（廣東版）高三物理第二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)（專(zhuān)家概述+解題思路與方法+專(zhuān)題測(cè)試）專(zhuān)題九 電磁感應(yīng)與電路問(wèn)題.doc

專(zhuān)題九 電磁感應(yīng)與電路問(wèn)題 【專(zhuān)家概述】 一、本專(zhuān)題的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容 1、電阻串聯(lián)公式：，電阻并聯(lián)公式： 2、在兩個(gè)電阻串聯(lián)電路中，電流相等，電壓與電阻正比，功率與電阻正比；在兩個(gè)電阻并聯(lián)電路中，電壓相等，總電流等于各支路電流之和，電流與電阻反比，功率與電阻反比。 3、全電路歐姆定律：，電阻定律：，焦耳定律：，電功率，電功 4、當(dāng)r=r時(shí)，電源輸出功率最大，此時(shí)效率為50%；當(dāng)電源輸出功率為小于最大功率的某一值時(shí)，外電路總電阻有兩個(gè)阻值與之相對(duì)應(yīng)。電源的效率由決定。 5、法拉第電磁感應(yīng)定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：，判斷感應(yīng)電流的方向用楞次定律。 6、交流電的最大值、有效值、瞬時(shí)值、平均值，能量與有效值對(duì)應(yīng)，電量與平均值對(duì)應(yīng)。 7、理想變壓器原副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)正比，一組副線(xiàn)圈時(shí)電流與匝數(shù)反比，多組副線(xiàn)圈時(shí)。 8、遠(yuǎn)距離輸電，獨(dú)立的三個(gè)電路通過(guò)兩個(gè)磁路傳遞能量，輸電導(dǎo)線(xiàn)電功率損失與輸電電壓平方反比。 二、本專(zhuān)題的解題思路與方法 1、電流在電阻中由電勢(shì)高處向低處流動(dòng)，在電源中由低電勢(shì)處向高電勢(shì)處流動(dòng)。 2、在電路中，理想電流表當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)處理，理想電壓表當(dāng)斷路處理。 3、電路問(wèn)題，畫(huà)出等效電路圖比較重要。 4、電路中一個(gè)電阻發(fā)生變化，所有設(shè)備的電流、電壓都要發(fā)生變化，真是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。不論電阻是串聯(lián)還是并聯(lián)，一個(gè)電阻值變小，全電路的總電阻變小。 5、接在電路中的電容器，其電壓與和它并聯(lián)的電阻兩端的電壓相等。存在充電和放電的過(guò)程。電壓升高時(shí)就開(kāi)始充電，電壓降低時(shí)就開(kāi)始放電。 6、楞次定律的阻礙思想可變通使用，如“來(lái)拒去留”、“增反減同”、“進(jìn)縮出擴(kuò)”。具體操作分四步：確定原來(lái)磁場(chǎng)方向確定當(dāng)前磁通量的增減感應(yīng)電流的磁場(chǎng)增反減同用安培定則確定感應(yīng)電流的方向。 7、變壓器只能改變交流電的電壓和電流，不能改變直流電的電壓和電流。 【經(jīng)典例說(shuō)】 例1 （東莞一模）在如圖所示的電路中，e為電源的電動(dòng)勢(shì)，r為電源的內(nèi)電阻，r1、r2為可變電阻.在下列敘述的操作中，可以使燈泡l的亮度變暗的是（ ） l r1r2e ra、僅使r1的阻值增大 b僅使r1的阻值減小 c僅使r2的阻值增大 d僅使r2的阻值減小 答案：ad 分析：如果燈泡l的電壓小了，電流小了，燈泡l的亮度將變暗。 解：選項(xiàng)a正確，可以分走更多的電壓，l留下的電壓減小了。選項(xiàng)d正確，可以分走更多的電流，l留下的電流減小了。選項(xiàng)bc錯(cuò)誤。 小結(jié)：串聯(lián)電路可以分壓，并聯(lián)電路可以分流。 變式訓(xùn)練avsr1e，rr2r0（北京高考）如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略.開(kāi)關(guān)s閉合后，在變阻器r0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中，則（ ） a電壓表與電流表的示數(shù)都減小 b電壓表與電流表的小數(shù)都增大 c電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 d電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大（上海高考）如圖所示電路中，閉合電鍵s，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭p從最高端向下滑動(dòng)時(shí)，（ ） a電壓表v讀數(shù)先變大后變小，電流表a讀數(shù)變大 b電壓表v讀數(shù)先變小后變大，電流表a讀數(shù)變小 c電壓表v讀數(shù)先變大后變小，電流表a讀數(shù)先變小后變大 d電壓表v讀數(shù)先變小后變大，電流表a讀數(shù)先變大后變小t/su/v0.0120-20 例2 （潮州三模）如圖所示是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的（ ） a周期是0.005s b最大值是20v c有效值是20v d表達(dá)式為u=20sin100t(v) 答案：b 分析：正弦交流電的圖象波峰為電壓最大值，橫軸表示時(shí)間。 解：由圖可知，此交流電的電壓最大值為20v，此交流電的周期為0.01s，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，選項(xiàng)b正確，選項(xiàng)c錯(cuò)誤。表達(dá)式為u=20sin200t(v)，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。 小結(jié)：此類(lèi)題比較容易，對(duì)照基本知識(shí)，按圖索驥即可。 變式訓(xùn)練（天津高考）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線(xiàn)框繞與磁感線(xiàn)垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖2所示，則（ ） at=0.005s時(shí)線(xiàn)框的磁通量變化率為零 bt=0.01s時(shí)線(xiàn)框平面與中性面重合 c線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311v d線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100hz u/v0.020.01t/s0（云浮一模）如圖所示為理想變壓器原線(xiàn)圈所接交流電壓的波形.