（江蘇專版）2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題四 電路與電磁感應(yīng)檢測（含解析）.doc

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電路與電磁感應(yīng) 第一講直流電路與交流電路 　 考點(diǎn)一 交流電的產(chǎn)生及描述 1.[考查兩種交流電的比較] 甲、乙圖分別表示兩種電壓的波形，其中甲圖所示的電壓按正弦規(guī)律變化。下列說法正確的是(　　) A．甲圖表示交流電，乙圖表示直流電 B．甲圖電壓的有效值為220 V，乙圖電壓的有效值小于220 V C．乙圖電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V) D．甲圖電壓經(jīng)過匝數(shù)比為1∶10的變壓器變壓后，頻率變?yōu)樵瓉淼?0倍 解析：選B　由于兩圖中表示的電流方向都隨時(shí)間變化，因此都為交流電，故A錯(cuò)誤；由于對(duì)應(yīng)相同時(shí)刻，圖甲電壓比圖乙電壓大，根據(jù)有效值的定義可知，圖甲有效值要比圖乙有效值大，圖甲是正弦式交流電，所以有效值U＝＝220 V，故乙圖電壓小于220 V，則B正確；圖乙不是正弦式交流電，所以表達(dá)式不是正弦函數(shù)，故C錯(cuò)誤；理想變壓器變壓后，頻率不發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。 2．[考查交流電的產(chǎn)生及瞬時(shí)值、有效值] 如圖甲所示，在勻強(qiáng)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(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢圖像如圖乙中曲線a、b所示，則(　　) A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面垂直 B．曲線a表示的交變電動(dòng)勢瞬時(shí)值為15cos 50πt(V) C．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為3∶2 D．曲線b表示的交變電動(dòng)勢有效值為10 V 解析：選C　在t＝0時(shí)刻，線圈一定處在中性面上，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，a的周期為410－2 s，ω＝＝50π rad/s；曲線a表示的交變電動(dòng)勢瞬時(shí)值為15sin 50πt(V)，B錯(cuò)誤；b的周期為610－2 s，則由n＝可知，轉(zhuǎn)速與周期成反比，故轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故C正確；ωa∶ωb＝n1∶n2＝3∶2，a交流電的最大值為15 V，則根據(jù)Em＝nBSω得曲線b表示的交變電動(dòng)勢最大值是10 V，則有效值為U＝ V＝5 V，故D錯(cuò)誤。 3．[考查交流電的四值及應(yīng)用] [多選]如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，邊長L＝10 cm的正方形線圈共100匝，線圈總電阻r＝1 Ω，線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝2π rad/s，外電路中的電阻R＝4 Ω，π取3.14，則(　　) A．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的總熱量為0.99 J B．感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為314 V C．由圖示位置轉(zhuǎn)過60的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為2.6 V D．從圖示位置開始的周期內(nèi)通過R的電荷量為0.87 C 解析：選AC　感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值為：Em＝nBSω＝1000.50.122π V＝π V，故B錯(cuò)誤；周期為：T＝＝1 s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的總熱量為：Q＝2T＝21 J＝ J≈0.99 J，故A正確；轉(zhuǎn)過60的過程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢E＝n＝100 V＝ V≈2.6 V，故C正確；平均電動(dòng)勢：＝n，平均電流：＝，在周期內(nèi)通過電阻R的電荷量為：q＝Δt，即為：q＝＝＝ C≈0.087 C，故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)二 直流電路的動(dòng)態(tài)分析 4.[考查含容電路的動(dòng)態(tài)問題分析] 如圖所示電路中，電流表A和電壓表V均可視為理想電表?，F(xiàn)閉合開關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)，下列說法正確的是(　　) A．電流表A的示數(shù)變小，電壓表V的示數(shù)變大 B．小燈泡L變亮 C．電容器C上電荷量減少 D．電源的總功率變大 解析：選A　閉合開關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，電路中總電流I減小，則小燈泡L變暗，電流表A的示數(shù)變??；電壓表的示數(shù)U＝E－I(RL＋r)，I減小，其他量不變，則U增大，即電壓表V的示數(shù)變大，故A正確，B錯(cuò)誤。電容器的電壓等于變阻器兩端的電壓，即等于電壓表的示數(shù)，U增大，由Q＝CU，知電容器C上的電荷量增多，故C錯(cuò)誤。電源的總功率P＝EI，I減小，則電源的總功率變小，故D錯(cuò)誤。 5．[考查電路中平行極板間帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問題] 如圖所示，A、B是兩塊水平放置的平行金屬板，一帶電小球垂直于電場線方向射入板間，小球?qū)⑾駻極板偏轉(zhuǎn)。為了使小球沿射入方向做直線運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是(　　) A．將原來帶正電的小球改為帶負(fù)電 B．將滑動(dòng)變阻器滑片P適當(dāng)向左滑動(dòng) C．適當(dāng)增大小球所帶電荷量 D．將極板間距適當(dāng)增大 解析：選D　一帶電小球垂直于電場線方向射入極板區(qū)域后，向A極板偏轉(zhuǎn)，則小球所受電場力向上且電場力大于重力，小球原來就帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；為使小球沿直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)減小小球所受電場力，將滑動(dòng)變阻器滑片P適當(dāng)向左滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，電路中總電阻減小，總電流增大，R兩端電壓增大，電容器兩端電壓增大，板間場強(qiáng)增大，電場力增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；適當(dāng)增大小球所帶電荷量，小球所受電場力增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將極板間距適當(dāng)增大，板間場強(qiáng)減小，小球所受電場力減小，可使電場力等于重力，選項(xiàng)D正確。 6.[考查電表示數(shù)變化量大小的比較] [多選]在如圖所示電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)， 四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)的變化量分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列說法正確的是(　　) A.變大，變小 B.變大，不變 C．ΔI>0，ΔU1>0，ΔU2<0，ΔU3>0 D．ΔI<0，ΔU1<0，ΔU2>0，ΔU3>0 解析：選BD　當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，R2變大，根據(jù)歐姆定律＝R2，可知將變大；由U2＝E－I(R1＋r)，可得＝R1＋r，則不變，故A錯(cuò)誤。由＝R2＋R1，可知變大；由U3＝E－Ir，可得＝r，則不變，故B正確。