【物理】2019届二轮复习提分策略一临考必记4电路与电磁感应学案

【物理】2019届二轮复习提分策略一临考必记4电路与电磁感应学案

‎4．电路与电磁感应 授课提示：对应学生用书第105页 ‎[基本公式]‎ ‎1．电流的定义式：I＝.‎ ‎2．电源的几个功率 ‎(1)电源的总功率：P总＝EI＝I2(R＋r)．‎ ‎(2)电源内部消耗的功率：P内＝I2r.‎ ‎(3)电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内．‎ ‎3．电源的效率 η＝×100%＝×100%＝×100%.‎ ‎4．磁通量的计算：Φ＝BS⊥.‎ ‎5．电动势大小的计算：E＝n(对象：闭合或不闭合的一个回路)或E＝BLv(切割类)．‎ ‎6．理想变压器及其关系式 ‎(1)电压关系为＝(多输出线圈时为＝＝＝…)．‎ ‎(2)功率关系为P出＝P入(多输出线圈时为P入＝P出1＋P出2＋…)．‎ ‎(3)电流关系为＝(多输出线圈时为n1I1＝n2I2＋n3I3＋…)．‎ ‎(4)频率关系为f出＝f入．‎ ‎7．高压远距离输电的分析方法及计算 ‎(1)在高压输电的具体计算时，为便于理解题意，可参考下图画出相应的题意简图．‎ ‎(2)在高压输电中，常用以下关系式：‎ 输电电流I2＝＝＝.‎ 输电导线损失的电功率 P损＝P2－P3＝IR线＝()2R线．‎ 输电线损耗的电压U损＝U2－U3＝I2R线＝R线．‎ ‎[二级结论]‎ 一、恒定电流 ‎1．和为定值的两个电阻，阻值相等时并联电阻值最大．‎ ‎2．路端电压：纯电阻时U＝E－Ir＝，随外电阻的增大而增大．‎ ‎3．画等效电路：电流表等效短路；电压表、电容器等效断路；等势点合并．‎ ‎4．R＝r时电源输出功率最大P＝.‎ ‎5．含电容器的电路中，电容器是断路，其电压值等于与它并联的电阻上的电压，稳定时，与它串联的电阻是虚设，电路发生变化时，有充、放电电流．‎ 二、电磁感应 ‎1．楞次定律：(阻碍原因)‎ 内外环电流方向：“增反减同”，自感电流的方向：“增反减同”，磁铁相对线圈运动：“你追我退，你退我追”．通电导线或线圈旁的线框：线框运动时“你来我推，你走我拉”．电流变化时“你增我远离，你减我靠近”．‎ ‎2．转杆(轮)发电机：E＝BL2ω.‎ ‎3．通过导线横截面的电荷量：Q＝.‎ 三、交变电流 ‎1．中性面垂直磁场方向，Φ与e为互余关系(即Φ变大时e变小)，此消彼长．‎ ‎2．线圈从中性面开始转动；e＝nBSωsin ωt＝emsin ωt.‎ ‎3．线圈从平行磁场方向开始转动：e＝nBSωcos ωt＝emcos ωt.‎ ‎4．正弦交变电流的有效值：I2RT等于一个周期内产生的总热量．‎ ‎[临考必练]‎ ‎1．把电热器接到110 V的直流电源上，t时间内产生热量为Q，现把它接到交流电源上，t时间内产生的热量为2Q，则交流电源的电压有效值是(　　)‎ A．110 V　　　　　　　 B.110 V C．220 V D．220 V 解析：设电热器的电阻为R.当电热器接在U＝110 V的直流电源上时，Q＝t，当电热器改接到交流电源上时，2Q＝t，联立解得U′＝110 V，故选B.‎ 答案：B ‎2.如图所示，光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b，当一条形磁铁的S极竖直向下迅速靠近两环中间时(　　)‎ A．a、b均静止不动 B．a、b互相靠近 C．a、b均向上跳起 D．a、b互相远离 解析：当条形磁铁的S极迅速向下靠近两环中间时，闭合导体环内的磁通量增大，根据楞次定律可知，两线圈中将产生顺时针方向的感应电流，因两线圈相邻处电流方向相反，所以a、b两环相互远离；根据楞次定律，当条形磁铁的S极竖直向下迅速移动时，由“来拒去留”可知a、b均有向下运动的趋势，即不会向上跳起，故D正确．‎ 答案：D ‎3.图示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B开始均匀增加，该段时间线圈两端a和b之间的电势差为－U，则在t2时刻磁感应强度大小B′为(　　)‎ A．