2017-2018學(xué)年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題4 電路與電磁感應(yīng)教學(xué)案

《2017-2018學(xué)年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題4 電路與電磁感應(yīng)教學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題4 電路與電磁感應(yīng)教學(xué)案（86頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題4 電路與電磁感應(yīng) 高考研究(十五) 聚焦選擇題考法——直流電路、交流電路 1．(2016·全國Ⅱ卷T17)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為(　　) A. B. C. D. 解析：選C　斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、乙所示。 根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓U1＝E，U2＝E，C所帶的電荷量Q＝CU，則Q1∶Q2＝3∶5，選項(xiàng)C正確。 2.[多選](2016·全

2、國Ⅲ卷T21)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則(　　) A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電 B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T C．在t＝時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相等 D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 解析：選BC　兩導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動(dòng)周

3、期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項(xiàng)B正確；在t＝時(shí)，切割磁感線的有效長度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相等，選項(xiàng)C正確；M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時(shí)間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.(2016·全國Ⅰ卷T16)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω 和4 Ω，○為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 解析

4、：選B　設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器匝數(shù)比與電流成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時(shí)，副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時(shí)，副線圈電流為4kI。 根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得 UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3) 4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2 聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k＝3 選項(xiàng)B正確。 4．[多選](2016·全國Ⅲ卷T19)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　) A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C．此時(shí)a和b的電功率之比

5、為9∶1 D．此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9 解析：選AD　設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時(shí)燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，A正確，B錯(cuò)誤；由9U0Ia＝U0Ib得，流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍，根據(jù)P＝UI，a、b燈泡的電功率之比為1∶9，C錯(cuò)誤，D正確。 5.(2015·全國Ⅰ卷T16)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

6、(　　) A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ 解析：選A　設(shè)原、副線圈中的電流分別I1、I2，則＝＝，故k＝＝。設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則＝＝，故U1＝3U，而原線圈上電阻分擔(dān)的電壓為U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V。選項(xiàng)A正確。 6．[多選](2017·全國Ⅱ卷T21)某同學(xué)自制的簡易電動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對(duì)邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連

7、續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，該同學(xué)應(yīng)將(　　) A．左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉 B．左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉 C．左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 D．左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉 解析：選AD　裝置平面示意圖如圖所示。如圖所示的狀態(tài)，磁感線方向向上，若形成通路，線圈下邊導(dǎo)線中電流方向向左，受垂直紙面向里的安培力，同理，上邊導(dǎo)線中電流受安培力垂直紙面向外，使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈上邊導(dǎo)線轉(zhuǎn)到下邊時(shí)，若仍通路，線圈上、下邊中電流方向與圖示方向相比均反向，受安培力反向，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。若要線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，要求左、右轉(zhuǎn)軸只能上一側(cè)或下一側(cè)形成通路，另一側(cè)斷路。故選

8、A、D。 高考題型 典型試題 難度 1.直流電路的分析與計(jì)算 2016·全國Ⅱ卷T17 ★★★ 2.交變電流的產(chǎn)生及描述 2016·全國Ⅲ卷T21 ★★☆ 3.理想變壓器的工作原理與計(jì)算 2016·全國Ⅰ卷T16 ★★★ 2016·全國Ⅲ卷T19 ★★☆ 2015·全國Ⅰ卷T16 ★★★ 4.交流電動(dòng)機(jī)的原理 2017·全國Ⅱ卷T21 ★★★ 題型(一) 直流電路的分析與計(jì)算 [必備知能] 1．直流電路的動(dòng)態(tài)分析 (1)方法一：程序法，即部分——整體——部分。 (2)方法二：結(jié)論法，即串反并同法。 2．直流電路中的功

9、率問題 (1)電路的電功率分析 ①純電阻電路：P電＝P熱＝I2R＝IU＝。 ②非純電阻電路：P電＝P熱＋P機(jī)，即UI＝I2R＋P機(jī)。 (2)電源的輸出功率與負(fù)載的關(guān)系分析 ①當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，為Pm＝。 ②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大，電源的輸出功率越來越小。 ③當(dāng)R

10、電阻箱，當(dāng)電阻箱讀數(shù)分別等于R1和R2時(shí)，電流表對(duì)應(yīng)的讀數(shù)分別為I1和I2，這兩種情況下電源的輸出功率相等，下列說法正確的是(　　) A．I1＋I(xiàn)2＝2 A B．I1－I2＝2 A C．R1＝ D．R1＝ 解析：選AD　根據(jù)閉合電路歐姆定律得：I1＝＝，I2＝＝，這兩種情況下電源的輸出功率相等，則有：I12R1＝I22R2，聯(lián)立以上各式解得：I1＋I(xiàn)2＝2 A，R1＝，故A、D正確。 2．(2017·遼師大附中模擬)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，磁敏電阻(GMR)的阻值隨所處空間磁場的增強(qiáng)而增大，隨所處空間磁場的減弱而變小，如圖所示電路中GMR為一個(gè)磁敏電阻，R和R2為滑動(dòng)變阻器，R1和R3

11、為定值電阻，當(dāng)開關(guān)S1和S2閉合時(shí)，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則(　　) A．只調(diào)節(jié)R，當(dāng)P1向右端移動(dòng)時(shí)，R1消耗的電功率變大 B．只調(diào)節(jié)R，當(dāng)P1向右端移動(dòng)時(shí)，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng) C．只調(diào)節(jié)R2，當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí)，R1消耗的電功率變大 D．只調(diào)節(jié)R2，當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí)，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng) 解析：選A　只調(diào)節(jié)R，當(dāng)P1向右端移動(dòng)時(shí)，R接入電路的阻值增大，電源電動(dòng)勢不變，所以電路中的電流減小，電磁鐵的磁性減弱。由于電磁鐵磁性的減弱，導(dǎo)致了磁敏電阻GMR的阻值減小，則通過R1的電流增大，消耗的電功率增大。電容器兩端的電壓增大，板間場強(qiáng)增大，微粒所受的電場力增大，所以帶電微

