 200
解析 根据变压器的变压规律UU12＝nn12得，n2＝UU21n1＝211200×800 ＝400，选项 B 正确。 答案 B
4.(2014·江苏单科，3)远距离输电的原理图如图3所示，升压变压 器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流 分别为I1、I2，输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器，则 下列关系式中正确的是( )
2.(2016·全 国 卷 Ⅱ ， 1 7 ) 阻 值 相 等 的 四 个 电 阻 、 电 容 器 C 及 电 池 E(内阻可忽略)连接成如图5所示电路。开关S断开且电流稳定 时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所 带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为( )
2
1
A.5
B.2
图5
[精 典 题 组]
1.(2016·苏北四市一模)在如图4所示的电路中，E为电源，电源内 阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)， 为理想电压表， R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片向 上移动，则( )
图4 A.电压表的示数变大 B.小灯泡消耗的功率变小 C.通过R2的电流变小 D.电源的内耗电压变大
图6 A.R3上消耗的功率增大 B.电流表读数减小，电压表读数增大 C.电源的输出功率增大 D.质点P将向下运动
解析 将滑动变阻器R4的滑片向b端移动，其接入电路的电阻减小， 外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知干路电流I增 大。电容器极板间的电压等于R3两端的电压。R4减小，并联部分 的总电阻减小，则R3的电压减小，R3上消耗的功率减小，电容器 极板间场强减小，质点P所受的电场力减小，所以质点P将向下运 动。流过电流表的电流IA＝I－I3，I增大，I3减小，则IA增大，所 以电流表读数增大。R4的电压U4＝U3－U2，U3减小，U2增大，则 U4减小，所以电压表读数减小。由于R1的阻值和电源内阻r相等， 则外电路总电阻大于电源的内阻r，当外电阻减小时，电源的输出 功率增大，A、B错误，C、D正确。 答案 CD
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2．利用结论法：即“串反并同”法． (1)“串反”——即某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的
电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大)；
(2)“并同”——即某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的 电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小)．
3．极限法： 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻
答案：D
[主要题型] 选择题
[知识热点] (1)欧姆定律的应用及对电功率的分析与计算． (2)交变电流的产生、图象以及“四值”的考查． (3)理想变压器“四个关系”的考查．
(4)理想变压器与远距离输电问题的综合考查．
[物理方法] (1)程序法 (2)等效法 (3)分析推理法
[命题趋势] 2016年高考对本专题的考查 (1)将以对实际生活中电路的分析、计算为主． (2) 将通过交变电流的图象考查交变电流的四值、理想变压器等 问题，以分值不超过6分的选择题为主．
解析：设原线圈中的电流为 I1，副线圈中的电流为 I2；由题意
I12 I1 1 220－I1R 3 I2 1R 可知 ＝ ， ＝ ，U＝I2R，解得 U＝66 V，因 k＝ 2 ＝I U I2 3 1 I 2R 2
1 ＝ ；故 A 对，B、C、D 错． 9
答案：A
4．导学号：82460119(2015 安 徽理综，16)图示电路中，变压器为 理想变压器，a、b 接在电压有效值 不变的交流电源两端， R0 为定值电 阻， R 为滑动变阻器． 现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置， 观察到电流表 A1 的示数增大了 0.2 A， 电流表 A2 的示数增大了 0.8 A， 则下列说法正确的是( )
解析：电路中滑动变阻器采用的是分压式接法，当滑动变阻器的
滑片在最左端时，灯泡两端的电压为零，所以本题应选C. 答案：C
2．导学号：82460122如图所示电路中，电源电动势E恒定，内
阻r＝1 Ω，定值电阻R3＝5 Ω.当电键K断开与闭合时，ab段电路消耗
的电功率相等．则下列说法中正确的是( )
A．电阻R1、R2可能分别为4 Ω、5 Ω B．电阻R1、R2可能分别为3 Ω、6 Ω
[答案]
BD
2．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路：
(1)确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em ＝nBSω求出相应峰值．
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式．
a．若线圈从中性面位置开始转动，则 i-t图象为正弦函数图象， 函数式为i＝Imsin ωt. b．若线圈从垂直中性面位置开始转动，则i-t图象为余弦函数图 象，函数式为i＝Imcos ωt.
