2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題四 電路與電磁感應(yīng)學(xué)案.doc

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專題四 第一講直流電路與交流電路 考點一 直流電路的分析與計算 1.[考查直流電路中電壓、電流的分析] 在如圖所示電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，三個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2表示。下列判斷正確的是(　　) A．I減小，U1增大　　　 　B．I減小，U2增大 C．I增大，U1增大 D．I增大，U2增大 解析：選B　閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻R增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知，干路電流I總減小，路端電壓U增大；R3的電壓等于路端電壓，則流過R3的電流I3增大；流過電流表的電流I＝I總－I3，I總減小，I3增大，I減小，R1的電壓減小，即電壓表V1的示數(shù)U1減?。浑妷罕鞻2的示數(shù)U2＝U－U1，U增大，U1減小，則U2增大。所以，I減小，U1減小，U2增大，故B正確。 2．[考查閉合電路中功率的分析] [多選]某種小燈泡的UI圖像如圖甲所示，三個完全相同的這種小燈泡連接成如圖乙所示的電路，電源的內(nèi)阻為1.0 Ω。現(xiàn)閉合開關(guān)S，理想電壓表V的示數(shù)為4.0 V，則(　　) A．外電路的總電阻為6.7 Ω B．電源的電動勢為5.6 V C．電源消耗的熱功率為3.0 W D．電源的效率為89.3% 解析：選BD　理想電壓表V的示數(shù)為4.0 V，由UI圖像可知通過干路上的小燈泡的電流為0.6 A，通過電源的電流也為0.6 A，通過兩并聯(lián)小燈泡的電流均為0.3 A，兩端電壓為1.0 V，依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電源的電動勢為E＝4.0 V＋1.0 V＋0.6 A1.0 Ω＝5.6 V，B正確；電路的路端電壓為U0＝5.0 V，電流為I0＝0.6 A，依據(jù)部分電路歐姆定律可知外電阻總阻值為R＝ Ω≈8.3 Ω，A錯誤；電源消耗的熱功率為Pr＝I02r＝0.36 W，C錯誤；輸出功率為P出＝U0I0＝3.0 W，則電源的效率為η＝100%≈89.3%，D正確。 3．[考查含容電路的動態(tài)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，將滑動變阻器滑片P向左移動，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，將滑動變阻器滑片P向左移動時，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上的電荷量增大，故C錯誤。電源的總功率P＝EI，I減小，則電源的總功率變小，故D錯誤。 4．[考查純電阻電路的計算] 如圖所示電路中，電源電動勢E＝6 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，R3＝6 Ω。下列說法正確的是(　　) A．電阻R2中電流為 A B．電路中A、B兩點之間的電壓為3 V C．若在C、D間連一個理想電流表，其讀數(shù)是 A D．若在C、D間連一個理想電壓表，其讀數(shù)是4 V 解析：選C　根據(jù)閉合電路歐姆定律，電阻R2中的電流為I＝＝0.5 A，選項A錯誤；電路中A、B兩點之間的電壓為UAB＝IR1＝0.54 V＝2 V，選項B錯誤；若在C、D間連一個理想電流表，則外電路總電阻為R＝R1＋＝7 Ω，電阻R1中的電流為I1＝＝ A，電阻R3中的電流為I3＝I1＝ A，理想電流表的讀數(shù)是 A，選項C正確；若在C、D間連一個理想電壓表，其測量的電壓為R2兩端的電壓，R2兩端的電壓U2＝IR2＝0.56 V＝3 V，理想電壓表的讀數(shù)是3 V，選項D錯誤。 考點二 交變電流的產(chǎn)生及描述 5.[考查交變電流的產(chǎn)生] [多選]在勻強磁場中，一個匝數(shù)為150匝的閉合矩形金屬線圈，繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線圈的磁通量隨時間變化規(guī)律如圖所示。設(shè)線圈總電阻為2 Ω，則(　　) A．t＝0時，線圈平面與磁感線方向垂直 B．t＝0.5 s時，線圈中的電流改變方向 C．t＝2 s時，線圈中磁通量的變化率為零 D．在2 s內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量為18π2 J 解析：選BD　根據(jù)題圖可知，在t＝0時穿過線圈平面的磁通量為零，所以線圈平面平行于磁感線，感應(yīng)電動勢最大，故A錯誤；t＝0.5 s時，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動勢為零，此時的電流改變方向，故B正確；t＝2 s時，線圈中磁通量為零，此時磁通量的變化率最大，故C錯誤；感應(yīng)電動勢的最大值為Em＝NBSω＝NΦmω＝1500.04 V＝6π V，有效值E＝＝3π V，根據(jù)焦耳定律可得2 s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝T＝2 J＝18π2 J，故D正確。 