1、专题四 电路和电磁感应,专题复习研究 本专题考纲有6个级考点分别是欧姆定律,电源的电动势和内阻,闭合电路的欧姆定律,法拉第电磁感应定律,楞次定律,理想变压器。9个级考点分别是电阻定律,电阻的串联、并联,电功率、焦耳定律,电磁感应现象,磁通量,自感、涡流,交变电流、交变电流的图象,正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值,远距离输电。 近五年高考命题点主要集中在:1.理想变压器、远距离输电问题(4次)。2.电磁感应中的图象问题(4次)。3.电磁感应中的综合问题(7次)。主要以选择题的形式考查。 通过考题和考点的对照来看,命题者特别重视对级考点的考查。命题点集中在利用级考点解决生活中的实际问题,考查
2、学生对知识的理解和应用以及提取信息加工信息的能力。,复习备考时要特别注意对级考点相关知识的学习,尤其是电磁感应中的图象及电磁感应中的路和场、力和运动、功和能的问题。电磁感应中的能量问题最近几年几乎没有考查,但备考的过程中也不能忽视,第1讲 恒定电流和交变电流,-7-,网络构建,要点必备,-8-,网络构建,要点必备,1.闭合电路欧姆定律 (1)闭合电路的欧姆定律: 。 (2)路端电压与电流的关系: 。 (3)路端电压与负载的关系:,路端电压随外电阻的增大而增大,随外电阻的减小而减小。 2.正弦式交变电流的“四值” (1)最大值Em= 。 (2)瞬时值e= 。(从中性面开始计时) (3)有效值:正
3、弦式交变电流的有效值 ;非正弦式交变电流的有效值必须根据电流的 ,用等效的思想来求解。 (4)半个周期内的平均值: = ,常用来计算通过电路的电荷量。,U=E-Ir,NBS,NBSsin t,热效应,-9-,网络构建,要点必备,P出,-10-,1,2,3,4,1.(2016全国卷)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( ),考点定位:闭合电路的欧姆定律、电容器 命题能力点:侧重考查理解能力 物理学科素养点:科学思维 解题思路与方法:解题关键是要搞清
4、电路的结构,画出等效电路图,搞清电容器两端的电压等于哪个电阻两端的电压,然后根据Q=CU求解电容器所带的电荷量。,C,-11-,1,2,3,4,解析 S断开时等效电路图如图甲所示。,-12-,1,2,3,4,2.(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ,A为理想交流电流表,U为正弦式交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为( ) A.2 B.3 C.4 D.5 考点定位:理想变压器、欧姆定律 命题能力点:侧重考查理解能力和分析综合能力 物理学科素养点
5、:科学思维 解题思路与方法:本题主要考查变压器、闭合电路欧姆定律。解决这类问题的关键是掌握变压器的构造和原理,对于变压器需要掌握公式 ,并能熟练运用。,B,-13-,1,2,3,4,-14-,1,2,3,4,3. (多选)(2016全国卷)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( ) A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19 考点定位:理想变压器、电功率 命题能力点:侧重考查理解能力 物理学科素养点:科学思维 解题思路
6、与方法:对于变压器需要掌握公式 ,知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率,理想变压器是理想化模型:一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象。,AD,-15-,1,2,3,4,-16-,1,2,3,4,4.(2018全国卷)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u0,周期均为T,如图所示。则Q方Q正等于( ),考点定位:交变电流的图象、正弦交变电流的有效值、焦耳定律。 命题能力点:侧重考查理解能力 物理学科素养点:科学思维 误区警示:一是误把方波交变电流视为正弦交变电流;二是误认为在一个周
7、期T内产生的热量与电压有效值成正比。,D,-17-,1,2,3,4,-18-,1,2,3,4,【命题规律研究及预测】 分析近五年的高考试题可以看出,高考命题点主要集中在:理想变压器、闭合电路的欧姆定律、欧姆定律,考查的元件有电容器、二极管和电阻等。侧重理解能力和分析综合能力。主要以选择题的形式考查。 在2019年的备考中要尤其重视理想变压器、闭合电路的欧姆定律。,-19-,考点一,考点二,直流电路的分析与计算 题型1 直流电路及其动态分析(M) 规律方法 直流电路动态分析的3种常用方法 方法1:程序法,方法2:结论法“串反并同” “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
8、电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。 “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)。,-20-,考点一,考点二,方法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。,-21-,考点一,考点二,【典例1】(2018重庆期末抽测)如图所示,电源电动势E,内电阻恒为r,R是定值电阻,热敏电阻RT的阻值随温度降低而增大,C是平行板电容器。闭合开关S,带电液滴刚好静止在C内。在温度降低的过程中,分别用I、U1、U2和U3表示电流表、电压表1、电压表2和电压表3示数变化量的绝对值。关
