專題七電路與電磁反應(yīng)

1、第1講恒定電流與交變電流高考導航由于電學實驗基本上是每套試題的考查熱點之一，因此對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基本物理量及交流電的“四值”、變壓器的工作原理以及遠距離輸電，預計2016年對交流電路的考查會以描述交流電的幾個基本物理量及交流電的“四值”為重點有時候會以選擇題的形式結(jié)合變壓器考查交流電路中的動態(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)表達式IU路EIr(2)圖象2交變電流的四值(1)最大值：EmnBS(2)瞬時值：eEmsin t(從中性面計時)

2、(3)有效值：由電流的熱效應(yīng)定義(4)平均值：En.3變壓器的四個基本關(guān)系(1)功率關(guān)系：P入P出(2)電壓關(guān)系：.(3)電流關(guān)系：.(4)頻率關(guān)系：f1f2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閉合電路動態(tài)變化的原因：(1)某一支路的滑動變阻器的阻值變化；(2)某一支路電鍵閉合或斷開；(3)熱敏電阻或光敏電阻的阻值變化2閉合電路動態(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(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都減小(增大)；“并同”即某一電阻增大

3、(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、消耗的電功率都增大(減小)【例1】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表示電流的瞬時值BU1和U2表示電壓的最大值C滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大D滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小【審題突破】(1)理想變壓器的副線圈相當于電源，其余等效為負載(2)部分負載的變化引起其他支路和干路中電學量的變化(3)解答本題時可按以下思路分析：答案C解析交流電壓表和

4、交流電流表顯示的示數(shù)都為有效值，A、B錯由于輸入端電壓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，分析各物理量隨負載電阻變化而變化時，進行動態(tài)分析的順序是RI2P2P1I1；負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化時，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P2P1I1.(2)分清動態(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)律分析U2的變化情況；由閉合電路的

5、歐姆定律I2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【變式訓練】1 (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)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動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，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變大B保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變小C保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大D保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小答案BC解析保持Q位置不動，則副線圈兩端電壓U2不變，

6、P向上滑動，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錯誤，B正確保持P位置不動，則R不變，Q向上滑動，n2變大，根據(jù)得，U2U，則U2增大，由I2，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錯誤故選B、C.解決這類問題時，通常要寫出交變電流瞬時值表達式交變電流瞬時值表達式的基本書寫思路(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，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式線圈從中性面開始計時，eEm sin t.線圈從垂直于中性面開始計時，eEm cos t.【例2】如圖1所示，

7、在勻強磁場中，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，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖2中曲線a、b所示，則()A兩次t0時刻線圈平面均與中性面重合B曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23C. 曲線a表示的交變電動勢頻率為25 HzD曲線b表示的交變電動勢有效值為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對應(yīng)的周期Ta4102s、Tb6102s.(3)根據(jù)乙圖讀取a曲線對應(yīng)的感應(yīng)電動勢的最大值為15 V.第二步：明確題目要求(1)判斷t0時刻線圈的位置(2)分析曲線a、b對應(yīng)線圈的轉(zhuǎn)速關(guān)系

8、(3)計算曲線a的頻率、曲線b的電動勢的有效值第三步：圈定理論依據(jù)(1)中性面是線圈平面與磁場垂直的位置，磁通量最大，e0.(2)頻率與周期、轉(zhuǎn)速的關(guān)系為T.(3)正弦式交變電流的最大值和有效值的關(guān)系為EmE有答案AC解析線圈位于中性面時，磁通量最大，電動勢為零，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勢的有效值為E，已知Ea V，且ba，故可知Eb V5V，D錯誤交變電流的“四值”及應(yīng)用(1)瞬時值：反映了不同時刻交變電流的大小，發(fā)光二極管在瞬時值超過其發(fā)光電壓的時間內(nèi)才可以發(fā)光(2)最大值

9、：在考慮電容器的耐壓值時，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絲的熔斷電流等物理量時，要用有效值計算，正弦交變電流的有效值為I，其他交變電流的有效值只能根據(jù)有效值的定義來計算此外，交流電壓表、交流電流表所測的數(shù)值均指有效值，一些交流電器銘牌上所標的額定電壓(電流)值也指有效值(4)平均值：求一段時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量時要用平均值，即qIt.平均值的計算需用公式En和I，得qn，切記不能用E計算電動勢的平均值，平均值一般不等于有效值【變式訓練】2圖甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表線圈繞垂直于磁場的水平

