【步步高】2016版高考物理(全國(guó)通用)專題六電磁感應(yīng)和電路第2講 直流電路和交流電路

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1、專題六 電磁感應(yīng)和電路 高考題型1直流電路的動(dòng)態(tài)分析高考題型2交流電的產(chǎn)生和描述高考題型3變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題高考題型4交變電流的綜合問(wèn)題分析 欄目索引 高考題型1直流電路的動(dòng)態(tài)分析解題方略1純電阻電路和非純電阻電路的電功、電功率的比較 (2)非純電阻電路：電功WUIt，電功率PUI，電熱QI2Rt，電熱功率P熱I2R，電功率大于電熱功率，即WQ，故求電功、電功率只能用WUIt、PUI，求電熱、電熱功率只能用QI2Rt、P熱I2R.2電源的功率和效率(1)電源的幾個(gè)功率電源的總功率：P總EI 電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2r電源的輸出功率：P出UIP總P內(nèi)3直流電路動(dòng)態(tài)分析方法(1)程序法：基

2、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“并同串反”“并同”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，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)“串反”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，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) 例1如圖1所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，則()A電壓表讀數(shù)減小B電流表讀數(shù)減小C質(zhì)點(diǎn)P將向上

3、運(yùn)動(dòng)DR4上消耗的功率逐漸增大圖1 解析滑片向b端移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻減小，則總電阻減小，總電流增大，則內(nèi)電壓增大，由閉合電路歐姆定律可知路端電壓減小，R1兩端的電壓增大，并聯(lián)部分電壓減小，即R2與R4串聯(lián)電路兩端的電壓減?。灰虿⒙?lián)部分電壓減小，則R3中的電流減小，而干路電流增大，故電流表中的電流增大，故B錯(cuò)誤；而由于電流表示數(shù)增大，由歐姆定律可知R2兩端的電壓增大，故R4兩端的電壓減小，電壓表示數(shù)減小，故A正確； 電容器兩端的電壓減小，質(zhì)點(diǎn)所受電場(chǎng)力減小，則質(zhì)點(diǎn)將向下移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；將R4之外的其他部分等效為電源的內(nèi)電阻，則由電源的輸出功率可知，當(dāng)內(nèi)、外電阻相等時(shí)，輸出功率最大，因不明

4、確電阻的大小關(guān)系，故R4上消耗的功率可能先增加后減小，故D錯(cuò)誤答案A 預(yù)測(cè)1如圖2所示電路中，L1、L2為兩只完全相同、阻值恒定的燈泡，R為光敏電阻(光照越強(qiáng)，阻值越小)閉合開關(guān)S后，隨著光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)()A兩只燈泡均逐漸變暗B兩只燈泡均逐漸變亮C電源內(nèi)電路消耗的功率逐漸增大D光敏電阻R和燈泡L1消耗的總功率逐漸增大圖2 解析當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，電路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可得，電路中總電流增大，則L2燈逐漸變亮由UEIr可知，路端電壓減小，L2燈的電壓增大，則R兩端的電壓減小，故L1燈逐漸變暗，故A、B錯(cuò)誤；總電流增大，由PI2r知電源內(nèi)電路消耗功率逐漸增大，故C正確

5、； 將L2燈看成電源內(nèi)電路的一部分，光敏電阻R和燈泡L1消耗的總功率是等效電源的輸出功率，由于等效電源的內(nèi)阻大于外電阻，所以當(dāng)光敏電阻的阻值減小，外電阻減小時(shí)，等效電源的內(nèi)、外電阻的差加大，輸出功率減小，則光敏電阻R和燈泡L1消耗的總功率逐漸減小，故D錯(cuò)誤答案C 預(yù)測(cè)2某溫控電路的原理圖如圖3所示，RM是負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻，R是滑動(dòng)變阻器，某種儀器要求在1527 的環(huán)境中工作當(dāng)環(huán)境溫度偏高或偏低時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)降溫或升溫設(shè)備下列說(shuō)法中正確的是()A環(huán)境溫度降低，RM的阻值減小B環(huán)境溫度升高，Uab變大C滑片P向下移動(dòng)時(shí)，Uab變大D調(diào)節(jié)滑片P能改變升溫和降溫設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的臨界溫度圖3

6、解析RM是半導(dǎo)體熱敏電阻，環(huán)境溫度降低時(shí)，RM的阻值增大，故A錯(cuò)誤；環(huán)境溫度升高時(shí)，RM的阻值減小，根據(jù)串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比，可知Uab變小，故B錯(cuò)誤；滑片P向下移動(dòng)時(shí)，R增大，總電流減小，則Uab變小，故C錯(cuò)誤；調(diào)節(jié)滑片P時(shí)，可改變Uab，從而改變升溫和降溫設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的臨界溫度，故D正確答案D 高考題型2交流電的產(chǎn)生和描述解題方略1線圈通過(guò)中性面時(shí)的特點(diǎn)(1)穿過(guò)線圈的磁通量最大；(2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；(3)線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)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(shí)值eNBSsin t.計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間、線圈某時(shí)刻

