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1、第1講恒定電流與交變電流高考導(dǎo)航由于電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本上是每套試題的考查熱點(diǎn)之一,因此對(duì)直流電路的考查頻率很低,交流電路基本上是每年考卷中的必考內(nèi)容,往往以選擇題的形式出現(xiàn),考查的難度不會(huì)太大,考查的內(nèi)容主要是交流電的產(chǎn)生和描述交流電的幾個(gè)基本物理量及交流電的“四值”、變壓器的工作原理以及遠(yuǎn)距離輸電,預(yù)計(jì)2016年對(duì)交流電路的考查會(huì)以描述交流電的幾個(gè)基本物理量及交流電的“四值為重點(diǎn)有時(shí)候會(huì)以選擇題的形式結(jié)合變壓器考查交流電路中的動(dòng)態(tài)變化問題或電路故障問題體系構(gòu)建1閉合電路歐姆定律(1)表達(dá)式Ieq f(E,Rr)U路EIr(2)圖象2交變電流的四值(1)最大值:EmnBS(2)瞬時(shí)值:eEmsin
2、t(從中性面計(jì)時(shí))(3)有效值:由電流的熱效應(yīng)定義(4)平均值:Eneq f(,t)。3變壓器的四個(gè)基本關(guān)系(1)功率關(guān)系:P入P出(2)電壓關(guān)系:eq f(U1,U2)eq f(n1,n2)。(3)電流關(guān)系:eq f(I1,I2)eq f(n2,n1).(4)頻率關(guān)系:f1f21(2015四川理綜)小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝,每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd,磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于線圈中心軸OO,線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都為e0,不計(jì)線圈電阻,則發(fā)電機(jī)輸出電壓()A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是eq f(r(2),2)Ne0 D有
3、效值是eq r(2)Ne0答案D解析發(fā)電機(jī)輸出電壓峰值是2Ne0,A、B錯(cuò)誤;有效值是eq f(r(2),2)2Ne0eq r(2)Ne0,C錯(cuò)誤,D正確2(2015課標(biāo))一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為31,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上,如圖所示設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k,則()AU66 V,keq f(1,9) BU22 V,keq f(1,9)CU66 V,keq f(1,3) DU22 V,keq f(1,3)答案A解析設(shè)原線圈中電流為I,由eq f(I1,I2)eq f(n
4、2,n1)知副線圈中的電流I23I,由題意知副線圈中電阻兩端的電壓U3IR,則原線圈回路中R兩端的電壓UIReq f(U,3),原線圈兩端的電壓U13U,由閉合電路中電壓關(guān)系可知U1U220 V,即eq f(U,3)3U220 V,U66 V,原線圈回路中電阻消耗的功率P1I2R,副線圈回路中電阻消耗的功率P2(3I)2R,eq f(P1,P2)keq f(I2R,(3I)2R)eq f(1,9),選項(xiàng)A正確3(2015安徽理綜)圖示電路中,變壓器為理想變壓器,a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器現(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置,觀察到電流表A1的示數(shù)
5、增大了0.2 A,電流表A2的示數(shù)增大了0.8 A,則下列說法正確的是()A電壓表V1示數(shù)增大B電壓表V2、V3示數(shù)均增大C該變壓器起升壓作用D變阻器滑片是沿cd的方向滑動(dòng)答案D解析變壓器輸入電壓不變,原、副線圈的匝數(shù)比不變,故原、副線圈兩端的電壓不變,即電壓表V1、V2示數(shù)不變,選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤;I1、I2增加,則副線圈電路中總電阻減小,故變阻器滑片應(yīng)沿cd方向滑動(dòng),選項(xiàng)D正確;由原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率P入P出知,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器前I1n1I2n2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器后I1n1I2n2,聯(lián)立得(I1I1)n1(I2I2)n2,即I1n1I2n2,eq f(n1,n2)eq f(I2,
6、I1)eq f(0。8,0.2)4,故該變壓器起降壓作用,選項(xiàng)C錯(cuò)誤4(2015福建理綜)如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2,在T的原線圈兩端接入一電壓uUmsin t的交流電源,若輸送電功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其它因素的影響,則輸電線上損失的電功率為()A(eq f(n1,n2))eq f(Ueq oal(2,m),4r) B(eq f(n2,n1)eq f(Ueq oal(2,m),4r)C4(eq f(n1,n2))2(eq f(P,Um)2r D4(eq f(n2,n1)2(eq f(P,Um))2r答案C解析T的
7、輸入電壓U1eq f(Um,r(2),則PU1I1,I1eq f(P,U1)eq f(r(2)P,Um),又因?yàn)閑q f(I1,I2)eq f(n2,n1),所以I2eq f(n1,n2)I1eq r(2)eq f(n1P,n2Um),則輸電線上損失的電功率P損Ieq oal(2,2)2r4(eq f(n1,n2))2(eq f(P,Um))2r,C項(xiàng)正確eq avs4al(理想變壓器的電路問題)這類問題考查理想變壓器與電路的結(jié)合問題把直流電路的動(dòng)態(tài)分析方法用于交流電路,考查了考生的遷移能力1閉合電路動(dòng)態(tài)變化的原因:(1)某一支路的滑動(dòng)變阻器的阻值變化;(2)某一支路電鍵閉合或斷開;(3)熱敏
8、電阻或光敏電阻的阻值變化2閉合電路動(dòng)態(tài)分析的兩種方法:(1)程序分析法:流程如下 (2)利用結(jié)論法:即“串反并同”法“串反”-即某一電阻增大(減?。r(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都減?。ㄔ龃螅?“并同”-即某一電阻增大(減?。r(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都增大(減小)【例1】(2015菏澤二摸)如圖,理想變壓器原線圈輸入電壓uUmsint,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器.和是理想交流電壓表,示數(shù)分別用U1和U2表示;和是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1和I2表示下列說法正確的是()AI1和I2表示電流的瞬時(shí)值BU1和U2表