－＋B B.－B C. D.＋B 解析：根据题述，磁感应强度大小由B开始均匀增加，设磁感应强度变化率为，在t2时刻磁感应强度的大小可以表示为B′＝B＋(t2－t1)．根据法拉第电磁感应定律，E＝n＝nS，而E＝U，联立解得B′＝B＋(t2－t1)，选项D正确．‎ 答案：D ‎4．(多选)在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用输电导线的电阻率为ρ，横截面积为S，两地的距离为L，输电线上损耗的电功率为P1，用户得到的电功率为P2.下列关于P1和P2的表达式中正确的是(　　)‎ A．P2＝P(1－) B．P2＝P－ C．P1＝ D．P1＝ 解析：输电线上的电流I＝，输电导线的电阻R＝ρ，输电线上损耗的电功率P1＝I2R＝，用户得到的电功率P2＝P－P1＝P(1－)，选项A、C正确．‎ 答案：AC ‎5.(多选)如图所示，在某控制电路中，R是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小)，当它受到的光照强度逐渐增大时(　　)‎ A．灯泡L变暗 B．光敏电阻R上的电压增大 C．电压表的读数减小 D．电容器的带电荷量增大 解析：光照强度增大时，R的阻值减小，闭合电路的总电阻减小，总电流增大，则灯泡L变亮，A错误；光敏电阻R上的电压UR＝E－I(r＋RL)减小，B错误；电压表的读数U＝E－Ir减小，C正确；电容器C两端的电压等于灯泡两端的电压，灯泡两端的电压UL＝IRL增大，所以电容器C的带电荷量Q＝CUL增大，D正确．‎ 答案：CD ‎6．(多选)理想变压器原线圈a匝数n1＝200匝，副线圈b匝数n2＝100匝，线圈a接在u＝44sin 314t V的交流电源上，“12 V　6 W”的灯泡恰好正常发光．电阻R2＝16 Ω.电压表V为理想电表．下列推断正确的是(　　)‎ A．交变电流的频率为100 Hz B．穿过铁芯的磁通量的最大变化率为 Wb/s C．电压表V的示数为22 V D．R1消耗的功率是1 W 解析：由u＝44sin 314t V知f＝＝＝50 Hz，A错误；灯泡正常发光，由P＝UI得灯泡中的电流I2＝＝0.5 A，电压表的示数U2＝12 V＋0.5×16 V＝20 V，C错误；穿过铁芯的磁通量的最大变化率为＝＝ Wb/s＝ Wb/s，B正确；根据＝，得U1＝40 V，则R1两端电压UR1＝44 V－40 V＝4 V，由原、副线圈的电流与匝数成反比，可得通过R1的电流I1＝0.25 A，则R1的功率P＝UR1I1＝1 W，D正确．‎ 答案：BD ‎7．(多选)图甲为风力发电的简易模型．在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连．在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则(　　)‎ A．磁铁的转速为10 r/s B．线圈两端电压的有效值为6 V C．交流电压的表达式为u＝12sin 5πt V D．该交流电可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上 解析：电流的周期为T＝0.4 s，故磁体的转速为n＝ r/s＝2.5 r/s，故A错误；通过乙图可知电压的最大值为12 V，故有效值U＝＝ V＝6 V，故B正确；周期T＝0.4 s，故ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，故电压的表达式为u＝12sin 5πt V，故C正确；交流电的最大值大于电容器的击穿电压，故不能把该交流电直接加在击穿电压为9 V的电容器上，故D错误．‎ 答案：BC ‎8.(多选)如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时线框的速度大小为v，方向与磁场边界所成夹角为45°.若线框的总电阻为R，则(　　)‎ A．