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- 2021-05-22 发布
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专题六 电路和电磁感应
高考领航
真题剖析
备考跨越
高考领航
过真题
做笔记
真题在线
1.
(2018·
全国
Ⅲ
卷
,16)
一电阻接到方波交流电源上
,
在一个周期内产生的热量为
Q
方
;
若该电阻接到正弦交流电源上
,
在一个周期内产生的热量为
Q
正
.
该电阻上电压的峰值均为
u
0
,
周期均为
T,
如图所示
.
则
Q
方
∶
Q
正
等于
(
)
D
内容排查:
交变电流的图像□
交变电流有效值的求法□
焦耳定律和欧姆定律□
心得笔记:
2
.(2018·
江苏卷
,2)
采用
220 kV
高压向远方的城市输电
.
当输送功率一定时
,
为使输电线上损耗的功率减小为原来的
,
输电电压应变为
(
)
A.55 kV B.110 kV
C.440 kV D.880 kV
C
内容排查:
输电电压与输电电流的关系□
输电线上损失的功率□
心得笔记
:
3.
(2018·
全国
Ⅰ
卷
,19)(
多选
)
如图
,
两个线圈绕在同一根铁芯上
,
其中一线圈通过开关与电源连接
,
另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路
.
将一小磁针悬挂在直导线正上方
,
开关未闭合时小磁针处于静止状态
.
下列说法正确的是
(
)
A.
开关闭合后的瞬间
,
小磁针的
N
极朝垂直纸面向里的方向转动
B.
开关闭合并保持一段时间后
,
小磁针的
N
极指向垂直纸面向里的方向
C.
开关闭合并保持一段时间后
,
小磁针的
N
极指向垂直纸面向外的方向
D.
开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间
,
小磁针的
N
极朝垂直纸面向外的方向转动
AD
解析
:
根据安培定则
,
开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场
.
根据楞次定律
,
直导线上将产生由南向北的电流
,
根据安培定则
,
直导线上方的磁场垂直纸面向里
,
故小磁针的
N
极朝垂直纸面向里的方向转动
,A
正确
;
开关闭合并保持一段时间后
,
直导线上没有感应电流
,
故小磁针的
N
极指北
,B,C
错误
;
开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间
,
根据楞次定律
,
直导线上将产生由北向南的电流
,
这时直导线上方的磁场垂直纸面向外
,
故小磁针
N
极朝垂直纸面向外的方向转动
,D
正确
.
内容排查:
楞次定律□
安培定则□
心得笔记
:
4.
(2018·
全国
Ⅲ
卷
,20)(
多选
)
如图
(a),
在同一平面内固定有一长直导线
PQ
和一导线框
R,R
在
PQ
的右侧
.
导线
PQ
中通有正弦交流电
i,i
的变化如图
(b)
所示
,
规定从
Q
到
P
为电流正方向
.
导线框
R
中的感应电动势
(
)
AC
内容排查:
楞次定律□
法拉第电磁感应定律□
心得笔记
:
5.
(2017·
全国
Ⅰ
卷
,18)
扫描隧道显微镜
(STM)
可用来探测样品表面原子尺度上的形貌
.
为了有效隔离外界振动对
STM
的扰动
,
在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板
,
并施加磁场来快速衰减其微小振动
,
如图所示
.
无扰动时
,
按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场
;
出现扰动后
,
对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是
(
)
A
解析
:
紫铜薄板上下振动时
,
方案
B,C,D
中穿过薄板的磁通量不发生变化
,
没有感应电流产生
;
方案
A
中
,
无论是上下还是左右振动
,
薄板中的磁通量都会发生变化
,
产生的感应电流会阻碍紫铜薄板上下及其左右振动
,
达到衰减的效果
,
选项
A
正确
.
内容排查:
感应电流产生的条件□
楞次定律的推论□
心得笔记
:
真题剖析
析真题 得技法
高考题源
题图示例
核心点拨
技法提炼
2018
全国
Ⅲ
卷
,16
(
交变电流的有 效值
)
根据电流的热效应求有效值
复习直流电路把握以下几点
:
1.
区分两个量
:
电压和电动势
.
2016
全国
Ⅰ
卷
,16
(
变压器问题
)
变压器的原副线圈的电压比等于匝数比
,
输出功率决定输入功率
2.