12、粒向上運(yùn)動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤；只調(diào)節(jié)R2，當(dāng)P2向下端移動(dòng)時(shí)，回路中電流不變，R1消耗的電功率不變。電容器兩端的電壓增大，板間場強(qiáng)增大，微粒所受的電場力增大，所以帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)，C、D錯(cuò)誤。 3.[多選](2017·衡陽八中檢測)如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢E恒定，內(nèi)阻r＝1 Ω，定值電阻R3＝5 Ω。開關(guān)K斷開與閉合時(shí)，ab段電路消耗的電功率相等。則以下說法中正確的是(　　) A．電阻R1、R2可能分別為4 Ω、5 Ω B．電阻R1、R2可能分別為3 Ω、6 Ω C．開關(guān)K斷開時(shí)理想電壓表的示數(shù)一定小于K閉合時(shí)的示數(shù) D．開關(guān)K斷開與閉合時(shí)，理想電壓表的示數(shù)變化量大小與理想電流表的示

13、數(shù)變化量大小之比一定等于6 Ω 解析：選AD　開關(guān)K閉合時(shí)，ab段只有電阻R1工作，消耗的電功率為P＝2R1，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，ab段的電阻R1和R2工作，消耗的電功率為P＝2(R1＋R2)，代入選項(xiàng)A、B中的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)可得，A正確，B錯(cuò)誤；將R3和電源內(nèi)阻看成整體，則此時(shí)電壓表測量路端電壓，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)路端總電阻大于開關(guān)K閉合時(shí)的，所以開關(guān)K斷開時(shí)電壓表示數(shù)大，C錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U＝E－(R3＋r)I，則理想電壓表的示數(shù)變化量大小與理想電流表的示數(shù)變化量大小之比為：＝R3＋r＝6 Ω，D正確。 題型(二) 交變電流的產(chǎn)生及描述 [必備知能] [演練

14、沖關(guān)] 4.[多選]如圖所示，有一個(gè)矩形線圈abcd，長為L，寬為L，匝數(shù)為n，總電阻為0.5R，此線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈平面與磁感線垂直，線圈外部電路中，有三個(gè)電阻R1、R2、R3，且它們的阻值R1＝R2＝R3＝R，二極管正向電阻為零，反向電阻無窮大。已知理想電流表示數(shù)為I，則下列說法正確的是(　　) A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝ B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝ C．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式e＝4IRsin D．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式e＝4IRsin 解析：選BD　矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)

15、生交變電流，在一個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)二極管交替導(dǎo)通，因此，線圈外部電路的總電阻不變，即R外＝＋R＝R。電流表示數(shù)表示電流有效值，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢有效值E＝2I(R外＋r)＝4IR，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢最大值為Em＝E＝4IR，由法拉第電磁感應(yīng)定律知Em＝nBSω＝nBωL2，得線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝，選項(xiàng)B正確；根據(jù)題意可知，開始時(shí)線圈平面與磁感線垂直，即t＝0時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢為零，所以感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式為e＝4IRsin，選項(xiàng)D正確。 5．(2017·黃岡檢測)如圖所示，n匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S，電阻不計(jì)。線框繞垂直

16、于磁場的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，變壓器副線圈接入一只額定電壓為U的燈泡，燈泡正常發(fā)光。從線圈通過中性面開始計(jì)時(shí)，下列說法正確的是(　　) A．圖示位置穿過線框的磁通量變化率最大 B．燈泡中的電流方向每秒改變次 C．線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式為e＝nBSωsin ωt D．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為 解析：選C　題圖所示位置穿過線框的磁通量最大，但是磁通量的變化率為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；交流電的周期為T＝，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次，則燈泡中的電流方向每秒改變×2＝次，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電動(dòng)勢最大值：Em＝nBSω，則線框中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式為e＝nBSωs

17、in ωt，選項(xiàng)C正確；原線圈交流電的有效值為U1＝，則＝＝，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 題型(三) 理想變壓器的工作原理與計(jì)算 高考定位：常考題型 解題關(guān)鍵：重在掌握理想變壓器的工作原理和制約關(guān)系 [必備知能] 理想變壓器原、副線圈基本量間的關(guān)系 制約關(guān)系 基本關(guān)系 電壓 原線圈電壓U1和匝數(shù)比決定副線圈電壓U2 ＝ 電流 副線圈電流I2和匝數(shù)比決定原線圈電流I1 n1I1＝n2I2 功率 副線圈功率P2決定原線圈功率P1 P1＝P2 頻率 原線圈頻率f1決定副線圈頻率f2 f1＝f2 說明：對(duì)于有多個(gè)副線圈的變壓器，電壓關(guān)系不變，電流關(guān)系應(yīng)從功率角度分析，

18、具體如下。 (1)＝，＝，… (2)n1I1＝n2I2＋n3I3＋… (3)P1＝P2＋P3＋… [典例示法] [典例]　[多選](2017· 江蘇泰州中學(xué)檢測)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表，Rt是用氧化錳等金屬氧化物燒結(jié)而成的熱敏電阻(溫度升高，阻值減小)。從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值u1＝220sin 100πt V，則下列說法不正確的是(　　) A．當(dāng)t＝ s時(shí)，c、d間的電壓瞬時(shí)值為110 V B．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22 V C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，

19、Rt溫度升髙，則電壓表和電流表的示數(shù)均變小 D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，則電壓表和電流表的示數(shù)均變大 [解析]　當(dāng)t＝ s時(shí)，c、d間電壓的瞬時(shí)值為u＝220sinV＝110 V，故A錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈兩端的電壓有效值U1＝ V＝220 V，根據(jù)＝＝，代入數(shù)據(jù)得U2＝22 V，故B正確；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，Rt溫度升高，其阻值減小，由＝可知電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)增大，故C錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時(shí)，由＝可知，當(dāng)原線圈匝數(shù)減小時(shí)，U2變大，電壓表和電流表的示數(shù)均變大，故D正確。 [答案]　AC 1．分析變壓器動(dòng)態(tài)