R2變大時(shí)，外電路總電阻變大，由閉合電路歐姆定律，可知I變小，所以ΔI<0，U1＝IR1變小，所以ΔU1<0；由路端電壓U3＝E－Ir，知U3變大，所以ΔU3>0，因U3＝U1＋U2，U1減小，則U2增大，所以ΔU2＞0，故C錯(cuò)誤，D正確。 考點(diǎn)三 交流電路的動(dòng)態(tài)分析 7.[考查由滑動(dòng)變阻器引起的動(dòng)態(tài)變化問題] 如圖所示為一理想變壓器，原線圈接在輸出電壓為u＝U0sin ωt的交流電源兩端。電路中R0為定值電阻，V1、V2為理想交流電壓表，A1、A2為理想交流電流表?，F(xiàn)使滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)，下列說法正確的是(　　) A．電壓表V1與V2示數(shù)的比值將變大 B．電流表A1與A2示數(shù)的比值將變小 C．電壓表V1與電流表A1示數(shù)的比值變大 D．電壓表V2與電流表A2示數(shù)的比值變小 解析：選C　由于變壓器原、副線圈電壓之比等于線圈匝數(shù)之比，因此電壓表示數(shù)之比一定等于線圈匝數(shù)之比，故A錯(cuò)誤； 由于只有一個(gè)副線圈，因此電流之比等于線圈匝數(shù)的反比，故兩電流表的比值不變，故B錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)，則滑動(dòng)變阻器接入電阻增大，由歐姆定律可知，電流表A2示數(shù)減小，電流表A1示數(shù)也減小，而電壓表V1和V2示數(shù)不變，電壓表V1與電流表A1示數(shù)的比值變大，電壓表V2與電流表A2示數(shù)的比值也變大，故C正確，D錯(cuò)誤。 8．[考查變壓器負(fù)載變化引起的動(dòng)態(tài)變化問題] [多選]每到夜深人靜的時(shí)候我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)燈泡比睡覺前要亮，其原因在于大家都在用電時(shí)，用電器較多。利用如圖模擬輸電線路，開關(guān)的閉合或者斷開模擬用戶的變化，原線圈輸入電壓恒定的交流電。下列分析正確的是(　　) A．定值電阻相當(dāng)于輸電線電阻 B．開關(guān)閉合，燈泡L1兩端電壓升高 C．開關(guān)閉合，原線圈輸入功率增大 D．開關(guān)斷開，副線圈電壓增大 解析：選AC　原、副線圈匝數(shù)之比等于電壓之比，由于匝數(shù)比值不變，原線圈輸入電壓也不變，所以副線圈電壓不會(huì)變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。家庭電路用電器之間為并聯(lián)關(guān)系，用戶較多時(shí)，并聯(lián)支路增多，相當(dāng)于開關(guān)閉合，而與之串聯(lián)的定值電阻，實(shí)際是等效輸電線的電阻，選項(xiàng)A正確。開關(guān)閉合副線圈總電阻變小，總電流變大，定值電阻分電壓增多，并聯(lián)電壓變小，即燈泡L1兩端電壓減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。副線圈電壓不變電流增大，副線圈電功率增大，根據(jù)能量守恒，原線圈電功率也增大，選項(xiàng)C正確。 9．[考查變壓器原線圈匝數(shù)變化引起的動(dòng)態(tài)變化] [多選]如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為44∶5，b是原線圈的抽頭，且其恰好位于原線圈的中心，S為單刀雙擲開關(guān)，負(fù)載電阻R＝25 Ω，電表均為理想電表，在原線圈c、d兩端接入如圖乙所示的正弦交流電。下列說法中正確的是(　　) A．當(dāng)S與a連接，t＝110－2 s時(shí)，電流表的示數(shù)為0 B．當(dāng)S與a連接，電壓表示數(shù)為50 V C．將S與b連接，電阻R消耗的功率為100 W D．將S與b連接，1 s內(nèi)電阻R上電流方向改變100次 解析：選CD　由題圖乙可知，交流電的周期為210－2 s，所以交流電的頻率為f＝50 Hz，交流電的有效值為 V＝220 V，當(dāng)S與a連接時(shí)，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，副線圈的電壓為25 V，電壓表示數(shù)為25 V，根據(jù)歐姆定律知通過副線圈的電流I2＝＝ A＝1 A，原、副線圈中電流與匝數(shù)成反比，＝，可得電流表示數(shù)為0.11 A，故A、B錯(cuò)誤。S與b連接時(shí)，副線圈兩端的電壓U2′＝U1＝220 V＝50 V，電阻R消耗的功率為P2＝＝ W＝100 W，故C正確。變壓器不會(huì)改變電流的頻率，所以副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz，1 s內(nèi)電流方向改變100次，故D正確。 10．[考查自耦變壓器負(fù)載含電容器的動(dòng)態(tài)變化] [多選]一自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈，通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入u＝220sin 100πt(V)交變電流，滑動(dòng)觸頭處于圖示M位置時(shí)，燈泡L能正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　) A．交流電源的頻率變?yōu)?00 Hz時(shí)，可使燈泡變亮 B．減小電容器C的電容，可使燈泡變亮 C．將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中，電壓表示數(shù)變小且小于220 V D．將滑動(dòng)觸頭從N點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到M點(diǎn)的過程中，電壓表示數(shù)變大且大于220 V 解析：選AC　在a、b間輸入電壓u＝220sin 100πt(V)，可知交變電流的頻率為50 Hz，當(dāng)交流電源的頻率變?yōu)?00 Hz時(shí)，由于電容器對(duì)交變電流的阻礙作用減小，可使燈泡變亮，故A正確；減小電容器C的電容，則對(duì)交變電流的阻礙作用增大，燈泡變暗，故B錯(cuò)誤；自耦變壓器的原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，根據(jù)變壓器原理＝，可知輸出電壓小于220 V，將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中，自耦變壓器的副線圈匝數(shù)減小，電壓表示數(shù)變小，故C正確，D錯(cuò)誤。 11．[考查變壓器副線圈含二極管的動(dòng)態(tài)問題] 如圖所示，一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是10∶1，原線圈接入電壓u＝311sin 100πt(V)的交流電，一理想二極管和一滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在副線圈上，電壓表和電流表均為理想交流電表。下列說法正確的是(　　) A．電壓表的讀數(shù)為22 V B．原線圈中交流電的頻率為25 Hz C．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，電壓表讀數(shù)增大 D．若滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10 Ω，則理想變壓器的輸入功率為24.2 W 解析：選D　原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為22 V，由于副線圈接著二極管，它具有單向?qū)щ娦?，根?jù)電流的熱效應(yīng)知＝T，解得U＝11 V，故A錯(cuò)誤；原線圈中交流電的頻率為f＝＝50 Hz，故B錯(cuò)誤；將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)，接入電路中的阻值變大，副線圈電流變小，但對(duì)原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的讀數(shù)不變，故C錯(cuò)誤；由B項(xiàng)分析求得電壓表兩端電壓有效值為U＝11 V，則理想變壓器的輸出功率為P出＝＝ W＝24.2 W，理想變壓器的輸入功率為24.2 W，故D正確。 考點(diǎn)四 變壓器與遠(yuǎn)距離輸電問題 12.[考查變壓器的工作原理與感抗、容抗] 如圖甲所示電路中，A1、A2、A3為相同的電流表，C為電容器，電阻R1、R2、R3的阻值相同，線圈L的電阻不計(jì)。