9、于该电路工作状态的变化,下列说法正确的是( ),D,-22-,考点一,考点二,-23-,考点一,考点二,1.(2018吉林长春八中模拟)如图所示,平行金属板中带电质点P处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则( ) A.质点P将向上运动 B.电流表读数减小 C.电压表读数减小 D.R3上消耗的功率逐渐增大,C,-24-,考点一,考点二,解析 由图可知,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联,再由R1串连接在电源两端;电容器与R3并联;当滑片向b移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小;由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大;路端电压减小,同
10、时R1两端的电压也增大;故并联部分的电压减小;由欧姆定律可知流过R3的电流减小,则流过R2、R4的电流增大,故电流表示数增大;故B错误;因并联部分电压减小,而R2中电压增大,故电压表示数减小,故C正确;因R3两端的电压减小,由公式 可知,R3上消耗的功率减小;故D错误;因电容器两端电压减小,故电荷受到的向上电场力减小,则重力大于电场力,电荷向下运动,故A错误;故选C。,-25-,考点一,考点二,2.(2018陕西西安一中一模)电路如图所示,电源的电动势为E、内阻为r,与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是( ) A.电压表读数增大,电流表读
11、数减小 B.电压表读数减小,电流表读数增大 C.R1的电功率减小 D.电源的输出功率增大,C,解析 据题意,滑动变阻器阻值变大,则干路电流减小,且内电压减小,由U=E-Ir可知路端电压增大,即电压表示数增大;因路端电压增大,R1两端的电压减小,故并联部分电压增大,由欧姆定律可知电流表示数增大,选项A、B错误;电路中总电流减小,所以定值电阻R1的电功率减小,选项C正确;因不知内外电阻的大小关系,所以不能确定电源的输出功率如何变化,选项D错误。,-26-,考点一,考点二,题型2 闭合电路的图象问题(L) 规律方法 闭合电路中几种常见图象的比较,-27-,考点一,考点二,-28-,考点一,考点二,-
12、29-,考点一,考点二,【典例2】(多选)如图所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则( ) A.R1接在电源上时,电源的效率高 B.R2接在电源上时,电源的效率高 C.R2接在电源上时,电源的输出功率大 D.电源的输出功率一样大 思维点拨电源U-I图线与电阻的U-I图线的交点,表示电阻接在该电源上时的工作状态,可读出电阻两端的电压和电流,算出电源的输出功率,进而比较大小。电源的总功率为P=EI,根据电流的大小即可进行比较,电源的效率等于电源输出功率与电源总功率的百分比。根据效率的定义,找出效率与
13、电源路端电压的关系,由图读出路端电压,就能求出效率。,AC,-30-,考点一,考点二,解析 电源的效率 ,当I相同时,UBUC,故R1接在电源上时,电源的效率高,A正确、B错误;将电阻接在电源上,电阻的U-I图象与电源两端电压与电流关系图象的交点,表示将这个电阻接到此电源上时电源的输出电压和电流,从图象中只可看出电流的数值,由于图线的斜率等于电阻的阻值,由图象可知,R2与电源的内阻相等,所以R2接在电源上时,电源的输出功率大,C正确、D错误。,-31-,考点一,考点二,3.(2018江西仿真模拟)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图
14、线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为a、b。由图可知a、b的值分别为( ),A,-32-,考点一,考点二,4.(多选)(2018湖南长沙雅礼中学二模)在如图甲所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关S,在滑动变阻器的滑动触头P滑动的过程中,四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法正确的是( )A.图线a表示的是电压表V1的示数的变化情况 B.图线c表示的是电压表V2的示数的变化情况 C.此过程中电压表V1示数的变化量U1和电流表A示数的变化量I
15、的比值的绝对值变大 D.此过程中电压表V3示数的变化量U3和电流表A示数的变化量I的比值的绝对值不变,BD,-33-,考点一,考点二,-34-,考点一,考点二,交变电流的分析与计算 题型1 交变电流的产生及四值(L) 方法技巧 解决交变电流的问题要注意以下几点 1.理解几个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势及感应电流方向的特点。 (1)与中性面重合时,SB,最大, =0,e=0,i=0,电流方向将发生改变。 (2)与中性面垂直时,SB,=0, 最大,e最大,i最大,电流方向不变。 2.区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值。 3.确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运