20、變化問題的一般思維流程 2．分析變壓器動(dòng)態(tài)變化問題的關(guān)鍵 (1)弄清變量和不變量，確定是負(fù)載電阻不變還是匝數(shù)比不變。 (2)弄清變壓器動(dòng)態(tài)變化中的決定關(guān)系，即P2決定P1，I2決定I1，U1決定U2。 [演練沖關(guān)] 6.(2018屆高三·湖北七市(州)聯(lián)考)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈回路接有內(nèi)阻不計(jì)的交流電流表，副線圈回路接有定值電阻R＝2 Ω，現(xiàn)在a、b間和c、d間分別接上示波器，同時(shí)監(jiān)測得a、b間，c、d間的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖甲、乙所示，則下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．T＝0.02 s B．n1∶n2≈55∶1 C．

21、電流表的示數(shù)I≈36.4 mA D．當(dāng)原線圈電壓瞬時(shí)值最大時(shí)，副線圈兩端電壓瞬時(shí)值為0 解析：選D　由題圖甲知，原線圈電壓變化的周期是0.02 s，所以A正確；根據(jù)變壓規(guī)律得：＝≈55，所以B正確；副線圈的電流I2＝＝ A，根據(jù)變流規(guī)律得原線圈電流I1＝≈36.4 mA，所以C正確；由題圖甲、乙對(duì)照知，當(dāng)原線圈電壓瞬時(shí)值最大時(shí)，副線圈兩端電壓瞬時(shí)值最大，所以D錯(cuò)誤。 7.(2017·寧德檢測)如圖所示，理想變壓器的副線圈接有一規(guī)格為“44 V,44 W”的燈泡和線圈電阻r＝1 Ω 的電動(dòng)機(jī)，原線圈接上u＝220sin 100πt V的正弦交流電后，燈泡和電動(dòng)機(jī)都正常工作，且原線圈中理想交

22、流電流表的示數(shù)為1 A，則下列說法正確的是(　　) A．理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1 B．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為176 W C．電動(dòng)機(jī)的熱功率為6 W D．若電動(dòng)機(jī)被卡住，燈泡仍正常工作，則電流表的示數(shù)變?yōu)? A 解析：選D　原線圈兩端的電壓有效值為U1＝ V＝220 V，根據(jù)題意燈泡和電動(dòng)機(jī)都正常工作，所以燈泡兩端的電壓為44 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，得＝＝＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，得副線圈中的電流I2＝5I1＝5 A，燈泡中的電流IL＝＝ A＝1 A，則電動(dòng)機(jī)的電流為IM＝4 A，電動(dòng)機(jī)的熱功率：P熱＝IM2r＝16 W；則電動(dòng)機(jī)輸出功率：P出＝U2IM－IM2

23、r＝(44×4－42×1)W＝160 W，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；若電動(dòng)機(jī)被卡住，燈泡仍正常工作，則通過電動(dòng)機(jī)的電流IM′＝ A＝44 A；此時(shí)副線圈中的電流為45 A，則原線圈中的電流I1′＝I2′＝ A＝9 A，電流表的示數(shù)變?yōu)? A，選項(xiàng)D正確。 8.(2018屆高三·江西九校聯(lián)考)如圖所示，甲、乙兩個(gè)完全相同的理想變壓器接在交流電路中，兩負(fù)載電阻的阻值之比R甲∶R乙＝3∶1，甲變壓器原線圈上電壓為U甲，副線圈上電流為I甲；乙變壓器原線圈上電壓為U乙，副線圈上電流為I乙，則有(　　) A．U甲＝U乙，I甲＝I乙 B．U甲＝3U乙，I甲＝I乙 C．U甲＝U乙，I甲＝3I乙 D．U甲＝3U

24、乙，I甲＝3I乙 解析：選B　由題圖知，甲與乙兩變壓器串聯(lián)，故原線圈中的電流相等，又因甲、乙兩變壓器相同，故副線圈中的電流也相同，即I甲＝I乙，C、D錯(cuò)；由P＝I2R知，P甲＝3P乙，變壓器為理想變壓器，故原線圈中的功率與副線圈中的相同，又由P＝UI，知U甲＝3U乙，B對(duì)，A錯(cuò)。 題型(四) 理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電問題 高考定位：預(yù)測題型 解題關(guān)鍵：重在掌握遠(yuǎn)距離輸電的“三個(gè)回路、兩種損耗” [必備知能] 遠(yuǎn)距離輸電中的“三路兩耗” 1．三個(gè)回路 回路1 發(fā)電機(jī)回路：該回路中，通過線圈1的電流I1等于發(fā)電機(jī)中的電流I機(jī)；線圈1兩端的電壓U1等于發(fā)電機(jī)的路端電壓U機(jī)；

25、線圈1輸入的電功率P1等于發(fā)電機(jī)輸出的電功率P機(jī) 回路2 輸送回路：I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3 回路3 輸出回路：I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用 2.兩種損耗 電壓損耗 輸電線上的電阻導(dǎo)致的電壓損耗，UR＝U2－U3＝IRR 功率損耗 輸電線上的功率損耗P損＝IR2R＝P2－P3 [演練沖關(guān)] 9.[多選](2018屆高三·衡陽聯(lián)考)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中研究遠(yuǎn)距離輸電。由于輸電線太長，他將每100米導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的電磁感應(yīng))。在輸送功率相同時(shí)，第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，測得輸電線上