在某段時(shí)間內(nèi)理想變壓器原線圈內(nèi)磁場的變化如圖乙所示，則在t1～t2時(shí)間內(nèi)(　　) A．電流表A1的示數(shù)比A3的小 B．電流表A2的示數(shù)比A1的小 C．電流表A1和A2的示數(shù)相同 D．電流表的示數(shù)都不為零 解析：選C　原線圈中磁場如題圖乙所示變化，則原線圈中的磁通量均勻變化，故副線圈中產(chǎn)生恒定的電流，因線圈電阻不計(jì)，故線圈L對(duì)恒定電流沒有阻礙作用，所以電流表A1和A2的示數(shù)相同，而電容器“通交流、隔直流”，所以電流表A3的示數(shù)為0。只有C正確。 13．[考查遠(yuǎn)距離輸電功率分配] [多選]如圖所示，在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸送電功率為P1，輸出電壓為U1，發(fā)電廠至用戶的輸電導(dǎo)線的總電阻為R，通過輸電導(dǎo)線的電流為I，輸電線損失的電功率為P′，輸電線末端的電壓為U2，用戶得到的電功率為P2。下列關(guān)系式正確的是(　　) A．P′＝　　　　　　 B．P′＝ C．P′＝I2R D．P2＝P1－ 解析：選BCD　根據(jù)公式P′＝I2R＝，故A錯(cuò)誤，B、C正確；根據(jù)總功率相等可以知道P2＝P1－I2R＝P1－，故D正確。 14．[考查遠(yuǎn)距離輸電的相關(guān)計(jì)算] [多選]某大型光伏電站的功率是500 kW，電壓為12 V，送往外地時(shí)，先通過逆變器(作用是將直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的高壓交流電)轉(zhuǎn)化為220 V的交流電(轉(zhuǎn)化效率為80%)，然后經(jīng)變壓器Ⅰ升壓為20 000 V，通過總電阻為R＝20 Ω的輸電線路送往某地，再經(jīng)變壓器Ⅱ降為 220 V電壓供用戶使用。下列說法正確的是(　　) A．變壓器Ⅱ的原、副線圈匝數(shù)比為1 000∶11 B．變壓器Ⅰ的原、副線圈匝數(shù)比為11∶1 000 C．用戶最多可使用的功率為392 kW D．用戶負(fù)載越多，線路上損耗的功率越小 解析：選BC　直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姾蟮墓β蕿? P＝5000.8 kW＝400 kW 根據(jù)＝可得：＝＝ 電線上損失的電壓為 ΔU＝I2R＝R＝20 V＝400 V 則U3＝U2－ΔU＝20 000 V－400 V＝19 600 V 由＝得：＝＝，故A錯(cuò)誤，B正確； 回路中損失的功率為 ΔP＝I22R＝2R＝220 W＝8 kW， 所以用戶得到的功率為P用＝P－P損＝400 kW－8 kW＝392 kW，故C正確；用戶負(fù)載越多，輸電線上的電流越大，線路上損耗的功率越大，故D錯(cuò)誤。 釋疑4大考點(diǎn) 考點(diǎn)一　交流電的產(chǎn)生及描述 本考點(diǎn)是對(duì)交流電的產(chǎn)生及描述交流電的物理量等知識(shí)的考查，常以選擇題的形式呈現(xiàn)，四個(gè)選項(xiàng)考查多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，考生失分的原因，大多是因知識(shí)或概念的混淆。建議考生自學(xué)為主。 (一)正弦式交變電流“四值”的比較和理解 物理量 表達(dá)式 適用情況及說明 瞬時(shí)值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt (1)從線圈位于中性面開始計(jì)時(shí) (2)可用于分析或計(jì)算線圈某時(shí)刻的受力情況 最大值 (峰值) Em＝nBSω Im＝ (1)此時(shí)線圈垂直于中性面 (2)電容器的擊穿電壓指的就是最大值 有效值 E＝ U＝ I＝ (1)計(jì)算與電流的熱效應(yīng)有關(guān)的量(如電功、電功率、電熱等) (2)電表的讀數(shù)為有效值 (3)保險(xiǎn)絲的熔斷電流為有效值 (4)電氣設(shè)備“銘牌”上所標(biāo)的工作電壓、工作電流一般都是有效值 (5)非正弦式交變電流的有效值利用電流的熱效應(yīng)計(jì)算 平均值 ＝BL ＝n ＝ 計(jì)算通過電路截面的電荷量，q＝n (二)交變電流問題的三點(diǎn)提醒 1．正弦式交變電流不只局限于由線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生。 2．電壓表、電流表的示數(shù)對(duì)應(yīng)交流電的有效值，計(jì)算用電器的電熱(或功率)時(shí)，也應(yīng)利用電流或電壓的有效值，如診斷卷第3題A選項(xiàng)。 3．對(duì)于有電動(dòng)機(jī)的回路，要注意歐姆定律的適用條件。 [題點(diǎn)全練] 1.[多選]如圖所示，電阻為r的單匝矩形線圈面積為S，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，t＝0時(shí)刻線圈平面與磁場垂直，各電表均為理想交流電表，則(　　) A．滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)變大 B．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢最大 C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為 D．1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次 解析：選ACD　滑片P向下滑動(dòng)時(shí)外電阻變大，電流變小，內(nèi)電壓變小，外電壓變大，則電壓表的讀數(shù)變大，則A正確；圖示位置為中性面，電動(dòng)勢為0，故B錯(cuò)誤；電動(dòng)勢最大值Em＝BSω，則由圖示位置轉(zhuǎn)過180電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝2R＝，故C正確；1 s內(nèi)所完成的周期數(shù)是＝，每個(gè)周期電流方向改變2次，1 s內(nèi)流過R的電流方向改變次，故D正確。 2.如圖所示，N匝矩形導(dǎo)線框以角速度ω繞對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框面積為S，線框電阻、電感均不計(jì)。在OO′左側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，外電路接有電阻R和理想電流表A。下列說法正確的是(　　) A．從圖示時(shí)刻起，線框產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢為e＝NBSωsin ωt B．電流表的示數(shù)I＝NBS C．R兩端電壓有效值U＝NBS D．一個(gè)周期內(nèi)電阻R的發(fā)熱量為Q＝ 解析：選B　由題圖可知，線框只有一半在磁場中，故產(chǎn)生的電動(dòng)勢的最大值為Em＝NBω＝，故瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝sin ωt，故A錯(cuò)誤；電流表的示數(shù)為：I＝＝NBS，故B正確；電阻R兩端電壓的有效值U＝E＝＝NBS，故C錯(cuò)誤；一個(gè)周期內(nèi)電阻R的發(fā)熱量Q＝I2RT＝2R＝，故D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)二　直流電路的動(dòng)態(tài)分析 高考對(duì)本考點(diǎn)的考查較為簡單，考生失分主要原因是不按正確程序進(jìn)行分析，只關(guān)注局部，不考慮整體。解決此類問題時(shí)注意應(yīng)用程序法分析動(dòng)態(tài)變化，并用好“串反并同”結(jié)論進(jìn)行快速判斷。需要考生學(xué)會(huì)靈活變通。 (一)理清直流電路知識(shí)體系 (二)掌握動(dòng)態(tài)變化判斷方法 1．程序判斷法 遵循“局部—整體—部分”的思路，按以下步驟分析： 2．直觀判斷法 利用下面兩個(gè)結(jié)論直觀地得到結(jié)論： (1)任一電阻R阻值增大，必引起該電阻中電流I的減小和該電阻兩端電壓U的增大。 (2)任一電阻R阻值增大，必將引起與之并聯(lián)的支路中電流I并的增大和與之串聯(lián)的各電路電壓U串的減小。如診斷卷第4題，滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng) 3．注意某些特殊公式的含義 如診斷卷第6題，由U2＝E－I(R1＋r)，可得＝R1＋r，又U3＝E－Ir，則有＝r。 [題點(diǎn)全練] 1.如圖所示電路中，電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r的電源與一滑動(dòng)變阻器構(gòu)成閉合電路。