原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比，串聯(lián)在原線(xiàn)圈電路中電流表的示數(shù)為1a，下列說(shuō)法中正確的是（ ） a變壓器副線(xiàn)圈的電流為0.1a b變壓器的輸出功率為200w c變壓器輸出端的交流電的頻率為100hz d此變壓器為升壓變壓器 例3 （揭陽(yáng)一模）如圖所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比不變，副線(xiàn)圈上接有電阻不為零的負(fù)載，在原線(xiàn)圈上輸入不變的電壓1，以下不正確的是（ ） a1212 b1221 c當(dāng)2減小時(shí)，1增大 d當(dāng)2減小時(shí)，1減小 答案：c， 分析：理想變壓器原副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)關(guān)系是正比。一個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，原副線(xiàn)圈電流與匝數(shù)關(guān)系是反比。 解：匝數(shù)不變，電壓不變，r值不同時(shí)，i2會(huì)變化的，根據(jù)能量守恒，i2減小時(shí)，i1也減小，選項(xiàng)d正確，選項(xiàng)ab都正確，只有選項(xiàng)c錯(cuò)誤，符合題意。 小結(jié)：理想變壓器副線(xiàn)圈消耗的能量來(lái)自原線(xiàn)圈提供的能量，此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)該用能量守恒來(lái)處理。 變式訓(xùn)練（汕頭二模）如圖，變壓器輸入有效值恒定的電壓，副線(xiàn)圈匝數(shù)可調(diào)，輸出電壓通過(guò)輸電線(xiàn)送給用戶(hù)(電燈等用電器)，r表示輸電線(xiàn)的電阻. （ ） a用電器增加時(shí)，變壓器輸出電壓增大 b要提高用戶(hù)的電壓，滑動(dòng)觸頭p應(yīng)向下滑 c用電器增加時(shí)，輸電線(xiàn)的熱損耗減少 d用電器增加時(shí)，變壓器的輸入功率增加（天津高考）如圖，一理想變壓器原副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為1：2；副線(xiàn)圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220v，額定功率為22w；原線(xiàn)圈電路中接有電壓表和電流表.現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光.若用u和i分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則（ ） au=110v，i=0.2a bu=110v，i=0.05a cu=110v，i=0.2a du=110v，i=0.2a 例4 （廣州二模）如圖所示，相距l(xiāng)的光滑金屬導(dǎo)軌，半徑為r的圓弧部分豎直放置，直的部分固定于水平地面，mnqp范圍內(nèi)有方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng).金屬棒ab和cd垂直導(dǎo)軌且接觸良好，cd靜止在磁場(chǎng)中；ab從圓弧的頂端由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)后與cd沒(méi)有接觸.已知ab的質(zhì)量為m、電阻為r，cd的質(zhì)量為3m、電阻為r，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g. 求：ab到達(dá)圓弧底端時(shí)對(duì)軌道的壓力大小； 在圖中標(biāo)出ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)cd中的電流方向； 若cd離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度是此刻ab速度的一半，求：cd離開(kāi)磁場(chǎng)瞬間，ab受到的安培力大小. rabbmnqpcdl 分析：ab下落運(yùn)動(dòng)時(shí)并不切割磁感線(xiàn)，此過(guò)程沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。ab過(guò)mn后才切割磁感線(xiàn)，此過(guò)程有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有感應(yīng)電流了。感應(yīng)電流通過(guò)ab、cd，ab、cd受安培力。ab、cd做為一個(gè)系統(tǒng)，它們的動(dòng)量守恒。 解：由機(jī)械能守恒得，ab到達(dá)圓弧底端時(shí)的速度為 在底端時(shí)由向心力公式： 聯(lián)以上兩式得：n=3mg 根據(jù)牛頓第三定律知，ab對(duì)軌道的壓力n=n=3mg ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由右手定則可判斷電流的方向?yàn)閍bdca 設(shè)cd剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，則ab此時(shí)的速度為2v，以為ab、cd為系統(tǒng)，所受合外力為零，動(dòng)量守恒，則有：mv0=m2v+3mv 聯(lián)得： 此時(shí)ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=2blv，cd已出磁場(chǎng)，不產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 回路中的感應(yīng)電流為： ab受到的安培力為：f=ilb 聯(lián)得： 小結(jié)：此類(lèi)題多數(shù)情況下出現(xiàn)在壓軸題。過(guò)程多，受力復(fù)雜，需要建立的方程多，解方程組也不是易事。 變式訓(xùn)練（海南高考）如圖，ab和cd是兩條豎直放置的長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌，mn和是兩根用細(xì)線(xiàn)連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m.