9、示電壓的最大值C滑片P向下滑動(dòng)過程中,U2不變、I1變大D滑片P向下滑動(dòng)過程中,U2變小、I1變小【審題突破】(1)理想變壓器的副線圈相當(dāng)于電源,其余等效為負(fù)載(2)部分負(fù)載的變化引起其他支路和干路中電學(xué)量的變化(3)解答本題時(shí)可按以下思路分析:答案C解析交流電壓表和交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值,A、B錯(cuò)由于輸入端電壓U1和理想變壓器匝數(shù)比不變,所以U2不變滑片P向下滑動(dòng)過程中,電阻變小,電流I2變大,輸出功率變大,則輸入功率變大,電流I1變大,C正確、D錯(cuò)誤,故選C。理想變壓器電路問題的分析技巧(1)分清變量和不變量原、副線圈匝數(shù)比不變,分析各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化時(shí),進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順
10、序是RI2P2P1I1;負(fù)載電阻不變,分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化時(shí),進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P2P1I1。(2)分清動(dòng)態(tài)變化過程中的決定關(guān)系如U2由U1決定,P1、I1由P2、I2決定(3)一般步驟根據(jù)理想變壓器規(guī)律eq f(U1,U2)eq f(n1,n2)分析U2的變化情況;由閉合電路的歐姆定律I2eq f(U2,R)分析I2的變化情況;由公式P1P2U2I2分析判斷輸入功率P1的變化情況;由公式P1I1U1分析I1的變化情況【變式訓(xùn)練】1(2015天津理綜)(多選)如圖所示,理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表,副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié),在副線圈兩端連接
11、了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電,則()A保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大B保持Q的位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小C保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大D保持P的位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小答案BC解析保持Q位置不動(dòng),則副線圈兩端電壓U2不變,P向上滑動(dòng),則R增大,副線圈電流I2減小,由P1UI1U2I2,可知I1減小,電流表讀數(shù)減小,A錯(cuò)誤,B正確保持P位置不動(dòng),則R不變,Q向上滑動(dòng),n2變大,根據(jù)eq f(U,n1)eq f(U2,n2)得,U2eq f(n2,n1)U,則U2增大,由
12、I2eq f(U2,RR0),知I2增大,由UI1U2I2,U不變,知I1增大,電流表讀數(shù)變大,所以C正確,D錯(cuò)誤故選B、C.eq avs4al(交變電流的產(chǎn)生和描述)解決這類問題時(shí),通常要寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本書寫思路(1)確定正、余弦交流電的峰值,根據(jù)已知圖象或公式EmNBS,求出相應(yīng)最大值(2)明確線圈的初始位置,找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式線圈從中性面開始計(jì)時(shí),eEm sin t。線圈從垂直于中性面開始計(jì)時(shí),eEm cos t?!纠?】(2014天津高考)如圖1所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速,繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如
13、圖2中曲線a、b所示,則()A兩次t0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23C。 曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25 HzD曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10 V【審題突破】第一步:挖掘題目信息(1)由乙圖可知兩次t0時(shí)刻均有e0,磁通量最大,線圈位于中性面位置(2)根據(jù)乙圖讀取曲線a、b對(duì)應(yīng)的周期Ta4102s、Tb6102s.(3)根據(jù)乙圖讀取a曲線對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為15 V。第二步:明確題目要求(1)判斷t0時(shí)刻線圈的位置(2)分析曲線a、b對(duì)應(yīng)線圈的轉(zhuǎn)速關(guān)系(3)計(jì)算曲線a的頻率、曲線b的電動(dòng)勢(shì)的有效值第三步:圈定理論依據(jù)(1)中性面是線圈平面與磁場(chǎng)垂直的
14、位置,磁通量最大,e0。(2)頻率與周期、轉(zhuǎn)速的關(guān)系為Teq f(1,n)eq f(1,f)。(3)正弦式交變電流的最大值和有效值的關(guān)系為Emeq r(2)E有答案AC解析線圈位于中性面時(shí),磁通量最大,電動(dòng)勢(shì)為零,A正確;轉(zhuǎn)速之比等于周期的反比,故該比值為32,B錯(cuò)誤;頻率為周期的倒數(shù),a的周期為0。04 s,頻率為25 Hz,C正確;正弦交變電流的電動(dòng)勢(shì)的有效值為Eeq f(Em,r(2))eq f(NBS,r(2),已知Eaeq f(15,r(2) V,且beq f(2,3)a,故可知Ebeq f(2,3)eq f(15,r(2)) V5eq r(2)V,D錯(cuò)誤交變電流的“四值及應(yīng)用(1)
15、瞬時(shí)值:反映了不同時(shí)刻交變電流的大小,發(fā)光二極管在瞬時(shí)值超過其發(fā)光電壓的時(shí)間內(nèi)才可以發(fā)光(2)最大值:在考慮電容器的耐壓值時(shí),則應(yīng)依據(jù)交變電流的最大值(3)有效值:求電功、電功率、焦耳熱以及確定保險(xiǎn)絲的熔斷電流等物理量時(shí),要用有效值計(jì)算,正弦交變電流的有效值為Ieq f(Im,r(2)),其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計(jì)算此外,交流電壓表、交流電流表所測(cè)的數(shù)值均指有效值,一些交流電器銘牌上所標(biāo)的額定電壓(電流)值也指有效值(4)平均值:求一段時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí)要用平均值,即qIt.平均值的計(jì)算需用公式Eneq f(,t)和Ieq f(E,R),得qneq f(,R),切
16、記不能用Eeq f(E1E2,2)計(jì)算電動(dòng)勢(shì)的平均值,平均值一般不等于有效值【變式訓(xùn)練】2(2013山東理綜)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),為交流電流表線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),從圖示位置開始計(jì)時(shí),產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示以下判斷正確的是()A電流表的示數(shù)為10 AB線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50 rad/sC0。01 s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行D0.02 s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左答案AC解析電流表示數(shù)顯示的是交流電的有效值,正弦交流電的電流有效值等于最大值的eq f(r(2),2)倍,電流表的示數(shù)為10 A,