C．电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数
D．电键K断开与闭合时电压表的示数变化量大小与电流表的示 数变化量大小之比一定等于6 Ω
解析：由闭合电路欧姆定律，电键 K 断开与闭合时的电流为 I1 ＝ E E 和 I2＝ ，ab 段电路消耗的电功率 I2 1(R1＋ r＋R1＋R2＋R3 r＋R1＋R3
L 解析：导体的电阻 R＝ρS，导体中的电流 I＝neSv，导体两端的 L U 电压， U＝IR＝neSv· ρ S＝nevρL， 金属棒内的电场强度 E＝ L ＝nevρ， 故 C 对．A、B、D 错．
答案：C
2．导学号：82460117(2015 四川理综，4) 小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简化为 矩形线圈 abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场， 方向垂直于线圈中心轴 OO′，线圈绕 OO′ 匀速转动，如图所示．矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输 出电压( ) B．峰值是 2e0 D．有效值是 2Ne0
A．电压表V1示数增大 B．电压表V2、V3示数均增大 C．该变压器起升压作用
D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
解析：滑动变阻器滑动触头滑动过程中电压表 V1、V2 的示数均 n1 I2 0.8 不发生变化，故 A、B 错误；因 ＝ ＝ ＝4∶1，故变压器为降压 n2 I1 0.2 变压器， 所以 C 错， 因 U2 不变， A2 增大， 所以副线圈中的电阻减小， 故 D 对，A、B、C 不正确．
[典例 2]
导学号：82460123 图甲是小型交流发电机的示意图， 为交流电流
两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，
表．线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动，从图 示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示， 以下判断正确的是( )
A．电流表的示数为 10
2 R2)＝I2 R1，将选项 A 和 B 中的阻值代入，则 A 正确；电键 K 断开时
外电路总电阻增大，则干路电流减小，由 U＝E－I(r＋R3)增大，所 以 C 正确； 把 R3 看成是电源的一部分， 则电压表读数视为路端电压， 有 ΔU ＝r＋R3，所以 D 正确． ΔI
答案：ACD
考向二 交变电流的产生及描述
解析：线圈从图示位置开始匀速转动产生余弦交流电，电动势的 最大值为 Em＝NBSω＝NBL2ω，电流的最大值为 Im＝Em/(R＋r)，而 Im 2NBL2ω 电流表显示的是电流的有效值， 故电流表的示数为 I＝ ＝ ， 2R＋r 2 A 项错误；线圈由正方形变为圆形，线圈面积变大，由 Em＝NBSω 知 感应电动势最大值变大，电流最大值将变大，电流表示数将变大， B
高三物理二轮复习
第1部分
专题整合突破
专题四 电路与电磁感应 第1讲 恒定电流与交变电流
1．导学号：82460116(2015 安徽理综， 17)一根长为 L、横截面积为 S 的金属棒，其 材料的电阻率为 ρ， 棒内单位体积自由电子数为 n， 电子的质量为 m， 电荷量为 e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子 定向运动的平均速率为 v，则金属棒内的电场强度大小为( mv2 A. 2eL C．ρnev mv2Sn B. e ρev D. SL )
答案：AB
考向三
理想变压器和远距离输电问题
1.
理想变压器的基本规律
2.远距离输电
(1)输电过程的电压关系
(2)输电过程功率的关系
[典例3]
导学号：82460126如图所示，有一矩形线圈的面积为S，
2 2 4 2 N BLωR 项错误；计算灯泡消耗的电功率要用有效值，P＝I2R＝ ，C 2R＋r2
NΔΦ NBL2 项正确； 计算通过灯泡的电荷量要用平均值， q＝I 平均 Δt＝ ＝ ， R＋r R＋r D 项错误．
答案：C
4．导学号：82460125如图甲所示，在两根水平放置的平行金
属导轨右端接一个R＝4.0 Ω的定值电阻，导轨间距L＝0.2 m，导轨 的电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强
[解析]
带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中
间，说明所受电场力向上，小球带负电，选项A正确；断开开关后电
容器两端电压减小，电容器的带电量减小，选项 B正确；断开开关后， 带电小球所受电场力减小，带电小球向下运动，选项 C项正确， D错
误．
[答案] ABC
闭合电路动态分析的三种常用方法 1．程序分析法：流程如下
度B＝1.0 T．一根电阻r＝1.0 Ω的导体棒ab置于导轨上，导体棒始
终与导轨垂直且良好接触，若导体棒在外力作用下沿平行于导轨的 方向在PQ和MN之间运动，其速度图象如图乙所示 (正弦曲线)．下列
说法中正确的是(
)
A．导体棒产生的感应电动势的瞬时值表达式为 e＝ 2.0sin10πt(V) B．电阻 R 消耗的功率为 0.32 W C．若使导体棒以 5 m/s 的速度匀速运动，整个电路发热功率不 变 D． 若每次棒由 PQ 向 MN 运动的过程中， 磁感应强度都变为零， 则用电压表测得 R 两端的电压为 2 2 V 5
要使电路发热功率不变，棒做匀速运动时产生的电动势应等于棒按 图乙所示速度运动时产生的电动势的有效值，由 E＝BLv 易确定棒 的速度 v＝ 10 m/s＝5 2 m/s，故 C 项错．若每次棒由 PQ 向 MN 运 2
动的过程中，磁感应强度都变为零，在一个周期内，恰好有半个周 期电路中没有电流，故电路的总功率将变为原来的一半，则电动势 2 U2 的有效值将变为原来的 ， R 的功率也将变为原来的一半， 由 P＝ R 2 2 可知 R 两端的电压将变为原来的 ，通过 R 的电流的有效值将变为 2 2 2 原来的 ，即 U′＝ IR＝0.8 V，D 项错. 2 2
3．导学号：82460124边长为L、匝数为N、电阻为r的正方形线 圈在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．设灯泡的电
阻为R(电阻不随温度改变)，其他电阻不计．从如图所示位置开始计
时，则下列说法中正确的是( )
A．电流表的读数为 NBL2ω/(R＋r) B．若仅将线圈由正方形变成圆形，线圈总长度和匝数等条件均 不变，则电流表示数将变小 N2B2L4ω2R C．灯泡消耗的电功率为 2R＋r2 BL2 D． 线圈由图示位置转过 90° 的过程中， 通过灯光的电荷量为 R＋r
A．峰值是 e0 2 C．有效值是 Ne0 2
解析：N 匝线圈产生的感应电动势最大值为 2Ne0.所以峰值也是 2Ne0，故 A、B 均错误，正弦交流电，峰值为有效值的 2倍，所以 有效值为 2Ne0.故 C 错误 D 正确．
答案：D
3． 导学号： 82460118(2015 新课标Ⅰ， 16) 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3∶1， 在原、 副线圈的回路中分别接有阻值相同的电 阻，原线圈一侧接在电压为 220 V 的正弦交流电源上，如图所示．设 副线圈回路中电阻两端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的 功率的比值为 k，则( 1 A．U＝66 V，k＝ 9 1 C．U＝66 V，k＝ 3 ) 1 B．U＝22 V，k＝ 9 1 D．U＝22 V，k＝ 3