26、損失的功率為P1，第二次采用如圖所示的電路輸電，其中理想變壓器T1與學(xué)生電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，理想變壓器T2與用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P2。下列說法正確的是(　　) A．前后兩次實(shí)驗(yàn)都可用于研究遠(yuǎn)距離直流輸電 B．實(shí)驗(yàn)可以證明，T1采用升壓變壓器(匝數(shù)比為>1)能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失 C．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n1∶n2 D．若輸送功率一定，則P2∶P1＝n12∶n22 解析：選BD　變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實(shí)驗(yàn)只能研究遠(yuǎn)距離交流輸電，故A錯(cuò)誤；第一次實(shí)驗(yàn)，輸電線上的電流I＝，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝R；第二次實(shí)驗(yàn)

27、，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝U1，輸電線上的電流I′＝，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝R，所以＝＝，故D正確，C錯(cuò)誤；由上述分析知P2

28、損失的電功率等于輸電功率的5%，不考慮降壓變壓器與用戶間導(dǎo)線的電阻。則(　　) A．發(fā)電機(jī)的輸出功率是4×106 W B．升壓變壓器的輸入電壓是400 V C．降壓變壓器的輸入電壓是40 000 V D．用戶電路中每個(gè)電阻的阻值是3 800 Ω 解析：選ABD　由題圖(c)可知，用戶電路中通過每個(gè)電阻的電流有效值I＝1 A，降壓變壓器的輸出電流I4＝nI＝1 000 A，升壓變壓器的輸出電流I2、輸電線上的電流I線、降壓變壓器的輸入電流I3相等，輸電線上的電流I線＝I2＝I3＝I4＝100 A，輸電線上損失的電功率ΔP＝I線2r＝2×105 W，發(fā)電機(jī)的輸出功率也就是輸電功率

29、P1＝＝4×106 W，A正確；升壓變壓器的輸入電流I1＝I2＝10 000 A，升壓變壓器的輸入電壓U1＝＝400 V，B正確；升壓變壓器的輸出電壓U2＝U1＝40 000 V，降壓變壓器的輸入電壓U3＝U2－I線r＝38 000 V，C錯(cuò)誤；降壓變壓器的輸出電壓U4＝U3＝3 800 V，每個(gè)電阻的阻值是R＝＝3 800 Ω，D正確。 [選擇題保分練] 直流電路、交流電路 1．(2017·深圳檢測)用電壓為U的正弦交流電源通過甲、乙兩種電路給額定電壓為U0的同一燈泡供電。圖甲中R為滑動(dòng)變阻器，圖乙中理

30、想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，若燈泡均能正常工作，則(　　) A．變壓器可能是升壓變壓器 B．n1∶n2＝U0∶U C．甲、乙電路消耗功率之比為U2∶U02 D．R兩端的電壓最大值為(U－U0) 解析：選D　由題圖甲知，電源電壓等于滑動(dòng)變阻器兩端的電壓與燈泡電壓之和，所以U>U0；在題圖乙中，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，知n1>n2，所以該變壓器是降壓變壓器，故A錯(cuò)誤；由題圖乙，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，得n1∶n2＝U∶U0，故B錯(cuò)誤；燈泡均能正常工作，所以電流等于額定電流，甲電路消耗的功率為UI，乙電路消耗的功率為U0I，所以甲、乙電路消耗的功率之比為U∶U0，故C錯(cuò)誤；R

31、兩端電壓的有效值為U－U0，因?yàn)殡娫词钦医涣麟?，所以R兩端電壓的最大值為(U－U0)，故D正確。 2.如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)為n1＝2 000，副線圈匝數(shù)為n2＝500，將原線圈接在u＝220·sin 120πt V 的交流電壓上，定值電阻的阻值為20 Ω，滑動(dòng)變阻器的總阻值為35 Ω。下列說法中正確的是(　　) A．副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz B．副線圈的電壓的有效值為30 V C．滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，電阻R兩端的電壓變小 D．滑片P滑到最左端時(shí)，理想變壓器的輸入功率為55 W 解析：選D　原、副線圈的交流電壓周期T＝，頻率f＝＝60 Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤

32、；原線圈電壓的有效值U1＝＝220 V，根據(jù)＝，可得副線圈的電壓的有效值U2＝55 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，電路中電流變大，電阻R兩端的電壓變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到最左端時(shí)，理想變壓器的輸入功率為P2＝＝55 W，選項(xiàng)D正確。 3．(2017·吉安第一中學(xué)模擬)如圖所示的電路中，A1和A2為理想電流表，示數(shù)分別為I1和I2，R1∶R2∶R3＝1∶2∶3；當(dāng)ab兩點(diǎn)間加以恒定的電壓U后，下列結(jié)論正確的是(　　) A．I1∶I2＝3∶4 B．I1∶I2＝4∶9 C．將A1、A2換成理想電壓表，其示數(shù)之比為3∶5 D．將A1、A2換成理想電壓表

33、，其示數(shù)之比為1∶1 解析：選C　ab兩點(diǎn)間加以恒定的電壓U后，電路圖如圖甲所示， 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且干路電流等于各支路電流之和，＝＝，故A、B錯(cuò)誤；將A1、A2換成理想電壓表，電路圖如圖乙所示成為串聯(lián)電路，UR1∶UR2∶UR3＝1∶2∶3，＝＝，故C正確，D錯(cuò)誤。 4．(2018屆高三·湖北八校聯(lián)考)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為5∶1，和R1、R2分別是電壓表、定值電阻，且R1＝5R2。已知ab兩端電壓u按圖乙所示正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是(　　) A．電壓u瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝220sin 10πt V B．電壓表示數(shù)為40 V C．