17、選項(xiàng)A正確;因?yàn)榻涣麟姷乃矔r(shí)值為i10eq r(2)cos t,根據(jù)圖乙可知,交流電的周期為T2102s,則線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為eq f(2,T)100 rad/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;0時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)平行,t0。01 seq f(T,2),t時(shí)間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過弧度,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,選項(xiàng)C正確;0.02 s時(shí)的情況與0時(shí)刻的情況相同,根據(jù)右手定則可以判定,此時(shí)通過電阻R的電流方向自左向右,選項(xiàng)D錯(cuò)誤eq avs4al(理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問題)1理想變壓器問題的“三種切入方法”(1)電壓切入法理想變壓器原、副線圈的電壓比為eq f(U1,U2)eq f(n1,n2);當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí),e
18、q f(U1,n1)eq f(U2,n2)eq f(U3,n3)(2)功率切入法:理想變壓器的輸入、輸出功率為P入P出,當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí),P1P2P3(3)電流切入法:由Ieq f(P,U)知,對(duì)只有一個(gè)副線圈的變壓器有eq f(I1,I2)eq f(n2,n1),當(dāng)變壓器有多個(gè)副線圈時(shí),n1I1n2I2n3I32遠(yuǎn)距離輸電問題的處理方法(1)求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是:熟悉“交流發(fā)電機(jī)升壓變壓器輸電線降壓變壓器用戶”這一過程,并畫出這一過程的示意圖,把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上(2)以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈為回路,利用電路知識(shí)分析三者的電壓關(guān)系和功率關(guān)系【例
19、3】(2014四川高考)如圖所示,甲是遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖,乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖象,則()A用戶用電器上交流電的頻率是100 HzB發(fā)電機(jī)輸出交流電的電壓有效值是500 VC輸電線的電流只由降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定D當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí),輸電線上損失的功率減小【審題突破】1。命題立意:本題考查理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電的結(jié)合問題,綜合性強(qiáng)2解題關(guān)鍵:(1)u.t圖象中,可讀出發(fā)電機(jī)輸出電壓的最大值為500 V,周期為0。02 s。(2)理想變壓器的副線圈相當(dāng)于電源,其余等效為負(fù)載3解題思路:(1)明確變壓器不改變交流電的頻率(2)清楚交流電最大值與有效值之間的關(guān)系(3)知
20、道輸電線路上電流大小的決定因素答案D解析由圖乙可知交流電的周期為0.02 s,頻率為50 Hz,則A錯(cuò)誤;發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值是eq f(500,r(2)) V,則B錯(cuò)誤;輸電線上的電流由用戶消耗的功率及降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比共同決定,則C錯(cuò)誤;當(dāng)用戶用電器的總電阻增大時(shí),設(shè)降壓變壓器副線圈兩端的電壓為U4,則U4沒變,由Peq f(Ueq oal(2,4),R)知,用戶消耗功率變小,降壓變壓器輸入功率變小,設(shè)降壓變壓器原線圈電壓為U3,又P入I線U3,U3沒變,I線變小,P線Ieq oal(2,線)R線,R線未變,則輸電線上損失的功率減少,故D正確(1)抓住理想變壓器問題中的兩個(gè)“弄清
21、:弄清變量和不變量如原線圈電壓不變,原、副線圈的匝數(shù)比不變,其他物理量可隨電路的變化而發(fā)生變化弄清動(dòng)態(tài)變化過程中的決定關(guān)系,如U2由U1決定,P1、I1由P2、I2決定(2)理想變壓器問題的分析流程:由eq f(U1,U2)eq f(n1,n2)分析U2的情況由I2eq f(U2,R)分析I2的情況由P1P2I2U2判斷輸入功率的情況由P1I1U1分析I1的變化情況【變式訓(xùn)練】3(2015廣東理綜)如圖為氣流加熱裝置的示意圖,使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管,視變壓器為理想變壓器,原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變,調(diào)節(jié)觸頭P,使輸出電壓有效值由220 V降至110 V,調(diào)節(jié)前后()A副線圈中
22、的電流比為12B副線圈輸出功率比為21C副線圈的接入匝數(shù)比為21D原線圈輸入功率比為12答案C解析電阻絲的阻值R可認(rèn)為不變,由歐姆定律Ieq f(U,R)可知副線圈中的電流取決于副線圈的輸出電壓,故調(diào)節(jié)前后副線圈中電流之比為21,A錯(cuò)誤;再由P2I2U2或P2eq f(Ueq oal(2,2),R)可知副線圈的輸出功率之比應(yīng)為41,B錯(cuò)誤;而理想變壓器輸入功率總是等于輸出功率,故原線圈的輸入功率之比也為41,D錯(cuò)誤;因原線圈的輸入電壓U1、匝數(shù)n1恒定,故由電壓關(guān)系eq f(U1,n1)eq f(U2,n2)可知副線圈的接入匝數(shù)比為21,C正確突破審題規(guī)范解答【例】如圖所示,矩形線圈abcd在
23、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO以角速度10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈共10匝,ab0.3 m,bc0.6 m,負(fù)載電阻R45 ,線圈內(nèi)阻r5 .求:(1)電阻R在0.05 s內(nèi)所發(fā)出的熱量(2)0。05 s內(nèi)流過電阻R的電量(設(shè)線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng))答案(1)5。76 J(2)0.072 C解析(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值為:EmnBS1020.30。610 V113。04 V電流的有效值Ieq f(Im,r(2))eq f(Em,r(2)(Rr))1.6 A所以0.05 s內(nèi)電阻R上發(fā)出的熱量QI2Rt5.76 J(2)由題意得t0。05 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過的角度為t10 rad/