16、用直流电路的规律处理交流电路中的有关问题。,-35-,考点一,考点二,4.交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 (1)确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图象或由公式Em=nBS求出相应峰值,其中= =2f=2n。 (2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。 若线圈从中性面开始计时,则e-t图象为正弦函数,e=Emsin t; 若线圈从垂直中性面开始计时,则e-t图象为余弦函数,e=Emcos t。,-36-,考点一,考点二,【典例3】(2018天津实验中学模拟)如图甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO以恒定的角速度转动。当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产
17、生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化,则在 时刻( )A.线圈中的电流最大 B.穿过线圈的磁通量为零 C.线圈所受的安培力为零 D.穿过线圈磁通量的变化率最大,C,-37-,考点一,考点二,-38-,考点一,考点二,5.(多选)(2018河南中原名校四模)如图甲为小型交流发电机的原理图,发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO匀速转动,从t=0时刻开始,通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示,已知线圈的匝数n=50,线圈的电阻r=5 ,线圈与外电路连接的定值电阻R=45 ,电压表为理想交流电表。则下列判断正确的是( )A.线圈转动的周期为6.28 s B.t=0时刻线圈平
18、面与磁感线平行 C.线圈转动过程中产生的最大电动势为 D.电压表的示数为,BD,-39-,考点一,考点二,-40-,考点一,考点二,6.(2018安徽安庆二模)小型手摇发电机线圈共有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,磁感应强度大小为B,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,该发电机外接负载电阻,则( )A.当线圈处于中性面位置时磁通量的变化率最大 B.线圈从中性面位置转过180过程中,线圈中磁通量的变化量为零 C.线圈转动过程中电动势的有效值为 D.线圈转动过程中电动势的最大值为2NE0,D,
19、-41-,考点一,考点二,解析 当线圈处于中性面位置时磁通量最大,磁通量的变化率为零,选项A错误;线圈从中性面位置转过180过程中,线圈中磁通量的变化量为2BS,选项B错误;矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为E0,所以矩形线圈产生的感应电动势的最大值是2NE0,根据正弦交变电流电动势最大值与有效值的关系得,发电机输出电压有效值 ,则选项C错误,D正确。,-42-,考点一,考点二,题型2 理想变压器、远距离输电问题 解题策略 策略1:明确交流电源、用电器、原线圈、副线圈及负载的串并联情况。 策略2:分清涉及理想变压器动态分析的两类情况。 1.负载电阻不变,讨论变压器原、副线圈两端
20、的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况。 2.匝数比不变,讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况。 3.不论哪种情况,要注意两点:(1)根据题意分清变量和不变量;(2)弄清“谁决定谁”的制约关系。对电压而言,输入决定输出;对电流、电功(率)而言,输出决定输入。,-43-,考点一,考点二,【典例4】 (2018天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的 ,则( ),思维点拨根据公式Em=nBS分
21、析电动机产生的交变电流的最大值以及有效值、频率的变化情况;根据 判断原副线圈中电流、电压的变化情况,根据副线圈中功率的变化判断原线圈中功率的变化。,B,-44-,考点一,考点二,-45-,考点一,考点二,方法技巧本题考查了交流电最大值、有效值、频率、变压器等;需要知道交流电路中电表的示数为有效值,在理想变压器中,恒有 ,副线圈消耗的功率决定了原线圈的输入功率。,-46-,考点一,考点二,7.(多选)(2018山东青岛二模)如图所示为某小型电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率为20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为110,电流表的示数为1 A,输电
22、线的总电阻为10 ,则下列说法正确的是( )A.采用高压输电可以增大输电线中的电流 B.升压变压器的输出电压U2=2 000 V C.用户获得的功率为19 kW D.将P下移,用户获得的电压将增大,BC,-47-,考点一,考点二,-48-,考点一,考点二,8.(2018福建龙岩质检)如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的白炽灯泡a、b和c,灯泡a、b、c规格相同,当原线圈输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,三只灯泡均能正常发光,下列说法正确的是( ) A.原、副线圈匝数比为101 B.此时a灯和b灯的电流比为29 C.此时a灯和b灯的电功率之比为19 D.此时a灯和b灯的电阻比为91,B,-49-,考点一,考点二,-50-,考点一,考点二,9.(2018江苏卷)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,