10、軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時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)動的角速度為50 rad/sC0.01 s時線圈平面與磁場方向平行D0.02 s時電阻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倍，電流表的示數(shù)為10 A，選項A正確；因為交流電的瞬時值為i10cos t，根據(jù)圖乙可知，交流電的周期為T2102s，則線圈轉(zhuǎn)動的角速度為100 rad/s，選項B錯誤；0時刻線圈平面與磁場平行，t0.01 s，t時間內(nèi)線圈轉(zhuǎn)過弧度，線圈平面與磁場方向平行，選項C正確；

11、0.02 s時的情況與0時刻的情況相同，根據(jù)右手定則可以判定，此時通過電阻R的電流方向自左向右，選項D錯誤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；當變壓器有多個副線圈時，(2)功率切入法：理想變壓器的輸入、輸出功率為P入P出，當變壓器有多個副線圈時，P1P2P3(3)電流切入法：由I知，對只有一個副線圈的變壓器有，當變壓器有多個副線圈時，n1I1n2I2n3I32遠距離輸電問題的處理方法(1)求解遠距離輸電的關(guān)鍵是：熟悉“交流發(fā)電機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在圖中的相應(yīng)位置上(2)以升壓變壓器的

12、副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈為回路，利用電路知識分析三者的電壓關(guān)系和功率關(guān)系【例3】如圖所示，甲是遠距離輸電線路的示意圖，乙是發(fā)電機輸出電壓隨時間變化的圖象，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當用戶用電器的總電阻增大時，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距離輸電的結(jié)合問題，綜合性強2解題關(guān)鍵：(1)ut圖象中，可讀出發(fā)電機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于電源，其余等效為負載3解題思路：(1)明確變壓器不

13、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錯誤；發(fā)電機輸出電壓的有效值是 V，則B錯誤；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錯誤；當用戶用電器的總電阻增大時，設(shè)降壓變壓器副線圈兩端的電壓為U4，則U4沒變，由P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IR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“弄清”：弄清變量和不變量如原線

14、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：由分析U2的情況由I2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【變式訓練】3如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導氣管，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

15、值R可認為不變，由歐姆定律I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錯誤；再由P2I2U2或P2可知副線圈的輸出功率之比應(yīng)為41，B錯誤；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錯誤；因原線圈的輸入電壓U1、匝數(shù)n1恒定，故由電壓關(guān)系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在磁感應(yīng)強度B2 T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO以角速度10 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，線圈共10匝，ab0.3 m，bc0.6 m，負載電阻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(

16、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)答案(1)5.76 J(2)0.072 C解析(1)電動勢的最大值為：EmnBS1020.30.610 V113.04 V電流的有效值I1.6 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/s0.05 s，穿過線圈的磁通量的變化量BSEn，I，qIt代入數(shù)據(jù)解得q0.072 C【總結(jié)反思】常見誤區(qū)易錯角度錯因剖析錯用平均值求熱量認為求熱量應(yīng)用焦耳定律，對應(yīng)一段時間，實際上電流產(chǎn)生焦耳熱是從交流電的有效值的角度出發(fā).錯用有效值求電荷量認為電流流過某一橫截面的

17、電荷量相等，故用有效值求解實際上電流通過導線橫截面的電量對應(yīng)一段時間，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、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，則需要由有效值的定義式求出有效值.4.求電量：先確定電動勢的平均值，即交變電流圖象中圖線與時間軸圍成面積與時間的比值，E，I，再計算通過電路某一截面的電荷量qIt.1小型手搖發(fā)電機線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸OO，線圈繞OO勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)

18、電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓()A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0答案D解析發(fā)電機輸出電壓峰值是2Ne0，A、B錯誤；有效值是2Ne0Ne0，C錯誤，D正確2一理想變壓器的原、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，k BU22 V，kCU66 V，k DU22 V，k答案A解析設(shè)原線圈中電流為I，由知副線圈中的電流I23I，由題意知副線圈中電阻兩端的電壓U3IR，則

19、原線圈回路中R兩端的電壓UIR，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，k，選項A正確3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為滑動變阻器現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置，觀察到電流表A1的示數(shù)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的方向滑動答案D解析變壓器輸入電壓不變，原、