24、s0。05 seq f(,2),穿過線圈的磁通量的變化量BSEneq f(,t),Ieq f(E,Rr),qIt代入數(shù)據(jù)解得q0。072 C【總結(jié)反思】常見誤區(qū)易錯(cuò)角度錯(cuò)因剖析錯(cuò)用平均值求熱量認(rèn)為求熱量應(yīng)用焦耳定律,對(duì)應(yīng)一段時(shí)間,實(shí)際上電流產(chǎn)生焦耳熱是從交流電的有效值的角度出發(fā)。錯(cuò)用有效值求電荷量認(rèn)為電流流過某一橫截面的電荷量相等,故用有效值求解實(shí)際上電流通過導(dǎo)線橫截面的電量對(duì)應(yīng)一段時(shí)間,要從交流電的平均值的角度出發(fā)防范措施規(guī)范解題流程:1。判斷產(chǎn)生的交流電的特點(diǎn)、規(guī)律。2。根據(jù)題目要求求出相應(yīng)的有效值、平均值或瞬時(shí)值。3。若為正弦交流電,則其有效值直接代入關(guān)系式;若為其他交流電,則需要由有效
25、值的定義式求出有效值.4。求電量:先確定電動(dòng)勢(shì)的平均值,即交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸圍成面積與時(shí)間的比值,Eeq f(n,t),Ieq f(E,Rr),再計(jì)算通過電路某一截面的電荷量qIt。1(多選)(2015臨沂二模)某交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖所示,輸出功率是20 kW,現(xiàn)有5 000 V高壓輸電,輸電線上的總電阻是40 ,再利用n1n2221的降壓變壓器降壓后供給用戶,則下列說法正確的是()A交變電流的頻率為100 HzB發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值為220 VC流過高壓輸電線的電流為125 AD降壓變壓器輸出電壓的有效值為220 V答案BD解析由圖象可知周期T0.02 s,所以
26、頻率f50 Hz,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U0220 V,故選項(xiàng)B正確;由PUI可知高壓輸電電流Ieq f(P,U)eq f(20 000,5 000)A4 A,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;降壓變壓器的輸入電壓U1UIR5 000 V440 V4 840 V,由eq f(U1,U2)eq f(n1,n2)可知降壓變壓器的輸出電壓為U2eq f(n2,n1)U1eq f(4 840,22) V220 V,故選項(xiàng)D正確2(2015杭州二模)一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是51,原線圈接入電壓為220 V的正弦交流電,各元件正常工作,一只理想二極管和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上,如圖所示電壓表
27、和電流表均為理想交流電表,則下列說法正確的是()A原、副線圈中的電流之比為51B電壓表的讀數(shù)約為31。11 VC若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20 ,則1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為2 904 JD若將滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng),則兩電表讀數(shù)均減小答案BC解析由n1I1n2I2可得,I1I2n2n115,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;U1220 V,U244 V,電壓表測(cè)量的是電阻R兩端的電壓,其示數(shù)表示有效值,需要根據(jù)電流的熱效應(yīng)計(jì)算電壓的有效值,取交流電的一個(gè)周期T,考慮到二極管具有單向?qū)щ娦?,則eq f(Ueq oal(2,2),R)eq f(T,2)eq f(Ueq oal(2,有效),R)T,代入數(shù)據(jù)可得U有效22
28、eq r(2) V31。11 V,選項(xiàng)B正確;1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為Qeq f(Ueq oal(2,有效),R)t2 904 J,選項(xiàng)C正確;若將滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小,但滑動(dòng)變阻器兩端電壓的有效值不變,即電壓表示數(shù)不變,滑動(dòng)變阻器消耗的功率變大,輸出功率變大,輸入功率和輸入電流均變大,所以電流表示數(shù)變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤3(2015保定一模)如圖所示,a,b間接入正弦交流電,變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)的原理圖,其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,所有電表均為理想電表,電流表A2為值班室的顯示器,顯示通過R1的電流,電壓表V2顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警
29、器未畫出),R3為一定值電阻當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),以下說法中正確的是()AA1的示數(shù)增大,A2的示數(shù)增大BA1的示數(shù)增大,A2的示數(shù)減小CV1的示數(shù)減小,V2的示數(shù)減小DV1的示數(shù)不變,V2的示數(shù)減小答案BD解析當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),R2的電阻減小,導(dǎo)致電路的總電阻減小,所以電路中的總電流增大,A1測(cè)量的是原線圈中的總電流,由于副線圈中的電流增大了,所以A1的示數(shù)也要增大;由于電源的電壓不變,原、副線圈兩端的電壓也不變,所以V1的示數(shù)不變,由于副線圈中電流增大,R3兩端的電壓變大,所以V2的示數(shù)減小,即R1兩端的電壓減小,所以A2的示數(shù)減小,選項(xiàng)B、D正確,A、C錯(cuò)誤4(201
30、4南京???如圖甲所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)構(gòu)造的示意圖,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化,其et圖象如圖乙所示發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻為1 ,外接燈泡的電阻為9 ,則()A電壓表的示數(shù)為6 VB發(fā)電機(jī)的輸出功率為4 WC在1。0102 s時(shí)刻,穿過線圈的磁通量最大D在2。0102 s時(shí)刻,穿過線圈的磁通量變化率最大答案CD解析根據(jù)et圖象可知產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為6eq r(2)V,有效值為6V,根據(jù)閉合電路歐姆定律可求得電壓表的示數(shù)為Ueq f(9,91)6 V5。4 V,A錯(cuò);根據(jù)電功率公式得發(fā)電機(jī)的輸出功率為P(eq f(6,91)29 W3。24 W,B錯(cuò);根據(jù)et圖象可知在1.0
31、102 s時(shí)刻,電動(dòng)勢(shì)為零,說明此時(shí)線圈處于中性面,磁通量最大,C正確;在2。0102 s時(shí)刻,電動(dòng)勢(shì)為最大,說明此時(shí)線圈處于與中性面垂直的位置,磁通量最小,但是磁通量的變化率最大,D正確專題提升練習(xí)(七)(A卷)一、選擇題(共9小題,每小題6分,共54分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第16小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第79小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)1(2015沈陽質(zhì)量監(jiān)測(cè))在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)如圖乙所示,產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖甲所示,已知線框內(nèi)阻為1。0 外接一只電阻為9。0 的燈泡
