2019-2020年高考物理二輪專題突破專題七電磁感應和電路2直流電路和交流電路導學案.doc

2019-2020年高考物理二輪專題突破專題七電磁感應和電路2直流電路和交流電路導學案一、知識梳理1.純電阻電路和非純電阻電路的電功、電功率的比較(1)純電阻電路：電功WUIt，電功率PUI，且電功全部轉(zhuǎn)化為 ，有WQUIttI2Rt，PUII2R.(2)非純電阻電路：電功WUIt，電功率PUI，電熱QI2Rt，電熱功率P熱I2R，電功率 電熱功率，即W>Q，故求電功、電功率只能用WUIt、PUI，求電熱、電熱功率只能用Q 、P熱 .2.電源的功率和效率(1)電源的幾個功率電源的總功率：P總 電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2r電源的輸出功率：P出 P總P內(nèi)(2)電源的效率100%100%3.交流電的“四值”(1)最大值Em .(2)瞬時值e .(3)有效值：正弦式交流電的有效值E；非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的 ，用等效的思想來求解.計算交流電路的電功、電功率和測定交流電路的電壓、電流都是指有效值.(4)平均值：n，常用來計算通過電路的電荷量.4.理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入 .(2)電壓關(guān)系：.(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時.規(guī)律方法直流電路動態(tài)分析方法(1)程序法：基本思路是“部分整體部分”.即從阻值的變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判定R總的變化情況，再由閉合電路歐姆定律判斷I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況.(2)結(jié)論法“串反并同”：“串反”：指某一電阻增大(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(增大).“并同”：指某一電阻增大(減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(減小).二、題型、技巧歸納高考題型一 直流電路的動態(tài)分析 【例1】 (xx全國甲卷17)阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖1所示電路.開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為()圖1A. B. C. D.高考預測1 (多選)如圖2所示，直流電源、滑動變阻器、平行板電容器與理想二極管(正向電阻為0，反向電阻為)連接，電源負極接地.開始時電容器不帶電，閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，一帶電油滴恰能靜止在電容器中P點.在開關(guān)S保持接通的狀態(tài)下，下列說法正確的是()圖2A.當滑動變阻器的滑片向上滑動時，帶電油滴會向上運動B.當電容器的上極板向上移動時，帶電油滴會向下運動C.當電容器的下極板向下移動時，P點的電勢不變D.當電容器的下極板向左移動時，P點的電勢會升高高考預測2(多選)如圖3所示的火警報警裝置，R1為熱敏電阻，若溫度升高，則R1的阻值會急劇減小，從而引起電鈴電壓的增加，當電鈴電壓達到一定值時，電鈴會響.下列說法正確的是()圖3A.要使報警的臨界溫度升高，可以適當增大電源的電動勢B.要使報警的臨界溫度降低，可以適當增大電源的電動勢C.要使報警的臨界溫度升高，可以把R2的滑片P適當向下移D.要使報警的臨界溫度降低，可以把R2的滑片P適當向下移高考題型二 交流電的產(chǎn)生和描述【例2】 如圖4甲所示，電阻為1 的矩形線圈繞垂直勻強磁場的轉(zhuǎn)軸OO勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電，現(xiàn)將此電流給阻值為R10 的小燈泡L供電，通過電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙，不考慮溫度對燈泡阻值的影響，下列說法正確的是()圖4A.在t5103 s時，線圈處于中性面位置B.在t10103 s時，穿過線圈的磁通量最大C.交變電流的瞬時表達式為i5cos 50t(A)D.線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢為55 V高考預測3如圖5所示是某興趣小組用實驗室的手搖發(fā)電機給小燈泡供電的裝置示意圖.在某次勻速轉(zhuǎn)動手柄的過程中，他們發(fā)現(xiàn)小燈泡周期性的閃亮.以下判斷正確的是()圖5A.圖示位置線框中產(chǎn)生的感應電動勢最大B.若增大手搖發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，燈泡亮度將不變C.若增大手搖發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，燈泡閃亮的頻率將變大D.小燈泡周期性閃亮的主要原因是電路接觸不良高考預測4(多選)如圖6所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦式電流的圖象，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦式電流的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦式電流的說法正確的是()圖6A.在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C.正弦式電流a的瞬時值為u10sin 5t VD.正弦式電流b的最大值為 V規(guī)律總結(jié)1.線圈通過中性面時的特點(1)穿過線圈的磁通量最大；(2)線圈中的感應電動勢為零；(3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應電流的方向改變一次.2.交流電的“四值”(1)最大值EmNBS.分析電容器的耐壓值.(2)瞬時值eNBSsin t.計算閃光電器的閃光時間、線圈某時刻的受力情況.