34、R1、R2兩端的電壓之比為5∶1 D．R1、R2消耗的功率之比為1∶5 解析：選D　從題圖乙中可知交變電壓的最大值為um＝220 V，周期為T＝0.02 s，故ω＝＝100π rad/s，故電壓u瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝220sin 100πt V，A錯(cuò)誤；交變電壓的有效值為E＝220 V，原線圈中的電流為I1，故原線圈中輸出端電壓為U1＝E－I1R1，副線圈中的電壓為U2＝I2R2，故根據(jù)＝可得＝5，由＝＝，可得I2＝5I1，又R1＝5R2，代入整理可得I2R2＝ V，所以電壓表示數(shù)U2＝ V，B錯(cuò)誤；R1、R2兩端的電壓之比為＝＝1∶1，C錯(cuò)誤；R1、R2消耗的功率之比為＝＝，D正確。

35、5．[多選](2017·泰安模擬)如圖甲所示的電路中，電阻R1＝R2＝R，和R1并聯(lián)的D是理想二極管(正向電阻可視為零，反向電阻為無窮大)，在A、B之間加一個(gè)如圖乙所示的交變電壓(電壓為正值時(shí)， UAB>0)。由此可知(　　) A．在A、B之間所加的交變電壓的周期為2×10－2 s B．在A、B之間所加的交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin 50πt V C．加在R1上電壓的有效值為55 V D．加在R1上電壓的有效值為55 V 解析：選AC　由題圖乙可得交變電壓的周期為：T＝2×10－2 s，故A正確；電壓最大值為：Um＝220 V，交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為：u＝Umsi

36、n ωt＝220sint V＝220sin 100πt V，故B錯(cuò)誤；當(dāng)電壓為正值時(shí)A點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢，二極管導(dǎo)通，即R1被短路；電壓為負(fù)值時(shí)B點(diǎn)電勢高于A點(diǎn)電勢，二極管截止，R1、R2串聯(lián)。設(shè)R1上電壓的有效值為U，根據(jù)有效值的定義得：T＝×，解得：U＝55 V，故C正確，D錯(cuò)誤。 6．[多選](2017·南平檢測)如圖所示，由于理想變壓器原線圈的輸入電壓降低，使電燈L變暗，下列可以使電燈L重新變亮的方法是(　　) A．其他條件不變，P1上移，同時(shí)P2下移 B．其他條件不變，P1下移，同時(shí)P2上移 C．其他條件不變，斷開開關(guān)S D．其他條件不變，將滑動(dòng)變阻器滑片P向下移動(dòng)

37、解析：選BC　P1上移增大n1，P2下移減小n2，由理想變壓器的變壓比：＝，可知U2將會(huì)變得更小，所以電燈L不會(huì)重新變亮，故A錯(cuò)誤；同理，P1下移減小n1，P2上移增大n2，可知U2將會(huì)變大，所以電燈L會(huì)重新變亮，故B正確；其他條件不變，U2電壓不變，斷開開關(guān)S，并聯(lián)部分電阻變大，副線圈電流變小，R1分壓變小，電燈L的電壓將變大，所以電燈L會(huì)重新變亮，故C正確；其他條件不變，將滑動(dòng)變阻器滑片P向下移動(dòng)，總電阻變小，總電流變大，R1分壓變大，電燈L的電壓將變小，所以電燈L不會(huì)重新變亮，故D錯(cuò)誤。 7.[多選](2017·榆林模擬)如圖所示，一臺(tái)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1，原線圈接入

38、電壓有效值為220 V的正弦交流電，副線圈接有兩只理想二極管(正向電阻為0，反向電阻為無窮大)和兩個(gè)電阻，且電阻R1＝R2＝50 Ω。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．電流表的示數(shù)為0.275 A B．電壓表的示數(shù)為55 V C．1 min內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的熱量為 3 630 J D．電阻R2消耗的電功率為60.5 W 解析：選AB　根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，有：＝，則副線圈兩端的電壓U2＝×220 V＝55 V，故B正確；因?yàn)槎O管具有單向?qū)щ娦裕? min內(nèi)電阻R1上產(chǎn)生的熱量Q＝·t＝1 815 J，故C錯(cuò)誤；電阻R2消耗的電功率PR2＝·＝30.25

39、 W，故D錯(cuò)誤；由題圖電路可知，電阻R1消耗的電功率等于電阻R2消耗的電功率，輸入功率P1＝30.25×2 W＝60.5 W，電流表的示數(shù)為I1＝＝ A＝0.275 A，故A正確。 8．[多選](2017·銀川重點(diǎn)中學(xué)模擬)如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，圖甲中P、Q間輸入如圖乙所示的正弦式交變電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(未畫出)，電壓表均為理想電表，電流表內(nèi)阻不可忽略，R0為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻(其阻值隨溫度的升高而減小)。下列說法中正確的是(　　) A．電壓表V1的示數(shù)一定小于220 V B．無論何種情況，電壓表V1的示數(shù)與電壓表V2的示數(shù)之比為

40、10∶1 C．R處出現(xiàn)火警時(shí)，電流表示數(shù)增大 D．R處出現(xiàn)火警時(shí)，電阻R0消耗的功率減小 解析：選ABC　由題圖乙可知，原線圈電壓的有效值為220 V，由于電流表內(nèi)阻不可忽略，在電流通過電流表時(shí)有電壓損失，所以電壓表V1的示數(shù)一定小于220 V，選項(xiàng)A正確；根據(jù)變壓器變壓原理，無論何種情況，變壓器原、副線圈兩端的電壓都與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈兩端的電壓(即電壓表示數(shù))之比為10∶1，選項(xiàng)B正確；R處出現(xiàn)火警時(shí)，R的阻值減小，變壓器輸出電流增大，電阻R0消耗的功率增大，變壓器輸出功率增大，根據(jù)輸出功率決定輸入功率可知電流表示數(shù)增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 高考研究(十六) 聚焦

41、選擇題考法——三定則、兩定律 1．(2017·全國Ⅰ卷T18)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng)，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動(dòng)，如圖所示。無擾動(dòng)時(shí)，按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動(dòng)后，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是(　　) 解析：選A　施加磁場來快速衰減STM的微小振動(dòng)，其原理是電磁阻尼，在振動(dòng)時(shí)通過紫銅薄板的磁通量變化，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動(dòng)，即促使其振動(dòng)衰減。方案A中，無論紫銅薄板上下振動(dòng)