6．[考查交變電流有效值的計算] 如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和電阻R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看成零，反向電阻可看成無窮大)，在A、B間加一正弦交流電，該正弦交流電電壓的瞬時值表達式為u＝20sin 100πt(V)，則加在R2上的電壓有效值為(　　) A．10 V　　　　　　　 　B．20 V C．15 V D．5 V 解析：選D　由二極管的單向?qū)щ娦钥芍O管導(dǎo)通時，加在R2上的電壓為電源電壓，時長半個周期，最大值為20 V，二極管截止時，R1、R2串聯(lián)，則R2上的電壓為電源電壓的一半，時長半個周期，最大值為10 V。由有效值的定義T＝＋，可得加在R2上的電壓有效值為U＝5 V，選項D正確。 7.[考查交變電流平均值的應(yīng)用] [多選]如圖所示，邊長為L的正方形單匝線圈abcd，電阻為r，外電路的電阻為R，過ab的中點和cd的中點的連線OO′恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應(yīng)強度為B，若線圈從圖示位置開始，以角速度ω繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，以下判斷正確的是(　　) A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動勢最大，其值為Em＝BL2ω B．閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝BL2ωsin ωt C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝ D．線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝ 解析：選CD　如題圖所示，圖示位置為中性面，線圈中的感應(yīng)電動勢為0，選項A錯誤；線圈的有效面積為正方形面積的一半，故閉合電路中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝BL2ωsin ωt，選項B錯誤；線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180的過程中，根據(jù)q＝，ΔΦ＝BS有效＋BS有效＝BL2，可得流過電阻R的電荷量為q＝，選項C正確；線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝I2RT＝2R＝，選項D正確。 8．[考查交變電流的四值比較] [多選]小型交流發(fā)電機中，矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示。不計線圈的電阻。下列說法正確的是(　　) A．產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值表達式為e＝20sin 8πt(V) B．若與一個R＝10 Ω的電阻構(gòu)成閉合回路，交變電流的有效值為 A C．若將此電動勢加在電容為C＝1 μF的電容器上，則該電容器的耐壓值應(yīng)不小于10 V D．若該交流發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的速度增大到原來的2倍，則產(chǎn)生的交變電流的電動勢的最大值增大為40 V 解析：選BD　由題圖可知，交變電流的電動勢的最大值Em＝20 V，交變電流的電動勢的周期為T＝0.25 s，頻率為f＝＝4 Hz，線圈轉(zhuǎn)動的角速度ω＝2πf＝8π rad/s，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢瞬時值表達式為e＝Emsin ωt＝20sin 8πt(V)，選項A錯誤；交變電流的電動勢的有效值為E＝＝10 V，由閉合電路歐姆定律得交變電流的有效值為I＝＝ A，選項B正確；若將此電動勢加在電容器上，電容器的耐壓值應(yīng)不小于電動勢最大值，即不小于20 V，選項C錯誤；由交變電流的電動勢最大值表達式Em＝NBSω可知，若該交流發(fā)電機的線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的速度增大到原來的2倍，則產(chǎn)生的交變電流的電動勢的最大值增大到原來的2倍，為40 V，選項D正確。 考點三 理想變壓器的規(guī)律及應(yīng)用 9.[考查負載變化引起的動態(tài)分析問題] [多選]每到夜深人靜的時候我們就會發(fā)現(xiàn)燈泡比睡覺前要亮，其原因在于大家都在用電時，用電器較多。利用如圖所示電路模擬輸電線路，開關(guān)的閉合或者斷開模擬用戶的變化，原線圈輸入50 Hz的220 V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)和電壓成正比，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變化，選項D錯誤。家庭電路用電器之間為并聯(lián)關(guān)系，用戶較多時，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，實際是等效輸電線的電阻，選項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B錯誤。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C正確。 