20、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A、B均錯誤；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，選項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)滑動變阻器前I1n1I2n2，調(diào)節(jié)滑動變阻器后I1n1I2n2，聯(lián)立得(I1I1)n1(I2I2)n2，即I1n1I2n2，4，故該變壓器起降壓作用，選項C錯誤4如圖為遠距離輸電示意圖，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

21、響，則輸電線上損失的電功率為()A() B()C4()2()2r D4()2()2r答案C解析T的輸入電壓U1，則PU1I1，I1，又因為，所以I2I1，則輸電線上損失的電功率P損I2r4()2()2r，C項正確1(多選)某交流發(fā)電機的輸出電壓隨時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

22、以頻率f50 Hz，故選項A錯誤；交流發(fā)電機的輸出電壓為U0220 V，故選項B正確；由PUI可知高壓輸電電流IA4 A，故選項C錯誤；降壓變壓器的輸入電壓U1UIR5 000 V440 V4 840 V，由可知降壓變壓器的輸出電壓為U2U1 V220 V，故選項D正確2一臺理想變壓器的原、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滑動變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，如圖所示電壓表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若滑動變阻器接入電路的阻值為20 ，則1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱

23、量為2 904 JD若將滑動變阻器的滑片向上滑動，則兩電表讀數(shù)均減小答案BC解析由n1I1n2I2可得，I1I2n2n115，選項A錯誤；U1220 V，U244 V，電壓表測量的是電阻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)計算電壓的有效值，取交流電的一個周期T，考慮到二極管具有單向?qū)щ娦?，則T，代入數(shù)據(jù)可得U有效22 V31.11 V，選項B正確；1分鐘內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為Qt2 904 J，選項C正確；若將滑動變阻器的滑片向上滑動，滑動變阻器接入電路的阻值變小，但滑動變阻器兩端電壓的有效值不變，即電壓表示數(shù)不變，滑動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

24、大，所以電流表示數(shù)變大，選項D錯誤3如圖所示，a，b間接入正弦交流電，變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)的原理圖，其中R2為用半導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顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3為一定值電阻當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，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解析當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，R2的電阻減小，導致電路的總電阻減小，所以電路中的總電流增大，A1測量的是原線圈中的總電流，

25、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B、D正確，A、C錯誤4如圖甲所示為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造的示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間按余弦規(guī)律變化，其et圖象如圖乙所示發(fā)電機線圈的內(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)電機的輸出功率為4 WC在1.0102 s時刻，穿過線圈的磁通量最大D在2.0102 s時刻，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)生的電動勢的

26、最大值為6V，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U6 V5.4 V，A錯；根據(jù)電功率公式得發(fā)電機的輸出功率為P()29 W3.24 W，B錯；根據(jù)et圖象可知在1.0102 s時刻，電動勢為零，說明此時線圈處于中性面，磁通量最大，C正確；在2.0102 s時刻，電動勢為最大，說明此時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(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選項中，第16小題只有一個選項符合題目要求，第79小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分)1在勻強

27、磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動如圖乙所示，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的規(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，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燈泡實際消耗的功率為36 WD電動勢的瞬時值表達式為e20cos 5t(V)答案C解析電壓表測量的是路端電壓，由閉合電路歐姆定律可知，電動勢的有效值為20 V，路端電壓為18 V，選項A錯誤；由電動勢的變化規(guī)律可知，該交流電的周期為0.2 s，每個周期電流方向改變兩次，所以每秒電流方向改變10次，選項B錯誤；由題意知燈泡兩端電壓的有效值為18 V，因此燈泡實際消耗的功率為36

28、 W，選項C正確；由題圖可知，電動勢的瞬時值表達式為e20cos 10t(V)，選項D錯誤2如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當調(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)于這兩個正弦交流電的說法錯誤的是()A交流電b電壓的有效值為10/3 VB在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零C交流電a的瞬時值為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、交流電的表達式、交流電的最大值和有效值的關(guān)系等知識點，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

29、b的周期Tb0.6 s，線圈的轉(zhuǎn)速n，則線圈先后兩次的轉(zhuǎn)速之比為32，選項D正確；交流電a的瞬時值表達式為uUmsint，即u10 sin5 t(V)，選項C正確；在t0時，電動勢為零，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，此時穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，選項B錯誤；正弦交流電a電壓的最大值UmnBSnBS10 V，正弦交流電b電壓的最大值UmnBS，兩式相比可得UmV，則交流電b電壓的有效值UV，選項A正確3一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()A200B400C1 600 D3 200答案B解析由理想變壓