42、還是左右振動(dòng)，通過它的磁通量都發(fā)生變化；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量可能不變，當(dāng)紫銅薄板向右振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量不變；方案C中，紫銅薄板上下振動(dòng)、左右振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量可能不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動(dòng)時(shí)，通過它的磁通量可能不變。綜上可知，對(duì)于紫銅薄板上下及左右振動(dòng)的衰減最有效的方案是A。 2．(2017·全國Ⅲ卷T15)如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向

43、，下列說法正確的是(　　) A．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 B．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 C．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 D．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 解析：選D　金屬桿PQ向右切割磁感線，根據(jù)右手定則可知PQRS中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向；原來T中的磁場方向垂直于紙面向里，閉合回路PQRS中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外，與原磁場方向相反，使得穿過T的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知T中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，綜上所述，可知A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 3．[多選](2016·全國Ⅱ卷T20)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所

44、示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是(　　) A．若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定，則電流大小恒定 B．若從上向下看，圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則電流沿a到b的方向流動(dòng) C．若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化 D．若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍 解析：選AB　由右手定則知，圓盤按如題圖所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流沿a到b的方向流動(dòng)，選項(xiàng)B正確；由感應(yīng)電動(dòng)勢E＝Bl2ω知，角速度恒定，則感應(yīng)電動(dòng)勢恒定，電流大小恒定，選項(xiàng)A

45、正確；角速度大小變化，感應(yīng)電動(dòng)勢大小變化，但感應(yīng)電流方向不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則感應(yīng)電動(dòng)勢變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼?倍，由P＝I2R知，電流在R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼?倍，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4．[多選](2015·全國Ⅰ卷T19)1824年，法國科學(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 B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C．在圓盤

46、轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場穿過整個(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)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：選AB　當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，選項(xiàng)A正確；如圖所示，銅圓盤上存在許多小的閉合回路，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但抗拒不了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故磁針會(huì)隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但略有滯后，選項(xiàng)B正確；在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場穿過整個(gè)圓盤的磁通量始終為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤整體呈電中性，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)形成電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．(2015·全國Ⅱ卷T15)如

47、圖，直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三點(diǎn)的電勢分別為Ua 、Ub、Uc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是(　　) A．Ua＞Uc，金屬框中無電流 B．Ub＞Uc，金屬框中電流方向沿a—b—c—a C．Ubc＝－Bl2ω，金屬框中無電流 D．Ubc＝Bl2ω，金屬框中電流方向沿a—c—b—a 解析：選C　金屬框abc平面與磁場平行，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中磁通量始終為零，所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)動(dòng)過程中bc邊和ac邊均切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，由右手定則判斷Ua＜Uc，Ub＜Uc

48、，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由轉(zhuǎn)動(dòng)切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的公式得Ubc＝－Bl2ω，選項(xiàng)C正確。 6．[多選](2017·全國Ⅱ卷T20)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd邊于 t＝0時(shí)刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢取正)。下列說法正確的是(　　) A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T B．導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/s C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外 D．

49、在t＝0.4 s至t＝0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N 解析：選BC　由題圖(b)可知，導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)的速度大小為v＝＝ m/s＝0.5 m/s，B項(xiàng)正確；導(dǎo)線框進(jìn)入磁場的過程中，cd邊切割磁感線，由E＝BLv，得B＝＝ T＝0.2 T，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖(b)可知，導(dǎo)線框進(jìn)入磁場的過程中，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，根據(jù)楞次定律可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向外，C項(xiàng)正確；在0.4～0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框正在出磁場，回路中的電流大小為I＝＝ A＝2 A，則導(dǎo)線框所受的安培力大小為F＝BIL＝0.2×2×0.1 N＝0.04 N，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 高考題型 典型試題

50、難度 1.楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 2017·全國Ⅰ卷T18 ★★☆ 2017·全國Ⅲ卷T15 ★★☆ 2016·全國Ⅱ卷T20 ★★★ 2015·全國Ⅰ卷T19 ★★★ 2015·全國Ⅱ卷T15 ★★★ 2.電磁感應(yīng)中的圖象和動(dòng)力學(xué)問題 2017·全國Ⅱ卷T20 ★★★ 題型(一) 楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 高考定位：?？碱}型　　 解題關(guān)鍵：重在掌握“三定則、兩定律”的應(yīng)用，結(jié)合電路知識(shí)進(jìn)行分析 [必備知能] 1．三定則、兩定律 三 定 則 安培定則：判斷運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生的磁場方向

51、左手定則：判斷磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力的方向 右手定則：判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向 兩 定 律 楞次定律：判斷閉合電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向 法拉第電磁感應(yīng)定律：確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小 2.感應(yīng)電流方向的兩種判斷方法 一是利用右手定則，即根據(jù)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況進(jìn)行判斷。 二是利用楞次定律，即根據(jù)穿過回路的磁通量的變化情況進(jìn)行判斷。 3．楞次定律中“阻礙”的主要表現(xiàn)形式 (1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”。 (2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來拒去留”。 (3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢——“增縮減擴(kuò)”。 (4)阻礙原電流的變化

52、(自感現(xiàn)象)——“增反減同”。 4．求感應(yīng)電動(dòng)勢的兩種方法 (1)E＝n，用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值。 (2)E＝BLv和E＝BL2ω，主要用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值。 [典例示法] [例1]　[多選](2017·吉林延邊州檢測)1831年，法拉第在一次會(huì)議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)，它是利用電磁感應(yīng)的原理制成的，是人類歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)。如圖所示是這個(gè)圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣良好接觸。使銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R中就有電流通過。若所加磁場為勻強(qiáng)磁場，除R以外其余電阻均不計(jì)。從左往右看，銅盤沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，