(3)有效值：正弦式交流電的有效值E；非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應，用等效的思想來求解.計算交流電路的電功、電功率和測定交流電路的電壓、電流都是指有效值.(4)平均值：n，常用來計算通過電路的電荷量.高考題型三 變壓器和遠距離輸電問題【例3】 (xx全國乙卷16)一含有理想變壓器的電路如圖7所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 、1 和4 ，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定.當開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當S閉合時，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()圖7A.2 B.3 C.4 D.5高考預測5一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調(diào)節(jié)，如圖8所示.在副線圈輸出端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，原線圈上加一電壓為U的交流電，則()圖8A.保持Q位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大B.保持Q位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)不變C.保持P位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小D.保持P位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大高考預測6(多選)某同學模擬“遠距離輸電”，將實驗室提供的器材連接成如圖9所示電路，A、B為理想變壓器，燈L1、L2相同且阻值不變.保持A的輸入電壓不變，開關(guān)S斷開時，燈L1正常發(fā)光.則()圖9A.如果只閉合開關(guān)S，L1變暗B.如果只閉合開關(guān)S，A的輸入功率變大C.僅將滑片P上移，L1變亮D.僅將滑片P上移，A的輸入功率不變規(guī)律總結(jié)理想變壓器動態(tài)分析的兩種情況(1)負載電阻不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況.(2)匝數(shù)比不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負載電阻的變化情況.不論哪種情況，要注意兩點：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系.對電壓而言，輸入決定輸出；對電流、電功(率)而言，輸出決定輸入.高考題型四 交變電流的綜合問題分析【例4】 (多選)如圖10所示，導體棒ab兩個端點分別搭接在兩個豎直放置、電阻不計、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過電刷與導線c、d相接.c、d兩個端點接在匝數(shù)比n1n2101的變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一滑動變阻器R0，勻強磁場的磁感應強度為B，方向豎直向下，導體棒ab長為L(電阻不計)，繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動.如果滑動變阻器的阻值為R時，通過電流表的電流為I，則()圖10A.滑動變阻器上消耗的功率為P100I2RB.變壓器原線圈兩端的電壓U110IRC.取ab在環(huán)的最低端時t0，則導體棒ab中感應電流的表達式是iIsin tD.ab沿環(huán)轉(zhuǎn)動過程中受到的最大安培力FBIL高考預測7在如圖11甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為51，原線圈接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災報警系統(tǒng)(報警器未畫出)，圖中電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小.下列說法中正確的是()圖11A.電壓表的示數(shù)為44 VB.圖乙中電壓的有效值為220 VC.RT處出現(xiàn)火災時，電流表示數(shù)減小D.RT處出現(xiàn)火災時，電阻R0消耗的電功率增大高考預測8(多選)如圖12所示，單匝矩形導線框abcd與勻強磁場垂直，線框電阻不計，線框繞與cd邊重合的固定轉(zhuǎn)軸以恒定角速度從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，理想變壓器匝數(shù)比為n1n2.開關(guān)S斷開時，額定功率為P的燈泡L1正常發(fā)光，電流表示數(shù)為I，電流表內(nèi)阻不計，下列說法正確的是()圖12A.線框中產(chǎn)生的電流為正弦式交變電流B.線框從圖中位置轉(zhuǎn)過時，感應電動勢瞬時值為C.燈泡L1的額定電壓等于D.如果閉合開關(guān)S，則電流表示數(shù)變大規(guī)律總結(jié)交變電流的綜合問題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時值的計算，與電磁感應、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應用等，解答時應注意以下兩點：(1)分清交流電路“四值”的不同計算方法和物理意義.(2)學會將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識應用在交流電路的綜合問題中.參考答案一、知識梳理1. (1) 電熱 (2) 大于 I2Rt I2R.2. (1) EI UI 3.(1) NBS (2) NBSsin_t (3)熱效應 4. (1) P出.二、題型、技巧歸納【例1】 答案C解析S斷開時等效電路圖如圖甲所示.甲電容器兩端電壓為U1RE；S閉合時等效電路圖如圖乙所示.乙電容器兩端電壓為U2RE，由QCU得，故選項C正確.高考預測1 答案AD解析當滑動變阻器的滑片向上滑動時，變阻器有效阻值增大，R的電壓增大，則電容器板間電壓增大，場強增大，油滴所受的電場力增大，所以帶電油滴會向上運動.