7、的受力情況 例2如圖4所示，邊長(zhǎng)L0.2 m的正方形線圈abcd，其匝數(shù)n10，總電阻r2 ，外電路的電阻R8 ，ab邊的中點(diǎn)和cd邊的中點(diǎn)的連線OO恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T，若線圈從圖示位置開始計(jì)時(shí)，以角速度2 rad/s繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)則以下判斷中正確的是()圖4 答案C 預(yù)測(cè)3(多選) 如圖5所示，一矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)沿著OO從上向下觀察，線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)已知線圈匝數(shù)為n，總電阻為r，ab邊長(zhǎng)為l1，ad邊長(zhǎng)為l2，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，外電阻阻值為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下列判斷正確的是()圖5 在圖示位

8、置穿過(guò)線圈的磁通量為0，但磁通量變化率最大，故C正確，D錯(cuò)誤答案ABC 圖6 解析由圖可知，該交流電的周期為0.02 s，故交流電壓的頻率f50 Hz，故A正確，B錯(cuò)誤；答案B 預(yù)測(cè)5一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖7甲所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5 ，現(xiàn)外接一只電阻為105 的燈泡，如圖乙所示，則()A電路中的電流方向每秒鐘改變50次B電壓表 的示數(shù)為220 VC燈泡實(shí)際消耗的功率為440 WD發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為20 J圖7 答案D 1理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入P出高考題型3變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題解題方略 2理想變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況(1)

9、負(fù)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(fù)載電阻的變化情況不論哪種情況，要注意兩點(diǎn)：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰(shuí)決定誰(shuí)”的制約關(guān)系對(duì)電壓而言，輸入決定輸出；對(duì)電流、電功(率)而言，輸出決定輸入 例3(2015新課標(biāo)全國(guó) 16) 一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3 1，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8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()圖8 答案A 預(yù)測(cè)6(多選)

10、如圖9為模擬遠(yuǎn)距離輸電電路，兩理想變壓器的線圈匝數(shù)n1n4n2n3，A1、A2、A3為相同的理想交流電流表，當(dāng)a、b端接入低壓交流電源時(shí)，則()AA1、A3的示數(shù)相等BA1、A2的示數(shù)相等CA1的示數(shù)大于A2的示數(shù)DA2的示數(shù)大于A3的示數(shù)圖9 答案AC 預(yù)測(cè)7如圖10所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10 1，輸入電壓u311 sin (100t) V，L1和L2燈泡都正常發(fā)光，兩電表可視為理想交流電表則()A該交流電的頻率為100 HzB電壓表的示數(shù)為31.1 VC若將變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，則電流表的示數(shù)將變大D若將變阻器的滑片P向上滑動(dòng)，則燈泡L 1將變暗、燈泡L2將變亮圖10 原線圈

11、的電壓的有效值為220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，副線圈的有效值為22 V，所以B錯(cuò)誤；在滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的阻值變小，電路的總電阻減小，由于電壓是由變壓器決定的，輸出的電壓不變，所以電流變大，即電流表讀數(shù)變大，L1兩端電壓不變，所以亮度不變，L2將變亮，故C正確，D錯(cuò)誤答案C 預(yù)測(cè)8(多選)如圖11所示，理想變壓器原線圈匝數(shù)為n1；副線圈a、b之間匝數(shù)為n2，b、c之間匝數(shù)為n3；且有n1 n2 n35 2 1.原線圈兩端加交流電壓U1220 V，圖中電壓表和電流表均為理想交流電表下列說(shuō)法正確的是()A開關(guān)打在a處時(shí)，電壓表的示數(shù)為88 VB開關(guān)打在b處時(shí)，將滑

12、動(dòng)變阻器滑片P向下滑動(dòng)的過(guò)程中，變壓器輸入功率逐漸增大C滑動(dòng)變阻器保持不變，當(dāng)開關(guān)由a打到b，電壓表前后示數(shù)之比為3 1D滑動(dòng)變阻器保持不變，當(dāng)開關(guān)由a打到b，電流表前后示數(shù)之比為3 1圖11 無(wú)論開關(guān)打a還是打到b，只要滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，變阻器的阻值減小，消耗的功率增大，因而輸入功率也增大，B正確； 答案BC 高考題型4交變電流的綜合問(wèn)題分析交變電流的綜合問(wèn)題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值的計(jì)算，與電磁感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等，解答時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：1分清交流電路“四值”的不同計(jì)算方法和物理意義2學(xué)會(huì)將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識(shí)應(yīng)用在交流電路中解

13、題方略 例4(多選)如圖12所示，匝數(shù)n100匝、面積為S0.448 m2的導(dǎo)線框ABCD所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B T線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想升壓變壓器相連進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為2 5，理想降壓變壓器副線圈接入一只“ 220 V,1 100 W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，輸電線路總電阻r20 ，導(dǎo)線框及其余導(dǎo)線電阻不計(jì)，電表均為理想電表，則下列說(shuō)法中正確的是()圖12 A電壓表的讀數(shù)為448 VB輸電線路的電流為0.98 AC電流表的讀數(shù)為2.5 AD降壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為5 1 答案ACD 預(yù)測(cè)9如圖13甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為4 1，電壓表和電流表均為理想電表，Rt為阻值隨溫度升高而變小的熱敏電阻，R1為定值電阻若發(fā)電機(jī)向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電下列說(shuō)法中正確的是()圖13 變壓器原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比，故B錯(cuò)誤；Rt溫度升高時(shí)，阻值減小，電流表的示數(shù)變大，輸出功率和輸入功率都變大，故D錯(cuò)誤答案C