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓和電路中電流的關(guān)系圖像為(　　) 解析：選D　由閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r，得U＝E－Ir，U與I為一次函數(shù)關(guān)系，且隨電流I增大，電壓U減小。 2.[多選]在如圖所示的電路中，R0為定值電阻，R為光敏電阻(光照減弱時(shí)阻值增大)，C為電容器。現(xiàn)減弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度，下列說法正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)減小 B．電容器C的電荷量增大 C．電壓表的示數(shù)變小 D．電源內(nèi)部消耗的功率變大 解析：選AB　減弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度，R阻值增大，根據(jù)閉合回路歐姆定律可得路端電壓增大，即電壓表示數(shù)增大，總電流減小，即電流表示數(shù)減小，電容器兩端的電壓增大，根據(jù)C＝可得Q增大，電源內(nèi)部消耗的電功率P＝I2r，I減小，內(nèi)阻不變，所以P減小，故A、B正確。 考點(diǎn)三　交流電路的動(dòng)態(tài)分析 本考點(diǎn)是高考的熱點(diǎn)，考查的知識(shí)交匯點(diǎn)較多，常與交變電流的性質(zhì)和變壓器的規(guī)律相結(jié)合。對(duì)于這類問題，需通過原、副線圈電路，綜合分析變壓器與電路的關(guān)系。需要考生學(xué)會(huì)遷移應(yīng)用。 (一)明確變壓器各物理量間的制約關(guān)系 (二)謹(jǐn)記交流電路動(dòng)態(tài)分析的注意事項(xiàng) 1．變壓器匝數(shù)不變時(shí)，變壓器的輸入、輸出電壓均不變，但變壓器原、副線圈中的電流均隨負(fù)載的變化而變化。如診斷卷第11題，電壓表示數(shù)不隨觸頭P的移動(dòng)而改變；診斷卷第8題，變壓器輸出電壓不變，但因輸電線電阻R上消耗的電壓變化導(dǎo)致L1兩端電壓變化。 2．變壓器匝數(shù)變化時(shí)，要注意區(qū)分是原線圈還是副線圈匝數(shù)變化。如診斷卷第9題，將S與b連接時(shí)，原線圈匝數(shù)減半；診斷卷第10題，將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程，副線圈匝數(shù)減小。 3．當(dāng)變壓器輸出電壓一定時(shí)，移動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭或改變接入的用電器多少時(shí)，引起的各物理量的變化分析方法同直流電路的動(dòng)態(tài)分析方法。如診斷卷第11題，由于二極管具有單向?qū)щ娦?，根?jù)電流的熱效應(yīng)＝T，解得U＝11 V，電壓表的示數(shù)并不等于副線圈電壓。 [題點(diǎn)全練] 1.[多選]如圖所示，矩形線圈abcd與理想變壓器原線圈組成閉合電路。線圈在有界勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場只分布在bc邊的左側(cè)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈面積為S，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，匝數(shù)為N，線圈電阻不計(jì)。下列說法正確的是(　　) A．電容器的電容C變大時(shí)，燈泡變暗 B．圖示位置時(shí)，矩形線圈中瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大 C．將原線圈抽頭P向上滑動(dòng)時(shí)，燈泡變暗 D．若線圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)?ω，則變壓器原線圈電壓的有效值為NBSω 解析：選CD　電容器的電容C變大時(shí)，容抗減小，副線圈電流增大，燈泡變亮，故A錯(cuò)誤；線圈處于圖示位置時(shí)，是中性面位置，感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為零，故B錯(cuò)誤；矩形線圈abcd中產(chǎn)生交變電流，將原線圈抽頭P向上滑動(dòng)時(shí)，原線圈匝數(shù)變大，根據(jù)變壓比公式＝，輸出電壓減小，燈泡會(huì)變暗，故C正確；若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度變?yōu)?ω，線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大值增加為原來的2倍；Em＝2NBSω，根據(jù)有效值的定義有：＝T，解得：E＝NBSω，故D正確。 2．[多選]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，圖中電表均為理想電表，R、L和D分別是光敏電阻(其阻值隨光照增強(qiáng)而減小)、電感線圈和燈泡。原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u，下列說法正確的是(　　) A．電壓u的頻率為50 Hz B．電壓表的示數(shù)為22 V C．有光照射R時(shí)，電流表的示數(shù)變大 D．抽出L中的鐵芯，D變暗 解析：選AC　原線圈接入題圖乙所示的正弦交流電壓，T＝0.02 s，所以頻率為f＝＝50 Hz，故A正確；原線圈接入電壓的最大值是220 V，有效值是220 V，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，所以電壓表的示數(shù)U＝22 V，故B錯(cuò)誤；有光照射R時(shí)，R阻值隨光照增強(qiáng)而減小，根據(jù)P＝，得副線圈輸出功率增大，所以原線圈輸入功率增大，所以電流表的示數(shù)變大，故C正確；抽出L中的鐵芯，電感線圈自感系數(shù)減小，電感線圈對(duì)電流的阻礙減小，所以D變亮，故D錯(cuò)誤。 3.[多選](2018南通一模)如圖所示，理想變壓器原線圈接電壓為220 V的正弦交流電，開關(guān)S接1時(shí)，原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1，滑動(dòng)變阻器接入電 路的阻值為10 Ω，電壓表和電流表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) A．變壓器輸入功率與輸出功率之比為1∶1 B．1 min內(nèi)滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量為40 J C．僅將S從1撥到2，電流表示數(shù)減小 D．僅將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，兩電表示數(shù)均減小 解析：選AC　根據(jù)理想變壓器的特點(diǎn)可知，變壓器的輸入功率與輸出功率之比為1∶1，故A正確；原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，所以副線圈兩端電壓為U2＝U1＝220 V＝20 V，則1 min內(nèi)滑動(dòng)變阻器產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝60 J＝2 400 J，B錯(cuò)誤；若只將S從1撥到2，副線圈的電壓減小，副線圈電流減小，原線圈電流即電流表示數(shù)減小，故C正確；將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)，接入電路中的阻值變大，副線圈電流減小，原線圈電流即電流表的示數(shù)減小，但對(duì)原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的讀數(shù)不變，故D 錯(cuò)誤。 考點(diǎn)四　變壓器與遠(yuǎn)距離輸電問題 本考點(diǎn)是高考命題的熱點(diǎn)，主要考查變壓器的工作原理及遠(yuǎn)距離輸電過程中的電路計(jì)算問題，此類問題綜合性較強(qiáng)，要求有較高分析解決問題的能力。要順利解決此類問題，需熟知一個(gè)流程，抓住兩個(gè)關(guān)系，掌握兩種損耗。建議考生適當(dāng)關(guān)注。 (一)熟知一個(gè)流程 (二)抓住兩個(gè)關(guān)系 升壓變壓器T1兩端 降壓變壓器T2兩端 ＝，＝，P1＝P2 ＝，＝，P3＝P4 (三)掌握兩種損耗 1．