故A正確；當電容器的上極板向上移動時，由電容的決定式C知，電容減小，而電容器的電壓不變，由C知，Q要減小，電容器要放電，由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以電容器不能放電，則電容器的帶電量不變，根據(jù)推論可知電容器板間場強不變，油滴所受的電場力不變，所以帶電油滴仍靜止不動，故B錯誤；當電容器的下極板向下移動時，電容器所帶的電量Q不變，由E知電容器板間場強不變，由UEd知，P與下極板間的電勢差變大，P點的電勢會升高.故C錯誤；當電容器的下極板向左移動時，C，電容器的電容減小，由C知，Q要減小，電容器要放電，由于二極管的單向?qū)щ娦?，所以電容器不能放電，則電容器的帶電量不變，那么只能是極板間U增大，由E知電容器板間場強變大，則P與下極板間的電勢差變大，P點的電勢升高.故D正確.高考預測2答案BD解析要使報警的臨界溫度升高，R1對應的阻值減小，電路中電流會增大，電鈴兩端的電壓會增大，而電鈴電壓達到一定值時，電鈴會響，要使電鈴的電壓仍為原來的值，必須適當減小電源的電動勢，相反，要使報警的臨界溫度降低，可以適當增大電源的電動勢.故A錯誤，B正確.要使報警的臨界溫度升高，R1對應的阻值減小，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，將使電鈴的電壓增大，要使電鈴的電壓仍為原來的值，可以把R2的滑片P適當向上移，以減小R2，相反，要使報警的臨界溫度降低，可以把R2的滑片P適當向下移，故C錯誤，D正確.故選B、D.【例2】 答案A解析由圖乙可知t5103 s時刻感應電流最小為零，此時線圈所在平面處于中性面位置，故A正確；t10103 s時刻感應電流最大，此時線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過線圈回路的磁通量最小，故B錯誤；周期T0.02 s，角速度100 rad/s，故電流的瞬時表達式為i5cos 100t(A)，故C錯誤；線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢最大值為EmIm(Rr)55 V，D錯誤.高考預測3答案C解析圖示位置線框中產(chǎn)生的感應電動勢最小，故A錯誤；若增大手搖發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，角速度將增大，頻率將增大，產(chǎn)生的最大感應電動勢EmNBS，故燈泡的亮度增大，故B錯誤，C正確；小燈泡周期性閃亮的主要原因是產(chǎn)生的電流為交流電，故D錯誤.高考預測4答案BCD解析t0時刻兩個正弦式電流的感應電動勢瞬時值均為零，線圈都與磁場垂直，穿過線圈的磁通量都最大.故A錯誤.由圖讀出兩電流周期之比為TaTb0.4 s0.6 s23，而T，則線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32.故B正確.正弦式電流a的瞬時值為uUmsin t10sin t V10sin 5t V.故C正確.根據(jù)電動勢最大值公式EmnBSnBS得到，兩電動勢最大值之比為Ema：EmbTbTa32，Ema10 V，則得到正弦式電流b的最大值為Emb V.故D正確.【例3】 答案B解析開關(guān)斷開時，電路如圖甲所示，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2(R2R3)，由可得原線圈兩端的電壓U15I2，則UU1IR15I23I；開關(guān)閉合時，電路如圖乙所示，原、副線圈的電流比，通過R2的電流I2，副線圈的輸出電壓U2I2R2，由可得原線圈兩端的電壓U14I2，則UU14IR14I212I，聯(lián)立解得3，選項B正確.甲乙高考預測5答案D解析在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下，變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定.因此，當Q位置不動時，輸出電壓U不變，此時P向上滑動，負載電阻值R增大，則輸出電流I減小.根據(jù)輸入功率P1等于輸出功率P2，電流表的讀數(shù)I變小，故A、B錯誤；P位置不動，將Q向上滑動，則輸出電壓U變大，I變大，電流表的讀數(shù)變大，則選項C錯誤，D正確；故選D.高考預測6答案AB解析閉合S，副線圈電阻減小，則消耗功率增大，B副線圈中電流增大，B原線圈電流也增大，則R上損失的電壓和功率增大，則B輸入電壓減小，燈泡兩端電壓減小，故燈泡會變暗，故A正確；根據(jù)A分析知消耗和損失功率都增大，根據(jù)能量守恒知A的輸入功率變大，故B正確；僅將滑片P上移，A副線圈匝數(shù)減小，則輸出電壓減小，B的輸入電壓減小，燈泡電壓也減小，故L1變暗，消耗功率減小，則A輸入功率減小，故C、D錯誤.【例4】 答案AD解析由得I210I，變阻器上消耗的功率為PIR(10I)2R100I2R，故A正確；副線圈的電壓為UI2R10IR，根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比可知，變壓器原線圈兩端的電壓U1100IR，故B錯誤；ab在最低點時，ab棒與磁場垂直，此時的感應電動勢最大，感應電流最大，所以棒ab中感應電流的表達式應為iIcos t，故C錯誤；ab在最低點時，ab棒與磁場垂直，此時的感應電動勢最大，感應電流最大，最大值為I，此時的安培力也是最大的，最大安培力為FBIL，故D正確.高考預測7答案D解析設將此電流加在阻值為R的電阻上，電壓的最大值為Um，電壓的有效值為U.則T，代入數(shù)據(jù)得圖乙中電壓的有效值為110 V；變壓器原、副線圈中的電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈中的電壓之比是51，所以電壓表的示數(shù)為22 V，故A、B錯誤；RT處溫度升高時，阻值減小，副線圈電流增大，電阻R0消耗的電功率增大，而輸出功率和輸入功率相等，所以原線圈電流增大，即電流表示數(shù)增大，故C錯誤，D正確.高考預測8答案ABD解析根據(jù)產(chǎn)生交變電流的條件，A正確；轉(zhuǎn)過時，感應電動勢的瞬時值應為Em，正好是有效值的大小，B正確；C中燈泡L1的額定電壓應為，C錯誤；開關(guān)S閉合，并聯(lián)L2后負載總電阻減小，U2不變，I2增大，I1也增大，D正確.