10．[考查原、副線圈匝數(shù)比變化引起的動態(tài)分析問題] [多選]如圖所示，可調(diào)理想變壓器原線圈接交流電，副線圈通過滑動觸頭P可改變其匝數(shù)。下列說法正確的是(　　) A．僅增大R的阻值，通過燈泡L的電流將變大 B．僅增大R的阻值，通過燈泡L的電流將變小 C．僅將滑動觸頭P向下滑動，燈泡L兩端的電壓將變大 D．僅將滑動觸頭P向下滑動，燈泡L兩端的電壓將變小 解析：選BD　僅增大電阻R時，由于匝數(shù)不變，輸出電壓不變，則由歐姆定律可知，通過燈泡的電流變小，故A錯誤，B正確；滑動觸頭P向下滑動時，輸出端匝數(shù)減小，則輸出電壓變小，燈泡兩端的電壓變小，故C錯誤，D正確。 11．[考查原線圈含負載的動態(tài)分析問題] 一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為3∶1，原線圈與小燈泡D串聯(lián)后，接入一正弦交流電源，電源電壓的有效值恒定；副線圈電路中連接可變電阻R和電流表，電流表內(nèi)阻不計，如圖所示。若改變R的阻值，使電流表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀?。則(　　) A．小燈泡D的亮度變暗 B．副線圈的電壓變小 C．R的阻值大于原來的一半 D．變壓器的輸入功率變?yōu)樵瓉淼膬杀? 解析：選B　因電流表的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼膬杀?，即副線圈中電流變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則原線圈中電流也變?yōu)樵瓉淼膬杀?，即小燈泡D的亮度變亮，選項A錯誤；因燈泡D兩端的電壓變大，可知變壓器原線圈中電壓減小，副線圈中電壓也減小，R的阻值小于原來的一半，選項B正確，C錯誤；原線圈中電流變?yōu)樵瓉淼膬杀?，但是原線圈中電壓減小，則變壓器的輸入功率小于原來的兩倍，選項D錯誤。 考點四 遠距離輸電問題 12.[考查計算輸電線路的功率損耗問題] [多選]在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用輸電導(dǎo)線的電阻率為ρ，橫截面積為S，兩地的距離為L，輸電線上損耗的電功率為P1，用戶得到的電功率為P2。下列關(guān)于P1和P2的表達式中正確的是(　　) A．P2＝P B．P2＝P－ C．P1＝ D．P1＝ 解析：選AC　輸電線上的電流I＝，輸電導(dǎo)線的電阻R＝ρ，輸電線上損耗的電功率P1＝I2R＝，用戶得到的電功率P2＝P－P1＝P，選項A、C正確。 13．[考查輸送電壓一定的動態(tài)分析問題] 如圖為遠距離輸電示意圖，n1、n2和n3、n4分別是升、降壓變壓器的原、副線圈，已知發(fā)電機的輸出電壓一定。用電高峰時，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他家的大功率電器開啟后，家中的白熾燈變暗。下列說法正確的是(　　) A．該同學(xué)家開啟大功率電器后，輸電線上損失的功率減小 B．若減小降壓變壓器原線圈n3的匝數(shù)，可能會使白熾燈正常發(fā)光 C．若減小降壓變壓器副線圈n4的匝數(shù)，可能會使白熾燈正常發(fā)光 D．若減小升壓變壓器副線圈n2的匝數(shù)，可能會使白熾燈正常發(fā)光 解析：選B　用電高峰時，開啟大功率電器，用戶用電的總功率增加，升壓變壓器和降壓變壓器的原、副線圈電流都要增加，輸電線上功率損失P損＝I22R增大，故A錯誤；若減小降壓變壓器原線圈n3的匝數(shù)，根據(jù)＝可知U4增大，根據(jù)P＝可知可能會使白熾燈正常發(fā)光，故B正確；若減小降壓變壓器副線圈n4的匝數(shù)，根據(jù)＝可知U4減小，根據(jù)P＝可知使白熾燈更暗，故C錯誤；若減小升壓變壓器副線圈n2的匝數(shù)，根據(jù)＝可知U2減小，根據(jù)I＝可知輸送電流增大，輸電線上損失電壓增大，功率損失增大，降壓變壓器的原、副線圈的電壓減小，使白熾燈更暗，故D錯誤。 14．[考查輸送功率一定的動態(tài)分析問題] 如圖甲所示為遠距離輸電示意圖，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，其輸入交流電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，遠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)溫度升高時其阻值變小，電壓表V可以顯示加在報警器兩端的電壓(報警器未畫出)。未出現(xiàn)火警時，升壓變壓器的輸入功率為660 kW。下列說法中正確的是(　　) A．0.01 s時刻，電壓表的示數(shù)是0 B．未出現(xiàn)火警時，遠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，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，輸電線上的電流變小 解析：選B　電壓表的讀數(shù)是交流電的有效值，則0.01 s時刻，電壓表的示數(shù)不為零，選項A錯誤；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)火警時其阻值減小，降壓變壓器副線圈中電流增大，定值電阻的分壓增大，所以電壓表V的示數(shù)減小，故C錯誤；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時，副線圈電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知輸電線上的電流增大，故D錯誤。 