32、,則()A電壓表V的示數(shù)為20 VB電路中的電流方向每秒改變5次C燈泡實(shí)際消耗的功率為36 WD電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e20cos 5t(V)答案C解析電壓表測(cè)量的是路端電壓,由閉合電路歐姆定律可知,電動(dòng)勢(shì)的有效值為20 V,路端電壓為18 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律可知,該交流電的周期為0.2 s,每個(gè)周期電流方向改變兩次,所以每秒電流方向改變10次,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由題意知燈泡兩端電壓的有效值為18 V,因此燈泡實(shí)際消耗的功率為36 W,選項(xiàng)C正確;由題圖可知,電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e20eq r(2)cos 10t(V),選項(xiàng)D錯(cuò)誤2(2015大慶質(zhì)量檢測(cè))如圖所示,圖線a是線圈在勻
33、強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的正弦交流電的圖象,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,產(chǎn)生的正弦交流電的圖象如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說法錯(cuò)誤的是()A交流電b電壓的有效值為10eq r(2)/3 VB在圖中t0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零C交流電a的瞬時(shí)值為u10sin 5t(V)D線圈先后兩次的轉(zhuǎn)速之比為32答案B解析本題考查正弦交流電產(chǎn)生的過程、描述交流電的物理量及其圖象、交流電的表達(dá)式、交流電的最大值和有效值的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn),意在考查考生的邏輯分析能力由題圖可知,交流電a的周期Ta0.4 s,交流電b的周期Tb0.6 s,線圈的轉(zhuǎn)速neq f(1,T),則線圈先后兩次的轉(zhuǎn)速之比為32,選項(xiàng)D正確;交流
34、電a的瞬時(shí)值表達(dá)式為uUmsineq f(2,Ta)t,即u10 sin5 t(V),選項(xiàng)C正確;在t0時(shí),電動(dòng)勢(shì)為零,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,此時(shí)穿過線圈的磁通量最大,但磁通量的變化率為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;正弦交流電a電壓的最大值UmnBSnBSeq f(2,Ta)10 V,正弦交流電b電壓的最大值UmnBSeq f(2,Tb),兩式相比可得Umeq f(20,3)V,則交流電b電壓的有效值Ueq f(Um,r(2)eq f(10r(2),3)V,選項(xiàng)A正確3(2015江蘇單科)一電器中的變壓器可視為理想變壓器,它將220 V交變電流改變?yōu)?10 V已知變壓器原線圈匝數(shù)為800,則副線圈匝數(shù)為
35、()A200B400C1 600 D3 200答案B解析由理想變壓器的變壓比等于匝數(shù)比,即eq f(U1,U2)eq f(n1,n2),解得n2eq f(U2,U1)n1400,選項(xiàng)B正確4(2015唐山二模)如圖所示,理想變壓器的原副線圈匝數(shù)之比為21,原線圈接在u220eq r(2)sin100t(V)的交流電源上,副線圈一端接有R55 的負(fù)載電阻、熔斷電流為1 A的保險(xiǎn)絲R1和一個(gè)燈泡D,電流表為理想電表下列說法正確的是()AS斷開時(shí),原線圈中電流表的讀數(shù)為eq r(2) ABS斷開時(shí),原線圈中的輸入功率為220eq r(2) WC副線圈中輸出交流電的周期為50 sDS閉合時(shí),燈炮D正常
36、發(fā)光,原線圈中電流表讀數(shù)不會(huì)超過1.5 A答案D解析由變壓器變壓公式,副線圈電壓有效值U2110 VS斷開時(shí),副線圈輸出電流I2eq f(U2,R)2 A,根據(jù)理想變壓器輸入功率等于輸出功率,原線圈中的輸入功率為220 W,原線圈中電流為IA,原線圈中電流表的讀數(shù)為1 A,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;原線圈中輸入交變電流的周期為0.02 s,副線圈中輸出交流電的周期等于輸入電流的周期,為0。02 s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;S閉合時(shí),燈泡D正常發(fā)光,燈泡D中電流小于1 A,副線圈輸出功率一定小于1103 W330 W,根據(jù)理想變壓器輸入功率與輸出功率相等,原線圈中的輸入功率小于330 W,原線圈中電流小于1。5 A,
37、原線圈中電流表讀數(shù)不會(huì)超過1.5 A,選項(xiàng)D正確5(2015德州一模)遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖如圖所示,若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變,則下列敘述中正確的是()A升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設(shè)備消耗的功率無關(guān)B輸電線中的電流只由升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定C當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時(shí),輸電線上損失的功率增大D升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓答案C解析變壓器的輸入功率、輸入電流的大小是由次級(jí)負(fù)載消耗的功率大小決定的,所以A、B錯(cuò)誤;用戶用電器總電阻減小時(shí),消耗功率增大,輸電線中的電流增大,線損增加,C正確;升壓變壓器的輸出電壓等于輸電線上損耗電壓加上降壓變壓器的輸入電壓,D錯(cuò)誤6如圖
38、所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2120,原線圈接入u311sin 100t(V)的交流電,下列說法正確的是()A圖中電壓表的示數(shù)為6 220 VB通過R1的電流的頻率為100 HzC若減小R2,則原線圈中電流I1增大D若增大R2,則R3消耗的電功率減小答案C解析由題意可知,U1eq f(311,r(2) V220 V,f50 Hz,由eq f(n1,n2)eq f(U1,U2),解得U2eq f(U1,n1)n24400 V,即電壓表示數(shù)為4400 V,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;若R2減小,則副線圈總電阻減小,干路中電流增大,即P2U2I2變大,因P1P2,則P1變大,U1不變,I1變大,選