電壓損耗：輸電線路上I2＝IR＝I3，總電阻R導(dǎo)致的電壓損耗UR＝U2－U3＝IRR。 2．功率損耗：輸電線路發(fā)熱導(dǎo)致的功率損耗PR＝P2－P3＝IR2R＝，注意PR≠。 (四)注意一種特殊情況 交流電源與變壓器原線圈間接有用電器，或它們之間的連接導(dǎo)線阻值不能忽略時(shí)，電源的輸出電壓與變壓器的輸入電壓不相等。 　如圖甲所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其原線圈輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為50 Ω。降壓變壓器右側(cè)部分為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時(shí)其阻值變小，電壓表V可以顯示加在報(bào)警器兩端的電壓(報(bào)警器未畫出)。未出現(xiàn)火警時(shí)，升壓變壓器的輸入功率為660 kW。下列說法中正確的是(　　) A．t＝0.01 s時(shí)刻，電壓表的示數(shù)是0 B．未出現(xiàn)火警時(shí)，遠(yuǎn)距離輸電線路損耗的功率為45 kW C．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表V的示數(shù)變大 D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流變小 [解析]　電壓表的示數(shù)是交流電的有效值，則t＝0.01 s時(shí)刻，電壓表的示數(shù)不為0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；升壓變壓器輸入端電壓有效值為220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，副線圈兩端電壓為22 000 V，所以輸電線中的電流I＝＝ A＝30 A，輸電線損失的電壓ΔU＝IR＝3050 V＝1 500 V，輸電線路損耗功率ΔP＝ΔUI＝1 50030 W＝45 kW，故B正確；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)其阻值減小，電路中電流增大，定值電阻的分壓增大，所以電壓表V的示數(shù)減小，故C錯(cuò)誤；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，降壓變壓器副線圈中電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知輸電線上的電流增大，故D錯(cuò)誤。 [答案]　B [題點(diǎn)全練] 1．[多選]如圖所示，MN和PQ為處于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。垂直導(dǎo)軌放置一根電阻不變的導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好。N、Q端接理想變壓器的原線圈，理想變壓器的輸出端有三組副線圈，分別接電阻元件R和小燈泡、電感元件L(電阻不為零)和小燈泡、電容元件C和小燈泡。在水平金屬導(dǎo)軌之間加磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下、大小隨時(shí)間均勻增加的勻強(qiáng)磁場，則下列判斷正確的是(　　) A．若ab棒靜止，則a、b間沒有電流流過 B．在ab棒向左勻速運(yùn)動(dòng)過程中，三個(gè)燈泡都亮 C．在ab棒向左勻速運(yùn)動(dòng)過程中，燈泡1、2亮，3不亮 D．在ab棒向左勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，三個(gè)燈泡都亮 解析：選CD　若ab棒靜止，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，原線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，則a、b間有電流流過，故A錯(cuò)誤。在ab棒向左勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下，大小隨時(shí)間均勻增加，根據(jù)E＝BLv知：ab棒產(chǎn)生隨時(shí)間均勻增大的感應(yīng)電動(dòng)勢，原線圈中產(chǎn)生隨時(shí)間均勻增大的電流，穿過右側(cè)的三個(gè)副線圈的磁通量均勻增大，則副線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，所以IR≠0、IL≠0，由于電容器有隔直流的特性，IC＝0，故B錯(cuò)誤，C正確。若ab棒勻加速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)體棒的速度為v＝v0＋at，又磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間均勻增加，即B＝kt，原線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝BLv＝ktL(v0＋at)＝kLv0t＋kLat2，所以副線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電動(dòng)勢，由于電容器有通交流的特性，IC≠0，IL≠0，IR≠0，即三盞燈都亮，故D正確。 2．[多選]某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲所示。發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。用戶用電器(均看作純電阻元件)的總電阻為R，變壓器均為理想變壓器，圖乙是發(fā)電機(jī)輸出電壓隨時(shí)間變化的圖像，則(　　) A．發(fā)電機(jī)輸出交流電壓的有效值為220 V B．用電器上交流電的頻率是50 Hz C．當(dāng)R減小時(shí)，輸電線上的電流減小 D．當(dāng)R減小時(shí)，輸電線上損失的功率增大 解析：選ABD　由題圖乙可知交流電壓的最大值為Um＝220 V，因此其有效值為U＝220 V，選項(xiàng)A正確；由題圖乙知交流電的周期T＝210－2 s，則f＝＝50 Hz，選項(xiàng)B正確；當(dāng)用戶用電器的總電阻減小時(shí)，用戶的功率增大，降壓變壓器的輸出功率增大，則輸入的功率增大，輸電線上的電流增大，輸電線上損失的功率增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D 正確。 3．如圖所示為遠(yuǎn)距離輸電的原理圖，升壓變壓器的變壓比為m，降壓變壓器的變壓比為n，輸電線的電阻為R，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出的電壓恒為U。若由于用戶的負(fù)載變化，使電壓表V2的示數(shù)減小了ΔU，則下列判斷正確的是(　　) A．電流表A2的示數(shù)增大了 B．電流表A1的示數(shù)增大了 C．電壓表V1的示數(shù)減小了ΔU D．輸電線損失的功率增加了2R 解析：選B　電壓表V2的示數(shù)減小了ΔU，根據(jù)變壓器的變壓比可知降壓變壓器輸入電壓減小了ΔU3＝nΔU，由于升壓變壓器輸入電壓不變，因此輸電線上的電壓增大了nΔU，因此電流表A1的示數(shù)增大了，B正確；根據(jù)變流比，電流表A2的示數(shù)增大了，A錯(cuò)誤；由于發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，因此升壓變壓器的輸出電壓不變，電壓表V1的示數(shù)不變，C錯(cuò)誤；設(shè)原來輸電線上的電流為I，則輸電線損失的功率增加了2R－I2R，不等于2R，D錯(cuò)誤。 1．(2018江蘇高考)采用220 kV高壓向遠(yuǎn)方的城市輸電。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，為使輸電線上損耗的功率減小為原來的，輸電電壓應(yīng)變?yōu)?　　) A．55 kV　　　　　　　 B．110 kV C．440 kV D．880 kV 解析：選C　輸送功率P＝UI，輸電線上損耗的功率P損＝I2r＝2r∝。當(dāng)P損減小為原來的時(shí)，輸電電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍。 2.(2018南京一模)變壓器線圈中的電流越大，所用的導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)越粗。如圖所示是降壓變壓器，假設(shè)它只有一個(gè)原線圈和一個(gè)副線圈，匝數(shù)分別為n1 和n2。下列說法中正確的是(　　) A．