牢记两种图线
:
导体的伏安特性曲线和电源的
U-I
图线
;
四个定律
:
电阻定律、两个欧姆定律、焦耳定律
;
五种功率
:
电功率、热功率、电源的输出功率、电源消耗的电功率、电源的总功率
.
2016
全国
Ⅱ
卷
,17
(
含容电路的分析
与计算
)
分别画出开关闭合前后的等效电路图
,
然后根据串并联电路的规律进行分析计算
3.
利用程序法和结论法
(
并同串反
)
快速分析直流电路的动态问题
.
4.
遇到难题画等效电路图
,
闭合电路欧姆定律来解决
.
复习交流电路把握以下几点
:
2018
全国
Ⅰ
卷
,17
(
法拉第电磁感应
定律的应用
)
电磁感应现象中电荷量的表达式
q=
1.
牢记交流电的四值
:
最大值
(
电容器的击
穿电压
)
、有效值
(
电
功、电功率、电热、
电气设备“铭牌”保
险丝熔断电流
)
、瞬
时值
(
计算线圈某时
刻受力
)
、平均值
(
电
荷量
).
2018
全国
Ⅰ
卷
,19
(
楞次定律
)
根据楞次定律判断感应电流方向
,
根据安培定则判断电流周围的磁场方向
2.
理解变压器的制
约关系
:
电压与匝数成正比、电流与匝数成反比
(
限于一个副线圈
)
、输出功率决定输入功率
.
2018
全国
Ⅱ
卷
,18
(
电磁感应
的图像问题
)
根据楞次定律判断感应电流的方向
,
根据
E=
BLv
求感应电动势的大小
3.
电能的输送
:
画出输送电路图
,
把握两个变压器
(
升压变压器、降压变压器
)
、三个回路
(
发电站回路、输送回路、用户回路
)
之间电流、电压、功率的关系
.
复习电磁感应时注意
:
1.
牢记两个定律
:
楞次定律
(
右手定则
)
和法拉第电磁感应定律
.
2018
江苏卷
,9
(
电磁感应中的
力学问题及能量
问题的综合应用
)
根据牛顿第二定律分析杆的运动情况
,
根据能量守恒定律分析总热量
2.
熟记三个公式
:E=
Blv
和
E=
I(R+r),E
=n .
3.
导体棒的最终状态一般是匀速直线运动
,
由平衡条件列式求解
v,
求导体棒变速运动时某时刻的加速度
,
分析受力勿忘安培力
,
由牛顿第二定律列式求解
.
第
1
讲 恒定电流和交变电流
考向一 直流电路的分析
【
典例
1】
(2018·
四川绵阳二诊
)
如图所示
,
闭合开关
S,
将滑动变阻器
R
的滑片向右滑动的过程中
(
)
A.
电流表
A
1
的示数变小
B.
电流表
A
2
的示数变小
C.
电压表
V
的示数变小
D.
电阻
R
1
的电功率变大
A
解析
:
当滑动变阻器
R
的滑片向右滑动的过程中
,
滑动变阻器接入电路的电阻变大
,
电路总电阻变大
,
根据闭合电路的欧姆定律可知
,
干路电流变小
,
即电流表
A
1
的示数变小
,
故
A
正确
;
由于干路电流变小
,
根据
U
外
=E-
Ir
可知外电路两端的电压变大
,
电阻
R
1
两端的电压
U
1
=IR
1
变小
,
则并联部分电路两端的电压变大
,
即电压表
V
的示数变大
,
通过电阻
R
2
的电流变大
,
即电流表
A
2
的示数变大
,
故
B,C
错误
;
根据
P
1
=I
2
R
1
可知
,
电阻
R
1
不变
,
通过
R
1
的电流变小
,
则电阻
R
1
的电功率变小
,
故
D
错误
.
【
拓展变式
】
在“典例
1”
中
,
当滑动变阻器
R
向右滑动的过程中
,
电压表的变化量
ΔU
与电流表
A
1
的变化量
ΔI
1
的比值
(
)
A.
一直变小
B.
一直变大
C.
保持不变
D.
先变小后变大
C
解析
:
根据闭合电路欧姆定律得
E=U+I
1
(R
1
+r),
变式得
U=E-I
1
(R
1
+r),
即
U
-
I
1
关系图象中
,
图线斜率
k=R
1
+r,
则
=R
1
+r,
故保持不变
,
选项
C
正确
.