39、項(xiàng)C正確;若R2變大,因副線圈兩端電壓不變,干路中電流減小,R1兩端電壓減小,R3兩端電壓增大,由Peq f(U2,R)可知,R3消耗電功率增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤7(2015海南單科)(多選)如圖,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為41,原線圈與一可變電阻串聯(lián)后,接入一正弦交流電源;副線圈電路中固定電阻的阻值為R0,負(fù)載電阻的阻值R11R0,是理想電壓表,現(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R5R0,保持變壓器輸入電流不變,此時(shí)電壓表的讀數(shù)為5.0 V,則()A此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34 VB此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24 VC原線圈兩端原來的電壓有效值約為68 VD原線圈兩端原來的電壓有效值約為48
40、 V答案AD解析當(dāng)R5R0時(shí),示數(shù)為5.0 V,所以輸出電流I出eq f(5.0 V,5R0),UROI出R01 V,則變壓器輸出電壓為6 V,由eq f(n1,n2)eq f(U1,U2)得到輸入電壓的有效值為24 V,所以原線圈兩端電壓最大值為eq r(2)U134 V,A正確,B錯(cuò)誤因I入I出n2n1不變,故輸入電流不變時(shí)輸出電流也不變,當(dāng)負(fù)載由R11R0變?yōu)镽5R0時(shí),由UIR知副線圈電壓由I(R011R0)降到I(R05R0)6 V,則副線圈兩端原來的電壓有效值為12 V,原線圈兩端原來的電壓有效值為48 V,C錯(cuò)誤,D正確8(2015黑龍江齊齊哈爾二模)(多選)如圖所示,一理想變壓
41、器原、副線圈的匝數(shù)之比為101,原線圈兩端接入一正弦交流電源;副線圈電路中的電容器C和電阻R為負(fù)載,交流電壓表和交流電流表均為理想電表,則下列說法正確的是()A若電壓表的示數(shù)為6 V,則輸入電壓的峰值為60eq r(2) VB電流表的示數(shù)為流經(jīng)電阻R的電流C若輸入電壓U100 V,則電容器C的耐壓值至少為10 VD若輸入電壓的峰值保持不變,將其頻率變大,則變壓器的輸入功率也將增大答案AD解析電壓表示數(shù)為6 V,由eq f(U1,U2)eq f(n1,n2),得U160 V,則輸入電壓的峰值為Um60eq r(2) V,A項(xiàng)正確;在交流電路中電容器C、電阻R都工作,則電流表測(cè)得的是流經(jīng)R與C的電
42、流之和,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若輸入電壓U100 V,則輸入電壓峰值為Um100eq r(2) V,則輸出端電壓的峰值為10eq r(2) V,即電容器C的耐壓值至少為10eq r(2) V,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若輸入電壓峰值保持不變,將頻率變大,由電容器C對(duì)交流電的影響可知,交流電的頻率變大,容抗RC變小,總電阻變小,由Peq f(U2,R負(fù))得輸出功率將變大,則輸入功率也將變大,D項(xiàng)正確9(2015山東濟(jì)南一模)(多選)如圖為發(fā)電廠向遠(yuǎn)處用戶的輸電電路示意圖,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變?nèi)糨斔凸β试龃螅铝姓f法中正確的有()A升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸
43、出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大答案CD解析已知發(fā)電廠的輸出電壓不變,升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變,則由eq f(n1,n2)eq f(U1,U2)知,升壓變壓器的輸出電壓U2不變,A錯(cuò);若輸送功率增大,輸電電壓U2不變,則由PU2I2知,輸電線上電流I2增大,又輸電線的電阻不變,由U損I2R知輸電線上損失電壓增大,則降壓變壓器輸出電壓減小,B錯(cuò)因輸電電流增大,則由PIeq oal(2,2)R知,輸電線上損耗的功率變大,C對(duì)輸電線上損耗功率占總功率的比例(eq f(Ieq oal(2,2)R,U2I2)eq f(I2R,U2)增大,D對(duì)二、計(jì)算題(共
44、3小題,共56分解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)10(16分)(2015濟(jì)南模擬)如圖所示,一半徑為r的半圓形線圈,以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,ab的左側(cè)有垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)M、N是兩個(gè)集流環(huán),負(fù)載電阻為R,線圈、電流表和導(dǎo)線的電阻不計(jì)試求:(1)由圖示位置起轉(zhuǎn)過eq f(1,4)圈的時(shí)間內(nèi)負(fù)載電阻上產(chǎn)生的熱量;(2)由圖示位置起轉(zhuǎn)過eq f(1,4)圈的時(shí)間內(nèi)通過負(fù)載電阻R的電荷量;(3)電流表示數(shù)答案(1)eq f(4B2r4n,8R)(2)eq f(Br2,2R)(3)eq f
45、(2Bnr2,2R)11(18分)(2015石家莊質(zhì)量檢測(cè))某發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出功率P100 kW,發(fā)電機(jī)兩端電壓U1250 V,向遠(yuǎn)處送電的輸電線的總電阻R8 .要使傳輸電線上的功率損失不超過輸送功率的5,用戶得到的電壓又正好是220 V,那么:(1)應(yīng)該怎樣安裝變壓器?畫出輸電線路的示意圖(2)求出所用的變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比答案(1)見解析(2)116,19011解析(1)只要安裝一臺(tái)升壓變壓器和一臺(tái)降壓變壓器輸電線路示意圖如圖所示(4分)(2)按題意,P損5%P0.05100103 W5103 W(2分)設(shè)輸電線路中的電流為I,P損I2R。(2分)Ieq r(f(P損,R))eq
46、r(f(5102,8)A25 A(1分)輸送電壓U2eq f(P,I)eq f(100102,25)V4 000 V(2分)對(duì)升壓變壓器eq f(n1,n2)eq f(U1,U2)eq f(250,4 000)eq f(1,16),(2分)輸電線路上損失電壓U損IR258 V200 V,(1分)降壓變壓器原線圈n3兩端電壓U3U2U損(4 000200) V3 800 V,(1分)用戶在副線圈n4兩端得到電壓U4220 V,(1分)所以eq f(n3,n4)eq f(U2,U4)eq f(3 800,220)eq f(190,11)(2分)即升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為116;降壓變壓器原、副
47、線圈匝數(shù)比為1901112(22分)(2015海淀區(qū)一模)如圖甲所示,長(zhǎng)、寬分別為L(zhǎng)1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi),其匝數(shù)為n,總電阻為r,可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起,并通過電刷和定值電阻R相連線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,其中B0、B1和t1均為已知在0t1的時(shí)間內(nèi),線框保持靜止,且線框平面和磁場(chǎng)垂直;t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開始繞其豎直中心軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)求:(1)0t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電流大小(2)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后,在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱
48、量(3)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后,從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90的過程中,通過電阻R的電荷量答案(1)eq f(nL1L2(B1B0),(Rr)t1)(2)R(eq f(nB1L1L2,Rr))2(3)eq f(nB1L1L2,Rr)解析(1)0t1時(shí)間內(nèi),線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eneq f(,t)eq f(nL1L2(B1B0),t1)(3分)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,通過電阻R的電流Ieq f(E,Rr)eq f(nL1L2(B1B0),(Rr)t1)(2分)(2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnB1L1L2(2分)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值Eeq f(r(2),2)nB1L1L2(1分)通過電阻R的電流的有效值Ieq
49、 f(r(2)nB1L1L2,2(Rr)(2分)線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間teq f(2,)(2分)此過程中,電阻R產(chǎn)生的熱量QI2RtR(eq f(nB1L1L2,Rr))2(3分)(3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90的過程中,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eneq f(,t)eq f(nB1L1L2,t)(3分)平均感應(yīng)電流Ieq f(nBL1L2,t(Rr)(2分)通過電阻R的電荷量qIteq f(nB1L1L2,Rr)(2分)第2講電磁感應(yīng)規(guī)律高考導(dǎo)航應(yīng)用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向、利用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小分析近幾年的高考試卷,對(duì)本專題幾乎是年年考查,但對(duì)重點(diǎn)知識(shí)考查的分值時(shí)高時(shí)低
50、,且大多是選擇題,偶爾出現(xiàn)計(jì)算題同生產(chǎn)、生活實(shí)際及高科技相結(jié)合,注重對(duì)學(xué)生分析能力、解決實(shí)際問題能力進(jìn)行考查的題目正在成為新的命題趨勢(shì)。2016年高考,選擇題主要考查電磁感應(yīng)中的圖象問題;計(jì)算題主要以導(dǎo)體棒或線框的運(yùn)動(dòng)為背景考查力、電知識(shí)的綜合應(yīng)用體系構(gòu)建1電磁感應(yīng)現(xiàn)象(1)磁通量:BS,磁通量的變化:21。(2)通過磁場(chǎng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)或電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象,發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,電磁感應(yīng)的實(shí)質(zhì)是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 (3)電磁感應(yīng)的有無、大小、方向:磁通量的變化導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)有無電磁感應(yīng)現(xiàn)象穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí),線圈內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E.導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)
51、,導(dǎo)體兩端就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E.已經(jīng)產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路,若處于閉合狀態(tài),就有感應(yīng)電流I.感應(yīng)電流的方向楞次定律:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起電磁感應(yīng)的磁通量的變化.右手定則:伸開右手,讓大拇指跟其余四指在同一平面內(nèi),并且垂直,放入磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿過手心,大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向,其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小法拉第電磁感應(yīng)定律-電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比,即Eneq f(,t)。電路中的一部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為EBLv。2。電路知識(shí)(1)電流強(qiáng)度:Ieq f(q,t)
52、(2)導(dǎo)體的電阻:Req f(L,S)。(3)歐姆定律:Ieq f(U,R)、Ieq f(E,Rr)(4)電功:WUIt,電功率:Peq f(W,t)UI,焦耳定律:QI2Rt.(5)串、并聯(lián)電路的規(guī)律。電流電壓電阻功率電路串聯(lián)I1I2I3InU總U1U2UnR總R1R2R nP總P1P2Pn并聯(lián)電路I總I1I2InU1U2Uneq f(1,R總)eq f(1,R1)eq f(1,R2)eq f(1,Rn)P總P1P2Pn3。力學(xué)知識(shí)(1)力的分解與合成的平行四邊形定則、正交分解法(2)滑動(dòng)摩擦力:F滑F(xiàn)N,安培力F安BIL。(3)牛頓第二定律:F合ma(4)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:v1v0at
53、、sv0teq f(1,2)at2、veq oal(2,1)veq oal(2,0)2as、seq o(v,sup6()teq f(v0vt,2)t。(5)功能關(guān)系:安培力做正功,電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能(6)動(dòng)能定理:W總eq f(1,2)mveq oal(2,2)eq f(1,2)mveq oal(2,1)。(7)能量守恒定律:能的轉(zhuǎn)化和守恒定律:能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他的形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,而能的總量保持不變。 1(2015課標(biāo))1824年,法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上