n1>n2，原線圈比副線圈的導(dǎo)線粗 B．n1>n2，原線圈比副線圈的導(dǎo)線細(xì) C．n1n2，故C、D錯(cuò)誤；輸入功率等于輸出功率，所以副線圈的電流大于原線圈的電流，則較粗導(dǎo)線的線圈應(yīng)該作為副線圈，故B正確，A錯(cuò)誤。 3．[多選](2018南京三模)如圖甲所示，不計(jì)電阻的矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出交流電的電動(dòng)勢圖像如圖乙所示，經(jīng)原、副線圈匝數(shù)比為1∶10的理想變壓器給一燈泡供電，燈泡上標(biāo)有“220 V　22 W”字樣，如圖丙所示，則(　　) A．t＝0.01 s時(shí)刻穿過線框回路的磁通量為零 B．燈泡中的電流方向每秒鐘改變100次 C．燈泡正常發(fā)光 D．電流表示數(shù)為 A 解析：選BC　由題圖乙可知，當(dāng)t＝0.01 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢為零，則此時(shí)穿過線框回路的磁通量最大，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，交流電的周期T＝0.02 s，則f＝＝50 Hz，所以燈泡中的電流方向每秒鐘改變100次，故B正確；原線圈輸入電壓的有效值為22 V，則副線圈的電壓為2210 V＝220 V，由P＝UI可知，副線圈電流I2＝0.1 A，則電流表示數(shù)I1＝1 A，燈泡正常發(fā)光，故C正確，D錯(cuò)誤。 4.[多選](2018鎮(zhèn)江一模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，原線圈接u＝220sin(100πt)V的交流電，則(　　) A．此交流電的頻率為100 Hz B．電阻R1兩端的電壓為50 V C．通過電阻R2的電流為 A D．變壓器的輸入功率為150 W 解析：選BCD　根據(jù)表達(dá)式可知ω＝100π rad/s，根據(jù)ω＝2πf得：交流電的頻率為f＝＝ Hz＝50 Hz，故A錯(cuò)誤；原線圈電壓有效值為U1＝＝220 V，則根據(jù)變壓器匝數(shù)比可得副線圈電壓為U2＝U1＝220 V＝50 V，選項(xiàng)B正確；二極管具有單向?qū)щ娦裕鬟^二極管中的交流電只有半個(gè)周期可以通過，根據(jù)電流的熱效應(yīng)得：＝T，解得：U′＝25 V，根據(jù)歐姆定律得通過R2的電流為：IR2＝＝ A＝ A，故C正確；電阻R1消耗功率為PR1＝＝ W＝100 W，電阻R2消耗功率為PR2＝IR22R2＝()225 W＝50 W，則原線圈輸入功率為P＝PR1＋PR2＝100 W＋50 W＝150 W，故D正確。 5.(2018蘇北四市一模)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，原線圈接交流電u＝220sin 100πt(V)，保險(xiǎn)絲的電阻為1 Ω，熔斷電流為2 A，電表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) A．電壓表V的示數(shù)為14.1 V B．電流表A1、A2的示數(shù)之比為2∶1 C．為了安全，滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值為4 Ω D．將滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)，電流表A1的示數(shù)減小 解析：選D　原線圈電壓有效值為U1＝ V＝220 V，根據(jù)變壓器原理可得U2＝U1＝220 V＝110 V，故電壓表V的示數(shù)為110 V，A錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器原理可知，電流強(qiáng)度與匝數(shù)成反比，故電流表A1、A2的示數(shù)之比為1∶2，B錯(cuò)誤；保險(xiǎn)絲的電阻為1 Ω，熔斷電流為2 A，為了安全，滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值為Rmin＝－r保＝ Ω－1 Ω＝54 Ω，C錯(cuò)誤；將滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的總電阻增大，副線圈電流強(qiáng)度減小，則原線圈的電流強(qiáng)度也減小，所以電流表A1的示數(shù)減小，D正確。 6.[多選]如圖所示，Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻，R1為光敏電阻，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小，R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r, V為理想電壓表?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　　) A．熱敏電阻溫度升高，其他條件不變 B．熱敏電阻溫度降低，其他條件不變 C．光照增強(qiáng)，其他條件不變 D．光照減弱，其他條件不變 解析：選BD　熱敏電阻溫度升高時(shí)，其阻值增大，外電路總電阻增大，總電流減小，路端電壓隨之增大，而R2的電壓減小，則并聯(lián)部分的電壓增大，通過光敏電阻的電流增大，所以通過R3的電流減小，電壓表的示數(shù)減小，不符合題意，故A錯(cuò)誤。同理可得熱敏電阻溫度降低，其他條件不變時(shí)，電壓表的示數(shù)增大，符合題意，B正確。光照增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，外電路總電阻減小，總電流增大，路端電壓隨之減小，而R2的電壓增大，則并聯(lián)部分的電壓減小，電壓表的示數(shù)減?。煌砜傻霉庹諟p弱，其他條件不變時(shí)，電壓表的示數(shù)增大，故D正確，C錯(cuò)誤。 7.(2018鹽城一模)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)通過磁極的旋轉(zhuǎn)使不動(dòng)的線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，其原理示意圖如圖所示，固定不動(dòng)的單匝矩形線圈abcd的電阻為r，外電阻為R，磁場繞轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω。圖中的電壓表為理想電表，示數(shù)為U。求： (1)發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻消耗的功率； (2)從圖示位置開始計(jì)時(shí)，t＝0時(shí)，通過外電阻R的電流及方向； (3)從圖示位置開始計(jì)時(shí)，t＝時(shí)，穿過矩形線圈abcd的磁通量。 解析：(1)根據(jù)熱功率公式可知，Pr＝2r； (2)旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)產(chǎn)生正弦式交變電流，根據(jù)正弦式交變電流的最大值與有效值的關(guān)系可知，Umax＝U，所以t＝0時(shí)，通過外電阻R的電流I＝，根據(jù)“楞次定律”可知，電流方向?yàn)樽宰笙蛴遥? (3)從圖示位置開始計(jì)時(shí)經(jīng)過，線圈轉(zhuǎn)到中性面位置，磁通量Φ＝BS，Emax＝BSω， 又Emax＝I(R＋r)＝ 聯(lián)立以上各式可解得：Φ＝。 答案：(1)2r　(2)　方向自左向右 (3) 第二講楞次定律__法拉第電磁感應(yīng)定律 考點(diǎn)一 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 1.[考查楞次定律及其應(yīng)用] [多選](2018全國卷Ⅲ)如圖(a)，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(　　) A．在t＝時(shí)為零 B．在t＝時(shí)改變方向 C．在t＝時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向 D．在t＝T時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向 解析：選AC　在t＝時(shí)，交流電圖線斜率為0，即磁場變化率為0，由E＝＝S知，E＝0，故A正確。在t＝和t＝T時(shí)，圖線斜率最大，在t＝和t＝T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢最大。