物理備課資料 六 電路和電磁感應(yīng) 第1講 恒定電流和交變電流

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1、專題六電路和電磁感應(yīng)專題六電路和電磁感應(yīng)定位定位 五年考情分析五年考情分析20172017年年20162016年年20152015年年20142014年年20132013年年卷卷T18(T18(電電磁感應(yīng)磁感應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)生的條件條件) )T16(T16(變壓器原理及變壓器原理及 應(yīng)用應(yīng)用) )T24(T24(力的平衡條件、力的平衡條件、安培力公式、歐姆安培力公式、歐姆 定律定律) )T16(T16(變壓器的工變壓器的工作原理及應(yīng)用作原理及應(yīng)用) )T19(T19(導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)) )T14(T14(感應(yīng)電流產(chǎn)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件生的條件) )T18

2、(T18(感應(yīng)電流的感應(yīng)電流的圖像問(wèn)題圖像問(wèn)題) )T17(T17(電磁感應(yīng)的圖電磁感應(yīng)的圖像問(wèn)題像問(wèn)題) )T25(T25(電容器充放電容器充放 電、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、電、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、牛頓第二定律牛頓第二定律) )卷卷T20(T20(電電磁感應(yīng)磁感應(yīng)的圖像的圖像問(wèn)題問(wèn)題) )T17(T17(閉合電路電容器閉合電路電容器所帶電荷量問(wèn)題所帶電荷量問(wèn)題) )T20(T20(右手定則、導(dǎo)體右手定則、導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、閉合電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、閉合電路歐姆定律路歐姆定律) )T24(T24(牛頓第二定律、牛頓第二定律、法拉第電磁感應(yīng)定法拉第電磁感應(yīng)定 律、安培力律、安培力) )T1

3、5(T15(右手定則右手定則) )T21(T21(變壓器的原變壓器的原理及應(yīng)用、交變理及應(yīng)用、交變電流的有效值電流的有效值) )T25(T25(右手定則、右手定則、法拉第電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路定律、閉合電路歐姆定律及能量歐姆定律及能量守恒定律守恒定律) )T16(T16(電磁感應(yīng)的圖電磁感應(yīng)的圖像問(wèn)題像問(wèn)題) )T19(T19(電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象) )卷卷T15(T15(右手定則、右手定則、楞次定律楞次定律) )T19(T19(變壓器原理及應(yīng)用變壓器原理及應(yīng)用) )T21(T21(交變電流的產(chǎn)生及有交變電流的產(chǎn)生及有效值效值) )T25(T25(受力分析、電荷量及受力分析、

4、電荷量及磁通量的計(jì)算、法拉第電磁通量的計(jì)算、法拉第電磁感應(yīng)定律磁感應(yīng)定律) )專專題題定定位位本專題是電路和電磁感應(yīng)本專題是電路和電磁感應(yīng), ,縱觀近五年的高考題縱觀近五年的高考題, ,全國(guó)三套卷全國(guó)三套卷, ,對(duì)于電路的考查對(duì)于電路的考查大多以選擇題的形式出現(xiàn)大多以選擇題的形式出現(xiàn), ,并且經(jīng)?？甲儔浩鞯脑砗蛻?yīng)用并且經(jīng)常考變壓器的原理和應(yīng)用, ,但但20172017年全國(guó)三套年全國(guó)三套卷都未涉及變壓器卷都未涉及變壓器; ;電磁感應(yīng)在全國(guó)卷的考查中是重點(diǎn)電磁感應(yīng)在全國(guó)卷的考查中是重點(diǎn), ,每年必考每年必考, ,既有非常簡(jiǎn)既有非常簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)題單的基礎(chǔ)題( (如如20142014全國(guó)全國(guó)卷卷T1