53、下列說法正確的是(　　) A．銅片D的電勢高于銅片C的電勢 B．電阻R中有正弦式交變電流流過 C．銅盤半徑增大1倍，流過電阻R的電流也隨之增大1倍 D．保持銅盤不動(dòng)，磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，則銅盤中有電流產(chǎn)生 1．由于銅盤在切割磁感線，則相當(dāng)于電源，內(nèi)部電流方向是從負(fù)極到正極。 2．應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，同時(shí)注意其產(chǎn)生條件?！?　 [解析]　根據(jù)右手定則可知，電流從D點(diǎn)流出，流向C點(diǎn)，因此銅片D的電勢高于銅片C的電勢，故A正確；由于銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，從而在電路中形成方向不變的電流，故B錯(cuò)誤；因感應(yīng)電動(dòng)勢E＝BL ，I＝，而＝，則有I＝，若銅盤半徑增大1倍，

54、流過電阻R的電流變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯(cuò)誤；保持銅盤不動(dòng)，磁場變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場，穿過銅盤的磁通量變化，則銅盤中有電流產(chǎn)生，故D正確。 [答案]　AD [演練沖關(guān)] 1.[多選](2017·濰坊實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個(gè)鋁環(huán)，線圈與電源、開關(guān)相連，如圖所示。線圈上端與電源正極相連，閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)向上跳起。若保持開關(guān)閉合，則(　　) A．如果電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)，觀察到的現(xiàn)象不變 B．鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落 C．鋁環(huán)停留在某一高度 D．鋁環(huán)不斷升高 解析：選AB　閉合開關(guān)瞬間，線圈中產(chǎn)生磁場，導(dǎo)致鋁環(huán)內(nèi)產(chǎn)生磁通量等效于磁通量增大

55、，根據(jù)楞次定律可知，鋁環(huán)中感應(yīng)電流的磁場將阻礙磁通量的增大，因此將向上跳起，但是不能阻止磁通量變化，故鋁環(huán)將回落，故B正確，C、D錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)無關(guān)，故A正確。 2.(2017·南昌重點(diǎn)中學(xué)模擬)如圖所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置(∠aOb＝90°)時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢差為(　　) A.BRv B.BRv C.BRv D.BRv 解析：選D　由幾何關(guān)系知，當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到題圖所示位置，圓環(huán)切割磁感線的有效長度為R；此時(shí)ab間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：E＝BRv；a、b兩點(diǎn)的電勢差由歐姆定律得：

56、Uab＝E＝BRv，故D正確。 3.[多選](2017·寧德檢測)如圖所示，固定在傾角為θ＝30°的斜面內(nèi)的兩根平行長直光滑金屬導(dǎo)軌的間距為d＝1 m，其底端接有阻值為R＝2 Ω的電阻，整個(gè)裝置處在垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2 T的勻強(qiáng)磁場中。一質(zhì)量為m＝1 kg (質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸?，F(xiàn)ab在沿斜面向上、垂直于ab的恒力F＝10 N作用下，從靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的距離L＝6 m時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過程中ab始終與導(dǎo)軌保持垂直)。設(shè)ab接入電路的電阻為r＝2 Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g＝10 m/s2。則

57、此過程(　　) A．a(chǎn)b的速度最大值為5 m/s B．流過電阻R的電量為6 C C．在這一過程中，整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為17.5 J D．流過電阻R的電流方向?yàn)橛蒫到d 解析：選AC　當(dāng)ab達(dá)到最大速度時(shí)滿足：F＝＋mgsin θ，解得vm＝5 m/s，選項(xiàng)A正確；流過電阻R的電量：q＝＝＝ C＝3 C，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；回路產(chǎn)生的焦耳熱：Q＝FL－mgLsin θ－mvm2＝17.5 J，選項(xiàng)C正確；由右手定則可知，流過電阻R的電流方向?yàn)橛蒬到c，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 題型(二) 電磁感應(yīng)中的圖象和動(dòng)力學(xué)問題 　高考定位：常考題型 解題關(guān)鍵：重在理解圖象的物理意義，掌握分析圖象問題的兩

58、種方法 [典例示法] [例2]　[多選](2017·泰安模擬)矩形線框abcd固定放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示。設(shè)t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直線框平面向里，選項(xiàng)圖中i表示線框中感應(yīng)電流的大小(規(guī)定電流沿順時(shí)針方向?yàn)檎?，F(xiàn)表示線框ab邊所受的安培力的大小(規(guī)定ab邊所受的安培力方向向左為正)，圖象可能正確的是(　　) 1．本題應(yīng)根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化規(guī)律進(jìn)行分段研究。 2．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可定性判斷電流的圖象。 3．由楞次定律和左手定則判斷安培力的方向。 4．由法拉第電磁感應(yīng)定律和安培力公式研究安培力的大小。

59、　 　 [解析]　在0～2 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，線框的磁通量均勻變化，產(chǎn)生恒定電流，磁場方向先向里后向外，磁通量先減小后增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向一直為順時(shí)針方向，電流為正值。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝S，該段時(shí)間內(nèi)恒定，則感應(yīng)電動(dòng)勢恒定，由I＝可知感應(yīng)電流也恒定。同理得知，在2～4 s內(nèi)，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，電流為負(fù)值，感應(yīng)電流也恒定，故A正確，B錯(cuò)誤；在0～2 s內(nèi)，線框ab邊所受的安培力的大小為F＝BIL，IL一定，F(xiàn)與B成正比，而由楞次定律判斷可知，ab邊所受安培力方向先向左后向右，即先為正值后為負(fù)值。同理得知，在2～4 s內(nèi)，F(xiàn)與B成正比，安培力方向先向左后