规律总结
直流电路动态分析的
3
种常用方法
(1)
程序法
遵循“局部
—
整体
—
部分”的思路
,
按以下步骤分析
:
(2)
结论法
——“
串反并同”
①“串反”
:
指某一电阻增大
(
减小
)
时
,
与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小
(
增大
).②“
并同”
:
指某一电阻增大
(
减小
)
时
,
与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大
(
减小
).
(3)
极限法
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题
,
可将变阻器的滑片分别滑至两个极端
,
使电阻最大或电阻为零去讨论
.
【预测练1】
(2018·上海嘉定区二模)
如图所示电路中,电源E的电动势为 3.2 V,电阻R的阻值为30 Ω,小灯泡L的额定电压为3.0 V,额定功率为4.5 W.当开关S接位置1时,电压表的读数为3 V,那么当开关S接到位置2时,小灯泡L ( )
A.比正常发光略亮
B.正常发光
C.有可能被烧坏
D.很暗,甚至不亮
D
【
预测练
2】
(2018·
四川成都模拟
)
如图所示
,
直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管
(
正向电阻为
0,
反向电阻为∞
)
连接
,
电源负极接地
.
开始时电容器不带电
,
闭合开关
S,
稳定后
,
一带电油滴恰能静止在电容器中
P
点
.
在开关
S
保持接通的状态下
,
下列说法正确的是
(
)
A.
当滑动变阻器的滑片向下滑动时
,
电源两端的电压不变
B.
当电容器的上极板向上移动时
,
带电油滴会向下运动
C.
当电容器的下极板向下移动时
,P
点的电势不变
D.
当电容器的下极板向左移动时
,
油滴的电势能会减小
D
考向二 交变电流的产生和描述
【
典例
2】
(2018·
北京门头沟区二模
)
一交流电路如图
(
甲
)
所示
,
电阻
R=10 Ω.
交流电源输出的电压
u
随时间
t
变化的图线如图
(
乙
)
所示
,
闭合开关
S
后
(
)
A.
电流表的示数为
1.4 A
B.
电阻
R
消耗的电功率为
14 W
C.
电路中电流的频率为
100 Hz
D.
电路中电流瞬时值的表达式为
i= sin 100πt(A)
D
规律总结
1.
交变电流的四值
2.
解决交变电流的问题要注意以下几点
(1)
电流方向的改变
:
线圈通过中性面时
,
电流方向发生改变
,
一个周期内线圈两次通过中性面
,
因此电流的方向改变两次
.
(2)
最大值
E
m
与转轴位置无关
,
与线圈形状无关
.
(3)
交变电流图像的五个确定
.
①
交变电流的最大值
(
峰值
);
②
不同时刻交变电流的瞬时值
;
③
周期
T
(
频率
f=
)
;
④
中性面对应的时刻
;
⑤
交变电流方向改变时对应的时刻
.
【
预测练
3】
(2018·
贵州贵阳二模
)
在匀强磁场中
,
一个
150
匝的闭合矩形金属线圈
,
绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动
,
穿过该线圈的磁通量随时间变化规律如图所示
.
设线圈总电阻为
2 Ω,
则
(
)
A.t
=0
时
,
线圈平面与磁感线方向垂直
B.t
=1 s
时
,
线圈中的电流改变方向
C.t
=2 s
时
,
线圈中磁通量的变化率为零
D.
在
2 s
内
,
线圈产生的热量为
18π
2
J
D
【预测练4】
(2018·成都模拟)
如图所示,一矩形线圈面积为S,匝数为N,总电阻为r,绕其垂直于磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动,匀强磁场只分布于OO′的左侧区域,磁感应强度为B,外接电阻为R,从图示位置转180
°
的过程中,下列说法正确的是( )
B
考向三 理想变压器和远距离输电问题
D
审题突破
规律总结
1.
明确理想变压器各物理量的制约关系
(1)
输入功率由输出功率决定
,
即
P
入
=P
出
;
(4)输出功率由负载决定,即P
出
=P
负总
=P
负1
+P
负2
…
2.
掌握远距离输电的两种损耗
(1)
电压损耗
:
输电线上的电阻导致的电压损耗
,U
R
=U
2
-U
3
=I
R
R.