5、4T14、20172017全國(guó)全國(guó)卷卷T18),T18),也有較為平穩(wěn)的中檔題也有較為平穩(wěn)的中檔題 ( (如如20152015全國(guó)全國(guó)卷卷T19),T19),還有難度較大的壓軸題還有難度較大的壓軸題( (如如20162016全國(guó)全國(guó)卷卷T25),T25),但但2017 2017 年三套卷都考的比較基礎(chǔ)年三套卷都考的比較基礎(chǔ), ,故備考時(shí)既要夯實(shí)基礎(chǔ)故備考時(shí)既要夯實(shí)基礎(chǔ), ,又要提高分析解決問(wèn)題的能又要提高分析解決問(wèn)題的能力力, ,為沖擊壓軸題做準(zhǔn)備為沖擊壓軸題做準(zhǔn)備. .應(yīng)應(yīng)考考建建議議20182018年高考復(fù)習(xí)備考過(guò)程中年高考復(fù)習(xí)備考過(guò)程中, ,電路的復(fù)習(xí)主要從以下兩部分著手電路的復(fù)習(xí)主要從

6、以下兩部分著手: :恒定電流部分以選擇題的形式考查動(dòng)態(tài)電路、故障電路、含容電恒定電流部分以選擇題的形式考查動(dòng)態(tài)電路、故障電路、含容電路和含電表電路等問(wèn)題的分析路和含電表電路等問(wèn)題的分析; ;交變電流部分以選擇題的形式考查交變電流部分以選擇題的形式考查交變電流的產(chǎn)生交變電流的產(chǎn)生, ,交變電流的交變電流的“四值四值”, ,理想變壓器的原理和應(yīng)用理想變壓器的原理和應(yīng)用. .電磁感應(yīng)的復(fù)習(xí)主要重視感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件及方向電磁感應(yīng)的復(fù)習(xí)主要重視感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件及方向; ;各種圖像各種圖像 ( (如如B-tB-t圖像、圖像、E-tE-t圖像、圖像、 -t-t圖像等等圖像等等););導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感

7、應(yīng)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì); ;結(jié)合力學(xué)、電學(xué)知識(shí)解決與電荷量、電熱相關(guān)的問(wèn)題結(jié)合力學(xué)、電學(xué)知識(shí)解決與電荷量、電熱相關(guān)的問(wèn)題, ,以以及電磁感應(yīng)與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系的問(wèn)題仍是命題的熱點(diǎn)及電磁感應(yīng)與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系的問(wèn)題仍是命題的熱點(diǎn). .第第1 1講恒定電流和交變電流講恒定電流和交變電流整整 合合突突 破破實(shí)實(shí) 戰(zhàn)戰(zhàn)整合整合 網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【要點(diǎn)重溫要點(diǎn)重溫】 1.1.閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律(1)I=(1)I= . .(2)E=(2)E= . .2.2.交變電流的交變電流的“四值四值”(1)(1)最大值最大值: :E Em m= = . .(2)(2

8、)瞬時(shí)值瞬時(shí)值:e=:e= . . (3)(3)有效值有效值: :由電流的由電流的 定義求解定義求解. .(4)(4)平均值平均值:E=:E= . .U U外外+U+U內(nèi)內(nèi) nBSnBSE Em msinsin tt熱效應(yīng)熱效應(yīng)3.3.理想變壓器的四個(gè)基本關(guān)系理想變壓器的四個(gè)基本關(guān)系(1)(1)功率關(guān)系功率關(guān)系: : . .(2)(2)電壓關(guān)系電壓關(guān)系: : . .(3)(3)電流關(guān)系電流關(guān)系: : . .(4)(4)頻率關(guān)系頻率關(guān)系: : . .P P入入=P=P出出f f1 1=f=f2 2突破突破 熱點(diǎn)考向聚焦熱點(diǎn)考向聚焦熱點(diǎn)考向一直流電路的分析熱點(diǎn)考向一直流電路的分析【核心提煉核心提煉

9、】直流電路動(dòng)態(tài)分析的直流電路動(dòng)態(tài)分析的3 3種常用方法種常用方法1.1.程序法程序法遵循遵循“局部局部整體整體部分部分”的思路的思路, ,按以下步驟分析按以下步驟分析: :2.2.結(jié)論法結(jié)論法“串反并同串反并同”(1)“(1)“串反串反”: :指某一電阻增大指某一電阻增大( (減小減小) )時(shí)時(shí), ,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小兩端電壓、電功率都將減小( (增大增大).).(2)“(2)“并同并同”: :指某一電阻增大指某一電阻增大( (減小減小) )時(shí)時(shí), ,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩

10、端電壓、電功率都將增大兩端電壓、電功率都將增大( (減小減小).).3.3.極限法極限法因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題, ,可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端, ,使電阻最大或電阻為零去討論使電阻最大或電阻為零去討論. .【典例典例1 1】 (2017(2017山東菏澤模擬山東菏澤模擬) )在如圖所示的電路中在如圖所示的電路中, ,閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)S,S,將滑動(dòng)變將滑動(dòng)變阻器的滑片阻器的滑片P P向左移動(dòng)一段距離后向左移動(dòng)一段距離后, ,下列結(jié)論正確的是下列結(jié)論正確的是( ( ) )A.A.燈泡燈泡L L變亮變亮B.B.電壓表

11、讀數(shù)變小電壓表讀數(shù)變小C.C.電流表讀數(shù)變小電流表讀數(shù)變小D.D.電容器電容器C C上所帶的電荷量減少上所帶的電荷量減少C C解析解析: :當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P P向左移動(dòng)向左移動(dòng), ,其接入電路的電阻增大其接入電路的電阻增大, ,電路的總電阻電路的總電阻R R總總增大增大, ,總電流總電流I I減小減小, ,電流表讀數(shù)變小電流表讀數(shù)變小, ,燈泡的功率為燈泡的功率為P=IP=I2 2R RL L,R,RL L不變不變, ,則則P P減減小小, ,燈泡變暗燈泡變暗, ,故故A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤,C,C正確正確; ;電流表讀數(shù)變小電流表讀數(shù)變小, ,電壓表讀數(shù)電壓表讀數(shù)U=E-U=E-I

12、rIr變大變大, ,故故B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;根據(jù)根據(jù)U UR R=E-=E-I(RI(RL L+r),I+r),I減小減小, ,知變阻器兩端電壓增大知變阻器兩端電壓增大, ,電容器與變阻器并電容器與變阻器并聯(lián)聯(lián), ,電容器上電壓也增大電容器上電壓也增大, ,由由Q=CUQ=CU可知其電荷量增大可知其電荷量增大, ,故故D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .【拓展延伸拓展延伸】 在典例在典例1 1中中, ,閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)S,S,將滑動(dòng)變阻器的滑片將滑動(dòng)變阻器的滑片P P向左移動(dòng)的過(guò)程向左移動(dòng)的過(guò)程中中, ,電壓表讀數(shù)的變化量和電流表讀數(shù)的變化量的比值會(huì)產(chǎn)生怎樣的變化電壓表讀數(shù)的變化量和電流表讀數(shù)的變化量的比值會(huì)

13、產(chǎn)生怎樣的變化? ?答案答案: :保持不變保持不變【預(yù)測(cè)練習(xí)預(yù)測(cè)練習(xí)1 1】 (2017(2017天津武清區(qū)模擬天津武清區(qū)模擬) )如圖所示如圖所示,R,R0 0為熱敏電阻為熱敏電阻( (溫度降低溫度降低, ,其其電阻增大電阻增大),D),D為理想二極管為理想二極管( (正向電阻為零正向電阻為零, ,反向電阻無(wú)窮大反向電阻無(wú)窮大),),平行板電容器中平行板電容器中央有一帶電液滴剛好靜止央有一帶電液滴剛好靜止,M,M點(diǎn)接地點(diǎn)接地, ,開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S閉合閉合. .下列各項(xiàng)單獨(dú)操作時(shí)可使帶電下列各項(xiàng)單獨(dú)操作時(shí)可使帶電液滴向上運(yùn)動(dòng)的是液滴向上運(yùn)動(dòng)的是( ( ) )A.A.滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器R R的滑