60、向右，即先為正值后為負(fù)值，與0～2 s內(nèi)變化情況相同，故C正確，D錯(cuò)誤。 [答案]　AC 1．電磁感應(yīng)中圖象問題的一般分析思路 (1)明確圖象的種類(看縱橫坐標(biāo)分別表示什么物理量，如Bt、Et、Ex、ix、it、F安t等)。 (2)分析電磁感應(yīng)的具體過程(如導(dǎo)體勻速、加速、減速切割磁感線，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻、非均勻變化等)。 (3)結(jié)合相關(guān)規(guī)律寫出函數(shù)表達(dá)式(注意數(shù)形結(jié)合)。 (4)根據(jù)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行圖象分析(注意點(diǎn)、線、面、斜率、截距等的物理意義)。 2．分析電磁感應(yīng)中圖象問題的常用方法 排除法 定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(

61、均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng) 函數(shù)法 根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象進(jìn)行分析和判斷 3.解答圖象問題關(guān)注點(diǎn) (1)關(guān)注初始時(shí)刻，如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零，是正方向還是負(fù)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(gè)階段，這幾個(gè)階段是否和圖象變化相對(duì)應(yīng)。 (3)關(guān)注大小、方向的變化趨勢，看圖象斜率的大小、圖象的變化趨勢是否和物理過程對(duì)應(yīng)。 [演練沖關(guān)] 4．[多選](2018屆高三·第一次全國大聯(lián)考Ⅰ卷)如圖甲所示，粗細(xì)均勻的矩形金屬線框abcd固定于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線框所在平面，

62、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。以垂直于線框所在平面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，則選項(xiàng)圖中關(guān)于ab邊的熱功率P、ab邊受到的安培力F(以向右為正方向)隨時(shí)間t變化的規(guī)律正確的是(　　) 解析：選AD　由題圖乙知，的大小恒定，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝n＝nS 可知，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小不變，所以感應(yīng)電流大小也不變，ab邊的熱功率P＝I2R，恒定不變，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)安培力公式F＝BIL，因?yàn)殡娏鞔笮　b邊長度不變，安培力與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，根據(jù)左手定則判定方向，可知C錯(cuò)誤，D正確。 5.[多選](2018屆高三·第一次全國大聯(lián)考Ⅰ卷)如圖所示，兩條足夠長的光

63、滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，兩導(dǎo)軌上端接有電阻R(其余電阻不計(jì))，虛線MM′和NN′之間有垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，虛線NN′和PP′之間也有垂直于導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2(B1>B2)?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的金屬桿ab，從MM′上方某處由靜止釋放，ab在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸，且始終保持水平，已知ab到達(dá)NN′和PP′之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)。則ab從MM′運(yùn)動(dòng)到PP′這段時(shí)間內(nèi)的v t圖象可能正確的是(　　) 解析：選BC　ab到達(dá)MM′切割磁感線時(shí)，若安培力大于重力，ab做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，若安培力等于重力，ab一直做勻速運(yùn)動(dòng)，若安培力

64、小于重力，ab做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；ab到達(dá)NN′前已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng)，即安培力等于重力，則當(dāng)ab到達(dá)NN′時(shí)，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，安培力變小，會(huì)小于重力，ab做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。可知B、C正確，A、D錯(cuò)誤。 6．[多選](2018屆高三·安徽皖南八校聯(lián)考)半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板A、B連接，兩板間距為d且足夠?qū)挘鐖D甲所示。在圓環(huán)處有一變化的磁場垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖乙所示。在平行金屬板A、B正中間有質(zhì)量未知、電荷量為q的帶電液滴，液滴在0～0.1 s處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g

65、，則以下說法正確的是(　　) A．液滴帶正電 B．液滴的質(zhì)量為 C．第0.3 s時(shí)液滴的運(yùn)動(dòng)方向改變 D．第0.4 s時(shí)液滴距初始位置的距離為0.08g(單位：米) 解析：選ABD　根據(jù)楞次定律可知，在0～0.1 s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢使B板為正，液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，可知液滴帶正電，選項(xiàng)A正確；在0～0.1 s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝S＝×πr2＝0.1πr2；對(duì)液滴有mg＝q，解得m＝，選項(xiàng)B正確；0.1～0.2 s時(shí)電動(dòng)勢的方向發(fā)生改變，則液滴向下做加速運(yùn)動(dòng)，0.2～0.3 s 時(shí)電動(dòng)勢的方向不變，液滴繼續(xù)向下做加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；液滴向下運(yùn)動(dòng)的加速度為mg＋q＝ma

66、，解得a＝2g,0.1～0.3 s內(nèi)液滴向下做加速運(yùn)動(dòng)的位移x1＝at2＝×2g×0.22 m＝0.04g m；在0.3 s時(shí)液滴的速度v＝at＝2g×0.2 m/s＝0.4g m/s；0.3～0.4 s時(shí)電動(dòng)勢的方向改變，液滴受力平衡，液滴繼續(xù)向下做勻速運(yùn)動(dòng)，故位移為x2＝vt＝0.4g×0.1 m＝0.04g m，故第0.4 s 時(shí)液滴距初始位置的距離為0.08g(單位：米)，選項(xiàng)D正確。 [選擇題保分練] 三定則、兩定律 1．(2017·溫州中學(xué)模擬)“超導(dǎo)量子干涉儀”可用于探測心磁(10－10 T)和腦磁(10－13 T)等微弱磁場，其靈敏度可達(dá)10－14 T，其探測“回路”示意圖如圖甲所示。穿過ABCD“回路”的磁通量為Φ，電流I＝i1＋i2。電流I與的關(guān)系如圖乙所示(Φ0＝2.07×10－15 Wb)，下列說法正確的是(　　) A．圖乙中橫坐標(biāo)的單位是Wb B．穿過“回路”的磁通量越大，電流I越大 C．穿過“回路”的磁通量變化引發(fā)電流I周期性變化 D．根據(jù)電流I的大小