【
预测练
5】
(2018·
河北石家庄一模
)
如图所示
,
理想变压器三个线圈的匝数比
n
1
∶n
2
∶n
3
=10∶5∶1,
其中匝数为
n
1
的原线圈接到
220 V
的交流电源上
,
匝数为
n
2
和
n
3
的两个副线圈分别与电阻
R
2
,R
3
组成闭合回路
.
已知通过电阻
R
3
的电流
I
3
=2 A,
电阻
R
2
=110 Ω,
则通过电阻
R
2
的电流
I
2
和通过原线圈的电流
I
1
分别是
(
)
A.10 A,12 A B.10 A,20 A
C.1 A,0.7 A D.1 A,3 A
C
【
预测练
6】
(2018·
山东青岛二模
)
如图为远距离输电示意图
,n
1
,n
2
和
,n
3
,n
4
分别是升、降压变压器的原、副线圈的匝数
,
已知发电机的输出电压一定
.
用电高峰时
,
某同学发现当他家的大功率电器开启后
,
家中的白炽灯变暗
.
下列说法正确的是
(
)
A.
该同学家开启大功率电器后
,
输电线上损失的功率减小
B.
若减小降压变压器原线圈
n
3
的匝数
,
可能会使白炽灯正常发光
C.
若减小降压变压器副线圈
n
4
的匝数
,
可能会使白炽灯正常发光
D.
若减小升压变压器副线圈
n
2
的匝数
,
可能会使白炽灯正常发光
B
备考跨越
构网络 练培优
网络构建
培优精练
【
培优练
1】
(2018·
上海二模
)
如图所示
,
直线
A
为某电源的
U
-
I
图线
,
曲线
B
为标识不清的小灯泡
L
1
的
U
-
I
图线
,
将
L
1
与该电源组成闭合电路时
,L
1
恰好能正常发光
.
若将相同材料制成的标有“
3 V,20 W”
的灯泡
L
2
与该电源组成闭合电路
,
下列说法中正确的是
(
)
A.
电源的内阻为
Ω
B.
把灯泡
L
1
换成
L
2
,L
2
可能正常发光
C.
把灯泡
L
1
换成
L
2
,
电源的输出功率可能相等
D.
把灯泡
L
1
换成
L
2
,
电源的输出功率一定变小
C
【
培优练
2】
(2018·
安徽宣城二模
)
图
(
甲
)
为小型旋转电枢交流发电机的原理图
,
其矩形线圈在磁感应强度为
B
的匀强磁场中
,
绕垂直于磁场方向的固定轴
OO′(OO′
沿水平方向
)
匀速转动
,
线圈电阻不计
,
线圈的两端经集流环和电刷与电阻
R=10 Ω
连接
,
与电阻
R
并联的交流电压表为理想电压表
,
示数是
10 V.
图
(
乙
)
是矩形线圈中磁通量
Φ
随时间
t
变化的图像
.
则
(
)
C
【
培优练
3】
(2018·
北京卷
,23)
如图
1
所示
,
用电动势为
E
、内阻为
r
的电源
,
向滑动变阻器
R
供电
,
改变变阻器
R
的阻值
,
路端电压
U
与电流
I
均随之变化
.
(1)
以
U
为纵坐标
,I
为横坐标
,
在图
2
中画出变阻器阻值
R
变化过程中
U-I
图像的示意图
,
并说明
U-I
图像与两坐标轴交点的物理意义
.
解析
:
(1)
变阻器的电阻
R
变化时
,
其
U
随
I
增大而减小
,
且遵循
U=E-
Ir
,
则
U
-
I
图像如图所示
.
图像与纵轴交点的横坐标电流值为零
,
由
U=E-
Ir
=E,
因此与纵轴交点的纵坐标的值为电源电动势
;
图像与横轴交点的纵坐标电压值为零
,
由
U=E-
Ir
=0,
因此与横轴交点的横坐标值为短路电流
,I
短
= .
答案
:
见解析
(2)①
请在图
2
画好的
U-I
关系图线上任取一点
,
画出带网格的图形
,
以其面积表示此时电源的输出功率
;
②
请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件
.
解析:
(2)①在画好的U
-
I关系图线上任取一点,其坐标值U和I的乘积即为此时电源的输出功率P,因此可画出如图所示的带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率.
答案
:
见解析
(3)
请写出电源电动势定义式
,
并结合能量守恒定律证明
:
电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和
.
答案
:
见解析
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