14、動(dòng)觸頭的滑動(dòng)觸頭P P向上移動(dòng)向上移動(dòng)B.B.將熱敏電阻將熱敏電阻R R0 0的溫度降低的溫度降低C.C.開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)斷開(kāi)D.D.電容器的上極板向上移動(dòng)電容器的上極板向上移動(dòng)C C熱點(diǎn)考向二交變電流的產(chǎn)生和描述熱點(diǎn)考向二交變電流的產(chǎn)生和描述【核心提煉核心提煉】1.1.交變電流的四值交變電流的四值2.2.解決交變電流的問(wèn)題要注意以下幾點(diǎn)解決交變電流的問(wèn)題要注意以下幾點(diǎn)(1)(1)電流方向的改變電流方向的改變: :線圈通過(guò)中性面時(shí)線圈通過(guò)中性面時(shí), ,電流方向發(fā)生改變電流方向發(fā)生改變, ,一個(gè)周期內(nèi)線圈一個(gè)周期內(nèi)線圈兩次通過(guò)中性面兩次通過(guò)中性面, ,因此電流的方向改變兩次因此電流的方向改變兩

15、次. .(2)(2)最大值最大值E Em m與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān), ,與線圈形狀無(wú)關(guān)與線圈形狀無(wú)關(guān). .(3)(3)交變電流圖像的五個(gè)確定交變電流圖像的五個(gè)確定. .確定交變電流的最大值確定交變電流的最大值( (峰值峰值););確定不同時(shí)刻交變電流的瞬時(shí)值確定不同時(shí)刻交變電流的瞬時(shí)值; ;確定周期確定周期T(T(頻率頻率f= );f= );確定中性面對(duì)應(yīng)的時(shí)刻確定中性面對(duì)應(yīng)的時(shí)刻; ;確定交變電流方向改變時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻確定交變電流方向改變時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻. .1TD DBCBC熱點(diǎn)考向三理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題熱點(diǎn)考向三理想變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題【核心提煉核心提煉】1.1.明確理想變壓器各

16、物理量的制約關(guān)系明確理想變壓器各物理量的制約關(guān)系(1)(1)輸入功率由輸出功率決定輸入功率由輸出功率決定, ,即即P P入入=P=P出出( (副制約原副制約原););2.2.掌握遠(yuǎn)距離輸電的兩種損耗掌握遠(yuǎn)距離輸電的兩種損耗(1)(1)電壓損耗電壓損耗: :輸電線上的電阻導(dǎo)致的電壓損耗輸電線上的電阻導(dǎo)致的電壓損耗,U,UR R=U=U2 2-U-U3 3=I=IR RR.R.【典例典例3 3】 (2017(2017山東青島模擬山東青島模擬) )如圖所示如圖所示, ,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為為101,101,電壓表和電流表均為理想電表電壓表和電流表均為理想電表,R

17、,R1 1電阻為電阻為100 ,R100 ,R2 2為定值電阻為定值電阻, ,在在a,ba,b兩端加上交變電壓兩端加上交變電壓u,uu,u隨時(shí)間變化的規(guī)律為隨時(shí)間變化的規(guī)律為u=220 sin 100t(V),u=220 sin 100t(V),下列下列說(shuō)法正確的是說(shuō)法正確的是( ( ) )A.A.若電流表示數(shù)為若電流表示數(shù)為2 A,2 A,則電阻則電阻R R2 2上的熱功率為上的熱功率為40 W40 WB.B.副線圈中產(chǎn)生的交變電流頻率為副線圈中產(chǎn)生的交變電流頻率為100 Hz100 HzC.C.電壓表的示數(shù)為電壓表的示數(shù)為22 V22 VD.D.原線圈兩端的電壓為原線圈兩端的電壓為220

18、V220 V22A A【預(yù)測(cè)練習(xí)預(yù)測(cè)練習(xí)3 3】 (2017(2017湖北武漢調(diào)研湖北武漢調(diào)研)()(多選多選) )如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖如圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖, ,兩變兩變壓器均為理想變壓器壓器均為理想變壓器. .升壓變壓器升壓變壓器T T1 1的原、副線圈匝數(shù)之比為的原、副線圈匝數(shù)之比為n n1 1nn2 2=110,=110,在在T T1 1的原線圈兩端接入一正弦交變電流的原線圈兩端接入一正弦交變電流, ,輸電線的總電阻為輸電線的總電阻為2r=2 ,2r=2 ,降壓變壓器降壓變壓器T T2 2的原、副線圈匝數(shù)之比為的原、副線圈匝數(shù)之比為n n3 3nn4 4=101,=101,若若T T