线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为D→C→B→A→D B．AC刚进入磁场时线框中感应电流为 C．AC刚进入磁场时线框所受安培力大小为 D．此时CD两端电压为Bav 解析：线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，则感应电流的方向为A→B→C→D→A，A错误；AC刚进入磁场时CD边切割磁感线，AD边不切割磁感线，所以产生的感应电动势为E＝Bav，则线框中感应电流为I＝＝，故CD两端的电压为U＝I×R＝Bav，B错误，D正确；AC刚进入磁场时线框的CD边受到的安培力的方向与v的方向相反，AD边受到的安培力的方向垂直于AD 边向下，它们的大小都是F＝BIa，AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受到的安培力的矢量和，由几何关系可以看出，AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直，所以F合＝F＝，C正确．‎ 答案：CD ‎9.(多选)如图所示，空间存在有界的匀强磁场，磁场上下边界水平，方向垂直纸面向里，宽度为L.一边长为L的正方形线框自磁场边界上方某处自由下落，线框自开始进入磁场区域到全部离开磁场区域的过程中，下列关于线框速度和感应电流大小随时间变化的图象可能正确的是(线框下落过程中始终保持在同一竖直平面内，且底边保持与磁场边界平行)(　　)‎ 解析：设金属框的电阻为R，如果进入磁场时安培力与重力相等，即mg＝BIL＝，则线框自进入到穿出磁场的过程中速度不变，A正确；如果线框进入磁场时安培力小于重力，则线框速度增大，安培力增大，根据牛顿第二定律可得mg－F安＝ma，则线框加速运动的过程中加速度逐渐减小，速度图象的斜率应逐渐减小，B错误；如果线框进入磁场时安培力大于重力，则线框进入磁场后做减速运动，根据欧姆定律可得i＝＝＝－t，由于a逐渐减小，所以图象的斜率应逐渐减小，C正确；如果线框进入磁场时安培力小于重力，则线框进入磁场后做加速运动，根据欧姆定律可得i＝＝＝＋t，由于a逐渐减小，所以图象的斜率应逐渐减小，当安培力等于重力时做匀速直线运动，D正确．‎ 答案：ACD ‎10.如图所示，两条间距L＝‎0.5 m且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成α＝30°角固定放置，磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量mab＝‎0.1 kg、mcd＝‎0.2 kg的金属棒ab、cd垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻r＝0.2 Ω，导轨电阻不计．ab在沿导轨所在斜面向上的外力F作用下，沿该斜面以v＝‎2 m/s的恒定速度向上运动．某时刻释放cd，cd向下运动，经过一段时间其速度达到最大．已知重力加速度g取‎10 m/s2，在cd速度最大时，求：‎ ‎(1)abdc回路中的电流I以及F的大小；‎ ‎(2)abdc回路中磁通量的变化率以及cd的速度大小．‎ 解析：(1)以cd为研究对象，当cd速度达到最大值时有mcdgsin α＝BIL 代入数据得I＝5 A 由于金属棒ab、cd均沿斜面方向做匀速运动，可将金属棒ab、cd看作整体，作用在ab上的外力F＝(mab＋mcd)gsin α 代入数据得F＝1.5 N.‎ ‎(2)设cd达到最大速度时abdc回路产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律有E＝ 由闭合电路欧姆定律有I＝ 联立以上两式得＝1.0 Wb/s 设cd的最大速度大小为vm，cd达到最大速度后的一小段时间Δt内，abdc回路磁通量的变化量ΔΦ＝B·ΔS＝BL(vm＋v)·Δt 回路磁通量的变化率＝BL(vm＋v)‎ 由以上几式联立可解得vm＝3 m/s.‎ 答案：(1)5 A　1.5 N　(2)1.0 Wb/s　3 m/s