豎直向上的外力f作用在桿mn上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸；兩桿的總電阻為r，導(dǎo)軌間距為.整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直.導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為g.在t=0時(shí)刻將細(xì)線(xiàn)燒斷，保持f不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好.求 (1)細(xì)線(xiàn)燒斷后，任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比； (2)兩桿分別達(dá)到的最大速度.（江門(mén)調(diào)研）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.6t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為0.5m、電阻為1的導(dǎo)體棒ab放置在水平的光滑金屬框上，如圖所示.導(dǎo)體棒ab在外力作用下以10m/s的速度向右勻速滑動(dòng)，已知電容c=2f，電阻r1=5，其余電阻忽略不計(jì)，求： (1)ab棒哪端的電勢(shì)高?ab棒中的電動(dòng)勢(shì)的大小？ (2)為使ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，外力的大小及其機(jī)械功率？ (3)電容器的電量？ 例5 （天津高考）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌mn、pq間距為l=0.5m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30角.完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為r=0.1，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b=0.2t，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力f作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運(yùn)動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止.取g=10m/s2，問(wèn)： (1)通過(guò)cd棒的電流i是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力f多大？ (3)棒cd每產(chǎn)生q=0.1j的熱量，力f做的功w是多少？ 分析：ab棒運(yùn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流通過(guò)cd，cd受安培力，從而可以平衡，不至于滑下去。 解：(1)棒cd受到的安培力 棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則 由式代入數(shù)據(jù)解得i=1a，方向由右手定則可知由d到c. (2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等f(wàn)ab=fcd 對(duì)棒ab由共點(diǎn)力平衡有 代入數(shù)據(jù)解得f=0.2n (3)設(shè)在時(shí)間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生q=0.1j熱量，由焦耳定律可知 設(shè)ab棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=blv 由閉合電路歐姆定律知 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知，在時(shí)間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移x=vt 力f做的功w=fx 綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得w=0.4j 小結(jié)：從力平衡的角度來(lái)說(shuō)，把a(bǔ)b、cd看成一體，放在斜面上，用外力f沿斜面向上拉著，它們處于平衡狀態(tài)。從能量的角度來(lái)說(shuō)，外力f做的功，轉(zhuǎn)化為ab棒的重力勢(shì)能和電路的電能。 變式訓(xùn)練（上海高考）電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)s=1.15m，兩導(dǎo)軌間距l(xiāng)=0.75m，導(dǎo)軌傾角為30，導(dǎo)軌上端ab接一阻值r=1.5的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.8t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上.阻值r=0.5，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開(kāi)始下滑至底端，在此過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱.(取)求： (1)金屬棒在此過(guò)程中克服安培力的功； (2)金屬棒下滑速度時(shí)的加速度. (3)為求金屬棒下滑的最大速度，有同學(xué)解答如下：由動(dòng)能定理，.由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說(shuō)明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答.（四川高考）如圖所示，間距l(xiāng)=0.3m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)，在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角=的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度b1=0.4t、方向豎直向上和b2=1t、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).電阻r=0.3、質(zhì)量m1=0