19、2 2的的“用電設(shè)備用電設(shè)備”兩端的電壓為兩端的電壓為U U4 4= =200 V200 V且且“用電設(shè)備用電設(shè)備”消耗的電功率為消耗的電功率為10 kW,10 kW,不考慮其他因素的影響不考慮其他因素的影響, ,則則( ( ) )A.TA.T1 1的副線圈兩端電壓的最大值為的副線圈兩端電壓的最大值為2 0102 010 V VB.TB.T2 2的原線圈兩端的電壓為的原線圈兩端的電壓為2 000 V2 000 VC.C.輸電線上損失的電功率為輸電線上損失的電功率為50 W50 WD.TD.T1 1的原線圈輸入的電功率為的原線圈輸入的電功率為10.1 kW10.1 kW2ABCABC實(shí)戰(zhàn)實(shí)戰(zhàn) 高

20、考真題演練高考真題演練B BB B2.2. 變壓器的應(yīng)用變壓器的應(yīng)用 (2016(2016全國(guó)全國(guó)卷卷,16),16)一含有理想變壓器的電路如圖所示一含有理想變壓器的電路如圖所示, ,圖圖中電阻中電阻R R1 1,R,R2 2和和R R3 3的阻值分別為的阻值分別為3 ,1 3 ,1 和和4 . A 4 . A 為理想交流電流表為理想交流電流表,U,U為為正弦交流電壓源正弦交流電壓源, ,輸出電壓的有效值恒定輸出電壓的有效值恒定, ,當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)時(shí)斷開(kāi)時(shí), ,電流表的示數(shù)為電流表的示數(shù)為I,I,當(dāng)當(dāng)S S閉合時(shí)閉合時(shí), ,電流表的示數(shù)為電流表的示數(shù)為4I.4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)

21、比為該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為( ( ) )A.2 B.3A.2 B.3C.4 D.5C.4 D.53.3. 交變電流的規(guī)律交變電流的規(guī)律 (2016(2016全國(guó)全國(guó)卷卷,21)(,21)(多選多選) )如圖如圖,M,M為半圓形導(dǎo)線框?yàn)榘雸A形導(dǎo)線框, ,圓心圓心為為O OM M;N;N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框, ,圓心為圓心為O ON N; ;兩導(dǎo)線框在同一豎直面兩導(dǎo)線框在同一豎直面( (紙面紙面) )內(nèi)內(nèi); ;兩圓弧半徑相等兩圓弧半徑相等; ;過(guò)直線過(guò)直線O OM MO ON N的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,磁場(chǎng)方向垂直于磁場(chǎng)方向垂直于紙

22、面紙面. .現(xiàn)使線框現(xiàn)使線框M,NM,N在在t=0t=0時(shí)從圖示位置開(kāi)始時(shí)從圖示位置開(kāi)始, ,分別繞垂直于紙面、且過(guò)分別繞垂直于紙面、且過(guò)O OM M和和O ON N的的軸軸, ,以相同的周期以相同的周期T T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng), ,則則( ( ) )A.A.兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電B.B.兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T TC.C.在在t= t= 時(shí)時(shí), ,兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等D.D.兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)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兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的

23、有效值也相等BCBC8T4.4. 遠(yuǎn)距離輸電遠(yuǎn)距離輸電 (2015(2015福建卷福建卷,15),15)圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖圖為遠(yuǎn)距離輸電示意圖, ,兩變壓器均為理想兩變壓器均為理想變壓器變壓器, ,升壓變壓器升壓變壓器T T的原、副線圈匝數(shù)分別為的原、副線圈匝數(shù)分別為n n1 1,n,n2 2, ,在在T T的原線圈兩端接入一的原線圈兩端接入一電壓電壓u=Uu=Um m sin sin tt的交流電源的交流電源, ,若輸送電功率為若輸送電功率為P,P,輸電線的總電阻為輸電線的總電阻為2r,2r,不考不考慮其他因素的影響慮其他因素的影響, ,則輸電線上損失的電功率為則輸電線上損失的電功率為( ( ) )C C