54、方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針,如圖所示實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí),磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來,但略有滯后下列說法正確的是()A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)C在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流,此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)答案AB解析如圖所示,將銅圓盤等效為無數(shù)個(gè)長(zhǎng)方形線圈的組合,則每個(gè)線圈繞OO軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),均有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這些感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)小磁針有作用力,從而使小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)起來,可見A、B均正確由上述分析可見,感應(yīng)電流的方向與圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向并不一致,故D錯(cuò)
55、由對(duì)稱性可見,穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零,故C錯(cuò)2(2015安徽理綜)如圖所示,abcd為水平放置的平行“形光滑金屬導(dǎo)軌,間距為l,導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,導(dǎo)軌電阻不計(jì)已知金屬桿MN傾斜放置,與導(dǎo)軌成角,單位長(zhǎng)度的電阻為r,保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好)則()A電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為eq f(Blv,sin )B電路中感應(yīng)電流的大小為eq f(Bvsin ,r)C金屬桿所受安培力的大小為eq f(B2lvsin ,r)D金屬桿的發(fā)熱功率為eq f(B2lv2,rsin )答案B解析金屬桿MN切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l,
56、產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv,A錯(cuò)誤;金屬桿MN的有效電阻Req f(rl,sin),故回路中的感應(yīng)電流Ieq f(E,R)eq f(Blvsin,rl)eq f(Bvsin,r),B正確;金屬桿受到的安培力Feq f(BIl,sin)eq f(Bl,sin)eq f(Bvsin,r)eq f(B2lv,r),C錯(cuò)誤;金屬桿的熱功率PI2Req f(B2v2sin2,r2)eq f(rl,sin)eq f(B2v2sinl,r),D錯(cuò)誤3(2015山東理綜)如圖甲,R0為定值電阻,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上,經(jīng)二極管整流后,通過R0的電流i始終向左,其大小
57、按圖乙所示規(guī)律變化規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高于b端時(shí),a、b間的電壓uab為正,下列uabt圖象可能正確的是()答案C解析由題圖乙知,00。25T0,外圓環(huán)電流逐漸增大且eq f(i,t)逐漸減小,根據(jù)安培定則,外圓環(huán)內(nèi)部磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)且eq f(B,t)逐漸減小,根據(jù)楞次定律知內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高,所以u(píng)ab0,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律uabeq f(,t)eq f(BS,t)知,uab逐漸減小;t0。25T0時(shí),eq f(i,t)0,所以eq f(B,t)0,uab0;同理可知0。25T0t0.5T0時(shí),uab0,且uab|逐漸增大;0。5T0T0內(nèi)重復(fù)00。5T0的變化規(guī)律故選項(xiàng)
58、C正確知識(shí):法拉第電磁感應(yīng)定律、安培定則及楞次定律的綜合應(yīng)用能力:對(duì)圖象的理解能力、推理能力和分析綜合能力試題難度:中等4(2015江蘇單科)做磁共振(MRI)檢查時(shí),對(duì)人體施加的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流某同學(xué)為了估算該感應(yīng)電流對(duì)肌肉組織的影響,將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈,線圈的半徑r5。0 cm,線圈導(dǎo)線的截面積A0.80 cm2,電阻率1。5 m。如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直,若磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0。3 s內(nèi)從1。5 T均勻地減為零,求:(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)該圈肌肉組織的電阻R;(2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E;(3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉
59、組織中產(chǎn)生的熱量Q.答案(1)6103(2)4102V(3)8108J解析(1)由電阻定律得Req f(2r,A),代入數(shù)據(jù)得R6103(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eeq f(Br2,t),代入數(shù)據(jù)得E4102V(3)由焦耳定律得Qeq f(E2,R)t,代入數(shù)據(jù)得Q8108Jeq avs4al(電磁感應(yīng)的圖象問題)1電磁感應(yīng)中的圖象多在選擇題中出現(xiàn),有時(shí)也在計(jì)算題中考查,主要考查以下內(nèi)容:(1)綜合考查楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律及電路、安培力等相關(guān)知識(shí);(2)在計(jì)算題中考查學(xué)生的識(shí)圖能力電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流及磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力隨時(shí)間的變化規(guī)律,可用圖象直觀地表現(xiàn)出來(如:It
60、、Bt、Et等),此題型可大致分為兩類: (1)由給定的電磁感應(yīng)過程選擇相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖象,以選擇題形式為主; (2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程,確定相關(guān)物理量,以綜合計(jì)算題形式出現(xiàn)2解答電磁感應(yīng)問題的一般步驟:(1)明確圖象的種類,即是Bt圖還是t圖,或者Et圖、It圖等(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式,進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,如分析斜率的變化、截距等(6)畫圖象或判斷圖象【例1】(2013新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖,在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和M
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