在到之間，電流由Q向P減弱，導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場，且磁場減弱，由楞次定律知，R產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向也垂直紙面向里，則R中感應(yīng)電動(dòng)勢沿順時(shí)針方向，同理可判斷在到T時(shí)，R中電動(dòng)勢也為順時(shí)針方向，在T到T時(shí)，R中電動(dòng)勢為逆時(shí)針方向，C正確，B、D錯(cuò)誤。 2．[考查法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用] 在勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖所示，導(dǎo)線回路與勻強(qiáng)磁場垂直，磁場方向垂直紙面向里，磁場均勻地增強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率＝510－2T/s，電容器電容C＝60 μF，導(dǎo)線回路邊長L1＝8 cm，L2＝5 cm。則電容器上極板(　　) A．帶正電，電荷量是1.210－4 C B．帶負(fù)電，電荷量是1.210－4 C C．帶正電，電荷量是1.210－8 C D．帶負(fù)電，電荷量是1.210－8 C 解析：選C　根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向是逆時(shí)針方向，則上極板帶正電。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝＝510－20.050.08 V＝210－4 V， 電容器帶電荷量為Q＝CU＝CE＝610－5210－4 C＝1.210－8 C， 故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 3．[考查感生電動(dòng)勢] [多選]在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 250匝，橫截面積S＝20 cm2，螺旋管導(dǎo)線電阻r＝1 Ω，R1＝4 Ω，R2＝5 Ω，C＝20 μF。在一段時(shí)間內(nèi)，豎直向下穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化，下列說法正確的是(　　) A．螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為1 000 V B．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，電容器下極板帶負(fù)電 C．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，通過電阻R1的電流為0.1 A D．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，再斷開S，以后流經(jīng)R2的電荷量為1.010－5 C 解析：選CD　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝n＝nS＝1 2502010－4 V＝1.0 V，故A錯(cuò)誤； 根據(jù)楞次定律可知回路中產(chǎn)生的電流方向是逆時(shí)針，所以電容器下極板帶正電，故B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：I＝＝ A＝0.1 A，故C正確；S斷開后，流經(jīng)R2的電荷量即為S閉合時(shí)電容器極板上所帶的電荷量Q，電容器兩端的電壓：U＝IR2＝0.15 V＝0.5 V，流經(jīng)R2的電荷量：Q＝CU＝2010－60.5 C＝1.010－5 C，故D正確。 4．[考查動(dòng)生電動(dòng)勢與楞次定律] [多選]如圖甲所示，一寬為l的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面向里。一個(gè)邊長為a(l＞a)的正方形導(dǎo)線框ABCD位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場邊界的恒定速度v通過該磁場區(qū)域，導(dǎo)線框電阻為R。在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一條邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行，取線框剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻t＝0，線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的It圖像如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) A．在第1 s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，大小恒定為0.3 A B．在第2 s內(nèi)，穿過線框的磁通量最大，感應(yīng)電流大小恒定為0.6 A C．在第3 s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，大小恒定為0.3 A D．在第1 s內(nèi)，線框中C點(diǎn)電勢高于D點(diǎn)電勢，感應(yīng)電流大小為0 解析：選AC　在第1 s內(nèi)，線框向磁場中運(yùn)動(dòng)，穿過線框的磁通量均勻增加，感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向(取為正方向)，電流大小恒定，由題圖乙可知I＝0.3 A，選項(xiàng)A正確；在第2 s內(nèi)，整個(gè)線框在磁場中運(yùn)動(dòng)，穿過線框的磁通量最大且不變，沒有感應(yīng)電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在第3 s內(nèi)，線框從磁場中出來，磁通量均勻減小，感應(yīng)電流為順時(shí)針方向(為負(fù)方向)，大小恒定，I＝0.3 A，選項(xiàng)C正確；在第1 s內(nèi)，由楞次定律判斷出線框中感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向，則C點(diǎn)電勢低于D點(diǎn)電勢，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．[考查電磁感應(yīng)定律和楞次定律的應(yīng)用] 如圖甲所示，正方形閉合線圈abcd邊長為10 cm，總電阻為2.0 Ω，匝數(shù)為100匝，放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。求： (1)在0～2 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大?。? (2)在t＝1.0 s時(shí)線圈的ad邊所受安培力的大小和方向； (3)線圈中感應(yīng)電流的有效值。 解析：(1)在0～2 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E1＝n＝nS＝1 V。 (2)在t＝1.0 s時(shí)，I1＝＝0.5 A，由題圖乙可知，B1＝1 T，則F＝nB1I1L＝5.0 N 根據(jù)楞次定律，流過ad邊的電流方向由a到d，由左手定則可知，ad邊所受安培力的方向垂直ad向右。 (3)在0～2 s內(nèi)I1＝0.5 A 在2～3 s內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E2，E2＝n＝nS＝2 V，I2＝＝1 A 設(shè)線圈中感應(yīng)電流的有效值為I， 則I12Rt1＋I(xiàn)22Rt2＝I2Rt，解得I＝ A。 答案：(1)1 V　(2)5.0 N　垂直ad向右　(3) A 考點(diǎn)二 電磁感應(yīng)中的圖像問題 6.[考查Φt的關(guān)系圖像] 穿過某閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖像分別如圖中的①～④所示，下列說法正確的是(　　) A．圖①有感應(yīng)電動(dòng)勢，且大小恒定不變 B．圖②產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一直在變大 C．圖③在0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢是t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的2倍 D．