30、器的變壓比等于匝數(shù)比，即，解得n2n1400，選項B正確4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u220sin100t(V)的交流電源上，副線圈一端接有R55 的負載電阻、熔斷電流為1 A的保險絲R1和一個燈泡D，電流表為理想電表下列說法正確的是()AS斷開時，原線圈中電流表的讀數(shù)為 ABS斷開時，原線圈中的輸入功率為220 WC副線圈中輸出交流電的周期為50 sDS閉合時，燈炮D正常發(fā)光，原線圈中電流表讀數(shù)不會超過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，副線圈輸出電流I22 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2

31、20 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A、B錯誤；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C錯誤；S閉合時，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，原線圈中電流表讀數(shù)不會超過1.5 A，選項D正確5遠距離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機的輸出電壓不變，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

32、器原副線圈的匝數(shù)比決定C當用戶用電器的總電阻減少時，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負載消耗的功率大小決定的，所以A、B錯誤；用戶用電器總電阻減小時，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錯誤6如圖所示，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

33、大R2，則R3消耗的電功率減小答案C解析由題意可知，U1 V220 V，f50 Hz，由，解得U2n24400 V，即電壓表示數(shù)為4400 V，選項A、B錯誤；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，選項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P可知，R3消耗電功率增大，選項D錯誤7 (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，負載電阻的阻值R11R0，是理想電壓表，現(xiàn)將負載電阻的

34、阻值減小為R5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時電壓表的讀數(shù)為5.0 V，則()A此時原線圈兩端電壓的最大值約為34 VB此時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 V答案AD解析當R5R0時，示數(shù)為5.0 V，所以輸出電流I出，UROI出R01 V，則變壓器輸出電壓為6 V，由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U134 V，A正確，B錯誤因I入I出n2n1不變，故輸入電流不變時輸出電流也不變，當負載由R11R0變?yōu)镽5R0時，由UIR知副線圈電壓由I(R011R0)降到I(R05R0)6 V，則副

35、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錯誤，D正確8 (多選)如圖所示，一理想變壓器原、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60 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，得U160 V，則輸入電壓的峰值為Um60 V，A項正確；在交流電路中電容器

36、C、電阻R都工作，則電流表測得的是流經(jīng)R與C的電流之和，B項錯誤；若輸入電壓U100 V，則輸入電壓峰值為Um100 V，則輸出端電壓的峰值為10 V，即電容器C的耐壓值至少為10 V，C項錯誤；若輸入電壓峰值保持不變，將頻率變大，由電容器C對交流電的影響可知，交流電的頻率變大，容抗RC變小，總電阻變小，由P得輸出功率將變大，則輸入功率也將變大，D項正確9 (多選)如圖為發(fā)電廠向遠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?，下列說法中正確的有()A升壓變壓器的輸出電壓增大B降壓變壓器的輸出電壓增大C輸電線上損耗的功率增大D輸

37、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，則由知，升壓變壓器的輸出電壓U2不變，A錯；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錯因輸電電流增大，則由PIR知，輸電線上損耗的功率變大，C對輸電線上損耗功率占總功率的比例()增大，D對二、計算題(共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)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)10(16分)如圖所示，一半徑為r的半圓

38、形線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場M、N是兩個集流環(huán)，負載電阻為R，線圈、電流表和導線的電阻不計試求：(1)由圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)負載電阻上產(chǎn)生的熱量；(2)由圖示位置起轉(zhuǎn)過圈的時間內(nèi)通過負載電阻R的電荷量；(3)電流表示數(shù)答案(1)(2)(3)11(18分)某發(fā)電廠發(fā)電機的輸出功率P100 kW，發(fā)電機兩端電壓U1250 V，向遠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

39、答案(1)見解析(2)116，19011解析(1)只要安裝一臺升壓變壓器和一臺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)IA25 A(1分)輸送電壓U2V4 000 V(2分)對升壓變壓器，(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(2分)即升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為116；降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1901112(2

40、2分)如圖甲所示，長、寬分別為L1、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)動線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(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，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知在0t1的時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動求：(1)0t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大小(2)線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量(3)線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90的過程

