【步步高】2016版高考物理(全国通用)专题六电磁感应和电路第2讲 直流电路和交流电路

专题六 电磁感应和电路 高考题型1直流电路的动态分析高考题型2交流电的产生和描述高考题型3变压器和远距离输电问题高考题型4交变电流的综合问题分析 栏目索引 高考题型1直流电路的动态分析解题方略1纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较 (2)非纯电阻电路：电功WUIt，电功率PUI，电热QI2Rt，电热功率P热I2R，电功率大于电热功率，即WQ，故求电功、电功率只能用WUIt、PUI，求电热、电热功率只能用QI2Rt、P热I2R.2电源的功率和效率(1)电源的几个功率电源的总功率：P总EI 电源内部消耗的功率：P内I2r电源的输出功率：P出UIP总P内3直流电路动态分析方法(1)程序法：基本思路是“部分整体部分”即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况 (2)结论法“并同串反”“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大) 例1如图1所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则()A电压表读数减小B电流表读数减小C质点P将向上运动DR4上消耗的功率逐渐增大图1 解析滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则总电阻减小，总电流增大，则内电压增大，由闭合电路欧姆定律可知路端电压减小，R1两端的电压增大，并联部分电压减小，即R2与R4串联电路两端的电压减小；因并联部分电压减小，则R3中的电流减小，而干路电流增大，故电流表中的电流增大，故B错误；而由于电流表示数增大，由欧姆定律可知R2两端的电压增大，故R4两端的电压减小，电压表示数减小，故A正确； 电容器两端的电压减小，质点所受电场力减小，则质点将向下移动，故C错误；将R4之外的其他部分等效为电源的内电阻，则由电源的输出功率可知，当内、外电阻相等时，输出功率最大，因不明确电阻的大小关系，故R4上消耗的功率可能先增加后减小，故D错误答案A 预测1如图2所示电路中，L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡，R为光敏电阻(光照越强，阻值越小)闭合开关S后，随着光照强度逐渐增强()A两只灯泡均逐渐变暗B两只灯泡均逐渐变亮C电源内电路消耗的功率逐渐增大D光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐增大图2 解析当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，则L2灯逐渐变亮由UEIr可知，路端电压减小，L2灯的电压增大，则R两端的电压减小，故L1灯逐渐变暗，故A、B错误；总电流增大，由PI2r知电源内电路消耗功率逐渐增大，故C正确； 将L2灯看成电源内电路的一部分，光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率是等效电源的输出功率，由于等效电源的内阻大于外电阻，所以当光敏电阻的阻值减小，外电阻减小时，等效电源的内、外电阻的差加大，输出功率减小，则光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐减小，故D错误答案C 预测2某温控电路的原理图如图3所示，RM是负温度系数半导体热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在1527 的环境中工作当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备下列说法中正确的是()A环境温度降低，RM的阻值减小B环境温度升高，Uab变大C滑片P向下移动时，Uab变大D调节滑片P能改变升温和降温设备启动时的临界温度图3 解析RM是半导体热敏电阻，环境温度降低时，RM的阻值增大，故A错误；环境温度升高时，RM的阻值减小，根据串联电路中电压与电阻成正比，可知Uab变小，故B错误；滑片P向下移动时，R增大，总电流减小，则Uab变小，故C错误；调节滑片P时，可改变Uab，从而改变升温和降温设备启动时的临界温度，故D正确答案D 高考题型2交流电的产生和描述解题方略1线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大；(2)线圈中的感应电动势为零；(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次 2交流电的“四值”(1)最大值EmNBS.分析电容器的耐压值(2)瞬时值eNBSsin t.计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况 例2如图4所示，边长L0.2 m的正方形线圈abcd，其匝数n10，总电阻r2 ，外电路的电阻R8 ，ab边的中点和cd边的中点的连线OO恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B1 T，若线圈从图示位置开始计时，以角速度2 rad/s绕OO轴匀速转动则以下判断中正确的是()图4 答案C 预测3(多选) 如图5所示，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动沿着OO从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动已知线圈匝数为n，总电阻为r，ab边长为l1，ad边长为l2，线圈转动的角速度为，外电阻阻值为R，匀强磁场的磁感应强度为B，则下列判断正确的是()图5 在图示位置穿过线圈的磁通量为0，但磁通量变化率最大，故C正确，D错误答案ABC 图6 解析由图可知，该交流电的周期为0.02 s，故交流电压的频率f50 Hz，故A正确，B错误；答案B 预测5一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图7甲所示已知发电机线圈内阻为5 ，现外接一只电阻为105 的灯泡，如图乙所示，则()A电路中的电流方向每秒钟改变50次B电压表 的示数为220 VC灯泡实际消耗的功率为440 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20 J图7 答案D 1理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入P出高考题型3变压器和远距离输电问题解题方略 2理想变压器动态分析的两种情况(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况不论哪种情况，要注意两点：一、根据题意分清变量和不变量；二、弄清“谁决定谁”的制约关系对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入 例3(2015新课标全国 16) 一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3 1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图8所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()图8 答案A 预测6(多选)如图9为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数n1n4n2n3，A1、A2、A3为相同的理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，则()AA1、A3的示数相等BA1、A2的示数相等CA1的示数大于A2的示数DA2的示数大于A3的示数图9 答案AC 预测7如图10所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10 1，输入电压u311 sin (100t) V，L1和L2灯泡都正常发光，两电表可视为理想交流电表则()A该交流电的频率为100 HzB电压表的示数为31.1 VC若将变阻器的滑片P向上滑动，则电流表的示数将变大D若将变阻器的滑片P向上滑动，则灯泡L 1将变暗、灯泡L2将变亮图10 原线圈的电压的有效值为220 V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的有效值为22 V，所以B错误；在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，滑动变阻器的阻值变小，电路的总电阻减小，由于电压是由变压器决定的，输出的电压不变，所以电流变大，即电流表读数变大，L1两端电压不变，所以亮度不变，L2将变亮，故C正确，D错误答案C 预测8(多选)如图11所示，理想变压器原线圈匝数为n1；副线圈a、b之间匝数为n2，b、c之间匝数为n3；且有n1 n2 n35 2 1.原线圈两端加交流电压U1220 V，图中电压表和电流表均为理想交流电表下列说法正确的是()A开关打在a处时，电压表的示数为88 VB开关打在b处时，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，变压器输入功率逐渐增大C滑动变阻器保持不变，当开关由a打到b，电压表前后示数之比为3 1D滑动变阻器保持不变，当开关由a打到b，电流表前后示数之比为3 1图11 无论开关打a还是打到b，只要滑动变阻器的滑片向下滑动，变阻器的阻值减小，消耗的功率增大，因而输入功率也增大，B正确； 答案BC 高考题型4交变电流的综合问题分析交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下两点：1分清交流电路“四值”的不同计算方法和物理意义2学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中解题方略 例4(多选)如图12所示，匝数n100匝、面积为S0.448 m2的导线框ABCD所在处的磁感应强度大小B T线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度100 rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器的原、副线圈匝数之比为2 5，理想降压变压器副线圈接入一只“ 220 V,1 100 W”的灯泡，且灯泡正常发光，输电线路总电阻r20 ，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则下列说法中正确的是()图12 A电压表的读数为448 VB输电线路的电流为0.98 AC电流表的读数为2.5 AD降压变压器的原、副线圈匝数比为5 1 答案ACD 预测9如图13甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4 1，电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R1为定值电阻若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电下列说法中正确的是()图13 变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，故B错误；Rt温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，输出功率和输入功率都变大，故D错误答案C