圖④產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢先變大再變小 解析：選C　圖①中磁通量沒有變化，因此沒有感應(yīng)電動(dòng)勢，故A錯(cuò)誤；圖②中的磁通量均勻增加，圖像的斜率不變，因此感應(yīng)電動(dòng)勢不變，故B錯(cuò)誤；圖③在0～t1時(shí)間內(nèi)的斜率是t1～t2時(shí)間內(nèi)斜率的2倍，所以在0～t1時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢是t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢的2倍，故C正確；圖④的斜率大小先減小后增大，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢先變小再變大，故D錯(cuò)誤。 7．[考查感應(yīng)電流的功率和安培力的圖像問題] [多選]如圖所示，粗細(xì)均勻的矩形金屬導(dǎo)體線框abcd固定于勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線框所在平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示。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，則下列關(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變化的圖像中正確的是(　　) 解析：選AD　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝n＝nS可知，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?、ab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。 8．[考查傾斜導(dǎo)軌上金屬桿下滑速度隨電阻變化的圖像] [多選]如圖甲所示，兩固定平行且光滑金屬軌道MN、PQ與水平面成θ＝37，M、P之間接電阻箱R，電阻箱的阻值范圍為0～9.9 Ω，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5 T。質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r?，F(xiàn)從靜止釋放桿ab，測得最大速度為vm，改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示。已知軌道間距為L＝2 m，取重力加速度g＝10 m/s2，軌道足夠長且電阻不計(jì)(sin 37＝0.6，cos 37＝0.8)。則(　　) A．金屬桿滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是aPMba B．金屬桿的質(zhì)量為m＝0.5 kg C．金屬桿的接入電阻r＝2 Ω D．當(dāng)R＝2 Ω時(shí)，桿ab勻速下滑過程中R兩端電壓為8 V 解析：選AC　金屬桿向下切割磁感線，由右手定則可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閍PMba，故A正確；當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí)，金屬桿的加速度為零，即受力平衡，由平衡可知mgsin θ＝BIL＝，vm＝R＋，結(jié)合圖像可知：m＝0.33 kg，r＝2 Ω，故B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)R＝2 Ω時(shí)，結(jié)合圖像，最終的速度為8 m/s，根據(jù)電路知識(shí)：E＝BLv，I＝，U＝IR，解得：U＝4 V，故D錯(cuò)誤。 9．[考查電磁感應(yīng)中的Bt圖像] [多選]如圖甲所示，兩根間距為L的粗糙導(dǎo)軌水平放置，在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一根導(dǎo)體棒MN，導(dǎo)體棒MN接入回路中電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，且處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場B1中。導(dǎo)軌的左端與一個(gè)半徑為l的導(dǎo)線圈連接，P、Q兩點(diǎn)距離很小，導(dǎo)線圈內(nèi)存在著豎直向下的磁場B2，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。已知導(dǎo)體棒MN始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)軌與導(dǎo)線圈電阻不計(jì)，則在B2均勻減弱的過程中，下列說法正確的是(　　) A．導(dǎo)體棒MN受到水平向左的摩擦力 B．導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力 C．摩擦力大小為B1L D．摩擦力大小為B1L 解析：選BD　根據(jù)楞次定律和安培定則可知，導(dǎo)線圈內(nèi)的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒MN受到水平向左的安培力，根據(jù)平衡條件可知導(dǎo)體棒MN受到水平向右的摩擦力，故B正確，A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝＝＝，由歐姆定律可知I＝，安培力為F＝B1IL，摩擦力大小為f＝F＝，故D正確，C錯(cuò)誤。 考點(diǎn)三 通電自感和斷電自感 10.[考查自感中的電流關(guān)系] 如圖所示是研究通電自感實(shí)驗(yàn)的電路圖，A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻R，使兩個(gè)燈泡的亮度相同，調(diào)節(jié)可變電阻R1，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S，則(　　) A．閉合開關(guān)瞬間，A1立刻變亮，A2逐漸變亮 B．閉合開關(guān)瞬間，A2立刻變亮，A1逐漸變亮 C．穩(wěn)定后，L和R兩端電勢差不相同 D．穩(wěn)定后斷開開關(guān)，A1和A2都閃亮一下然后慢慢熄滅 解析：選B　閉合開關(guān)瞬間，L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，要阻礙電流的增加，A1逐漸變亮；電阻R不產(chǎn)生自感現(xiàn)象，則A2立刻變亮，故A錯(cuò)誤，B正確。閉合開關(guān)穩(wěn)定后，兩燈仍能正常發(fā)光，即兩燈泡的電壓相同，因?yàn)閮芍凡⒙?lián)，并聯(lián)電壓相等，所以L和R兩端電勢差相同，故C錯(cuò)誤。穩(wěn)定后斷開開關(guān)，由于電感線圈的作用，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小，在L、A1、A2和R中重新形成回路，使得A1和A2都慢慢熄滅，但不會(huì)閃亮，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11．[考查含二極管的自感現(xiàn)象] [多選]如圖所示的電路中，電感L的自感系數(shù)很大，電阻可忽略，D為理想二極管。下列說法正確的有(　　) A．當(dāng)S閉合時(shí)，L1立即變亮，L2逐漸變亮 B．當(dāng)S閉合時(shí)，L1一直不亮，L2逐漸變亮 C．當(dāng)S斷開時(shí)，L2立即熄滅 D．當(dāng)S斷開時(shí)，L1突然變亮，然后逐漸變暗至熄滅 解析：選BD　當(dāng)S閉合時(shí)，因二極管加上了反向電壓，故電流在二極管截止，L1一直不亮；通過線圈的電流增加，感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙電流增加，故使得L2逐漸變亮，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)S斷開時(shí)，由于線圈自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小，故通過L2的電流要在L2－L1－D－L之中形成新的回路，故L1突然變亮，然后逐漸變暗至熄滅，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 12．[考查自感現(xiàn)象在電磁繼電器中的應(yīng)用] 如圖所示，鐵芯上繞有線圈A和B，線圈A與電源連接，線圈B與理想發(fā)光二極管D相連，銜鐵E連接彈簧K控制觸頭C的通斷，忽略A的自感。下列說法正確的是(　　) A．閉合S，D閃亮一下 B．閉合S，C將會(huì)