41、中，通過電阻R的電荷量答案(1)(2)R()2(3)解析(1)0t1時間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動勢En(3分)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流I(2分)(2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值EmnB1L1L2(2分)感應(yīng)電動勢的有效值EnB1L1L2(1分)通過電阻R的電流的有效值I(2分)線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間t(2分)此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量QI2RtR()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)電動勢En(3分)平均感應(yīng)電流I(2分)通過電阻R的電荷量qIt(2分)第2講電磁感應(yīng)規(guī)律高考導航應(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)定律計算感應(yīng)電動

42、勢的大小分析近幾年的高考試卷，對本專題幾乎是年年考查，但對重點知識考查的分值時高時低，且大多是選擇題，偶爾出現(xiàn)計算題同生產(chǎn)、生活實際及高科技相結(jié)合，注重對學生分析能力、解決實際問題能力進行考查的題目正在成為新的命題趨勢.2016年高考，選擇題主要考查電磁感應(yīng)中的圖象問題；計算題主要以導體棒或線框的運動為背景考查力、電知識的綜合應(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)通過磁場產(chǎn)生電動勢或電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那部分導體相當于電源，電磁感應(yīng)的實質(zhì)是機械能轉(zhuǎn)化為電能 (3)電磁感應(yīng)的有無、大小、方向：磁通量的變化導體切割磁感線運動有無電磁感應(yīng)現(xiàn)象

43、穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時，線圈內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E.導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體兩端就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E.已經(jīng)產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢的電路，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，放入磁場中，讓磁感線垂直穿過手心，大拇指指向?qū)w運動的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向(感應(yīng)電動勢的方向)感應(yīng)電動勢E的大小法拉第電磁感應(yīng)定律電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，即En.電路中的一部分導體在勻強磁場中做切割磁感線運動時，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

44、的大小為EBLv.2.電路知識(1)電流強度：I(2)導體的電阻：R.(3)歐姆定律：I、I(4)電功：WUIt，電功率：PUI，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I1I2InU1U2UnP總P1P2Pn3.力學知識(1)力的分解與合成的平行四邊形定則、正交分解法(2)滑動摩擦力：F滑F(xiàn)N，安培力F安BIL.(3)牛頓第二定律：F合ma(4)勻變速直線運動的規(guī)律：v1v0at、sv0tat2、vv2as、stt.(5)功能關(guān)系：安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為機械能；做負功，機械能轉(zhuǎn)化電

45、能(6)動能定理：W總mvmv.(7)能量守恒定律：能的轉(zhuǎn)化和守恒定律：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他的形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，而能的總量保持不變. 1電磁感應(yīng)中的圖象多在選擇題中出現(xiàn)，有時也在計算題中考查，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；(2)在計算題中考查學生的識圖能力電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流及磁場對導線的作用力隨時間的變化規(guī)律，可用圖象直觀地表現(xiàn)出來(如：It、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

46、； (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、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等(6)畫圖象或判斷圖象【例1】如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點接觸，構(gòu)成“V”字型導軌空間存在垂直于紙面的均勻磁場用力使MN向右勻速運動，從圖示位置開始計時，運動中MN始終與

47、bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸下列關(guān)于回路中電流i與時間t的關(guān)系圖線，可能正確的是()【審題突破】1.正確寫出回路中感應(yīng)電流i與時間t的函數(shù)關(guān)系式是解題的關(guān)鍵2解題思路(1)寫出金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢及整個回路電阻的表達式；(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出回路中的感應(yīng)電流，得到回路中電流i和時間t的關(guān)系式答案A解析金屬棒MN勻速向右切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBLv，設(shè)bac2，金屬棒單位長度的電阻為r，則整個回路的電阻為Rr(L2)r(1)L，再根據(jù)歐姆定律可得回路中的電流為i定值，故圖A正確1解答電磁感應(yīng)問題的“三個關(guān)注”：(1)關(guān)注初始時刻，如初始時刻感應(yīng)電

48、流是否為零，是正方向還是負方向(2)關(guān)注變化過程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個階段，這幾個階段是否和圖象變化相對應(yīng)(3)關(guān)注大小、方向的變化趨勢，看圖線斜率的大小、圖線的曲、直是否和物理過程對應(yīng)2圖象問題的思路與方法：(1)圖象選擇問題：求解物理圖象的選擇題可用“排除法”，即排除與題目要求相違背的圖象，留下正確圖象也可用“對照法”，即按照要求畫出正確的草圖，再與選項對照解決此類問題關(guān)鍵是把握圖象特點、分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過程的變化或物理狀態(tài)的變化 (2)圖象分析問題：定性分析物理圖象，要明確圖象中的橫軸與縱軸所代表的物理量，弄清圖象的物理意義，借助有關(guān)的物理概念、公式、不變量和定

49、律作出相應(yīng)判斷在有關(guān)物理圖象的定量計算時，要弄清圖象所揭示的物理規(guī)律及物理量間的函數(shù)關(guān)系，善于挖掘圖象中的隱含條件，明確有關(guān)圖象所包圍的面積、斜率，以及圖象的橫軸、縱軸的截距所表示的物理意義【變式訓練】1如圖(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示，已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是()答案C解析A選項中只有電流方向改變的瞬間，線圈cd間才會產(chǎn)生電壓，其他時間cd間電壓為零，不符合題意，故A選項錯誤通電線圈中產(chǎn)生的磁場Bki(k為比例系數(shù))；在另一線圈中的磁通量

50、BSkiS，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在另一線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢En，由圖(b)可知，|Ucd|不變，則|不變，故|不變，故選項B、D錯誤，C正確1電磁感應(yīng)中的動力學問題應(yīng)抓住的“兩個對象”：2電磁感應(yīng)中的動力學問題的解題策略：此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系、相互制約，解決問題前首先要建立“動電動”的思維順序，可概括為：(1)找準主動運動者，用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解感應(yīng)電動勢的大小和方向(2)根據(jù)等效電路圖，求解回路中電流的大小及方向(3)分析安培力對導體棒運動速度、加速度的影響，從推理得出對電路中的電流有什么影響，最后定性分析導體棒的最終運動情況(4)列牛頓第二定律或平衡方程

51、求解3電磁感應(yīng)中的動力學臨界問題【例2】如圖所示，在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌，導軌間距為L，長為3d，導軌平面與水平面的夾角為，在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向與導軌平面垂直質(zhì)量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運動，并一直勻速滑到導軌底端導體棒始終與導軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導軌間的電阻為R，其他部分的電阻均不計，重力加速度為g.求：(1)導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)；(2)導體棒勻速運動的速度大小v；(3)整個運動過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.【審題突破】關(guān)注：導體棒在有絕緣涂層段受摩擦力，而不受安培力，在無涂

52、層段不受摩擦力，而受安培力隱含條件，勻速運動意味著摩擦力與安培力相同答案(1)tan(2)(3)2mgdsin解析(1)在絕緣涂層上受力平衡mgsinmgcos解得tan(2)在光滑導軌上感應(yīng)電動勢EBLv感應(yīng)電流I安培力F安BIL受力平衡F安mgsin解得v(3)摩擦生熱Q摩mgdcos由能量守恒定律得3mgdsinQQ摩mv2解得Q2mgdsin破解電磁感應(yīng)的動力學問題的思路(1)明確題目中給出的情景和運動過程的關(guān)鍵狀態(tài)(2)明確等效電源，畫出等效電路，分析電路并列方程(3)確定研究對象，進行受力分析，畫出力的受力示意圖(4)寫出安培力的表達式，抓住關(guān)鍵狀態(tài)列出平衡條件或牛頓第二定律方程(

53、5)確定研究過程，分析研究對象的加速度、速度、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流、安培力等的變化情況【變式訓練】2如圖(a)所示，平行長直導軌MN、PQ水平放置，兩導軌間距L0.5 m，導軌左端M、P間接有一阻值R0.2 的定值電阻，導體棒ab的質(zhì)量m0.1 kg，與導軌間的動摩擦因數(shù)0.1，導體棒垂直于導軌放在距離左端為d1.0 m處，導軌和導體棒始終接觸良好，電阻均忽略不計整個裝置處在范圍足夠大的勻強磁場中，t0時刻，磁場方向豎直向下，此后，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化如圖(b)所示，不計感應(yīng)電流磁場的影響取重力加速度g10 m/s2.(1)求t0時棒所受到的安培力F0；(2)分析前3 s時間內(nèi)導體棒的運動情況并求前3 s內(nèi)棒所受的摩擦力f隨時間t變化的關(guān)系式；(3)若t3 s時，突然使ab棒獲得向右的速度v08 m/s，同