釋疑4大考點 考點一　直流電路的分析與計算 直流電路中動態(tài)變化主要是通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片改變電阻的大小，或者通過開關(guān)閉合與斷開改變電路結(jié)構(gòu)，或者電路中有光敏電阻、熱敏電阻阻值發(fā)生變化時，電路中各個部分的電流、電壓和電功率都會隨之發(fā)生變化，解決此類問題時注意應(yīng)用程序法分析動態(tài)變化，并用好“串反并同”結(jié)論進行快速判斷。直流電路的計算問題，高考很少單獨考查，常在實驗題中結(jié)合其他知識考查圖像問題的分析與計算 。需要考生學(xué)會靈活變通。 (一)理清直流電路知識體系 (二)掌握動態(tài)變化判斷方法 1．直流電路動態(tài)變化的程序判斷法 遵循“局部—整體—部分”的思路，按以下步驟分析： 2．直流電路動態(tài)變化的直觀判斷法 利用下面兩個結(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。 (三)用好兩類元件電學(xué)特性 1．含容電路中，電路穩(wěn)定后，電容器兩極板間的電壓等于該支路兩端的電壓，如診斷卷第3題，電容器并聯(lián)在滑動變阻器兩端，其電壓等于R2兩端的電壓。如果電容器兩端的電壓升高，電容器充電，電壓降低，電容器放電。 2．電路中串聯(lián)理想電流表時，理想電流表測的是該支路中的電流；電路中串聯(lián)理想電壓表時，則與理想電壓表串聯(lián)的電阻中的電流可認為等于零，電阻兩端的電壓為零；電路中并聯(lián)理想電壓表時，理想電壓表測的是與理想電壓表并聯(lián)的電阻兩端的電壓。如診斷卷第4題，若在C、D間連一個理想電壓表，可視為開路，電壓表測量的是R2兩端的電壓。 [題點全練] 1.[多選](2018河北石家莊二模)在如圖所示的電路中，R0為定值電阻，R為光敏電阻(光照減弱時阻值增大)，C為電容器?，F(xiàn)減弱對光敏電阻R光照的強度，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　減弱對光敏電阻R光照的強度，R阻值增大，根據(jù)閉合電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＝以及C不變，U增大可得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。 2．[多選](2019屆高三湖南師大附中模擬)節(jié)能的LED燈越來越普及，而驅(qū)動LED發(fā)光需要恒流源。如圖所示，電路中的電壓表、電流表都是理想電表，電源是一個恒流源(該恒流源輸出的電流大小和方向都不變)，在改變R2阻值的過程中，電壓表的讀數(shù)為U，電流表A的讀數(shù)為I，電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，它們的變化量的絕對值分別為ΔU、ΔI、ΔI1、ΔI2。以下說法正確的是(　　) A.＝R1，＝R2 B.＝ C.＝ D．當(dāng)R2＝R1時，滑動變阻器R2消耗的電功率最大 解析：選ABD　由部分電路的歐姆定律可知R1＝，R2＝，A正確；因為I不變，I1的變化量與I2的變化量絕對值相等，所以B正確；因為ΔI＝0，所以C錯誤；I2＝I，滑動變阻器R2消耗的電功率P2＝I22R2＝I22，故當(dāng)R2＝R1時，R2消耗的電功率最大，D正確。 3.[多選](2018山東天成大聯(lián)考)如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，開關(guān)S閉合后，平行板電容器中的帶電液滴M處于靜止?fàn)顟B(tài)，電流表和電壓表均為理想電表，則(　　) A．帶電液滴M一定帶正電 B．R4的滑片向上端移動時，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大 C．若僅將電容器下極板稍微向上平移，帶電液滴M將向上極板運動 D．若將開關(guān)S斷開，帶電液滴M將向下極板運動 解析：選BC　電容器的上極板帶正電，板間場強方向向下，帶電液滴M處于平衡狀態(tài)，則知受到的電場力向上，帶電液滴M帶負電，故A錯誤。R4的滑片向上端移動時，其接入電路的電阻增大，根據(jù)“串反并同”知電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，所以B正確。若僅將電容器下極板稍微向上平移，因為板間電壓U不變，由E＝可得E增大，所以液滴受到的電場力增大，液滴將向上極板運動，所以C正確。若將開關(guān)S斷開，電容器板間電壓增大，液滴受到的電場力增大，液滴將向上極板運動，故D錯誤。 考點二　交變電流的產(chǎn)生及描述 本考點是對交變電流的產(chǎn)生及描述交變電流的物理量等知識的考查，常以選擇題的形式呈現(xiàn)，四個選項考查多個知識點，考生失分的原因，大多是因知識或概念的混淆。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 表達式 適用情況及說明 瞬時值 e＝Emsin ωt u＝Umsin ωt i＝Imsin ωt (1)從線圈位于中性面開始計時 (2)可用于分析或計算線圈某時刻的受力情況 最大值 (峰值) Em＝nBSω Im＝ (1)此時線圈垂直于中性面 (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)計算 平均值 ＝BL ＝n ＝ 計算通過電路截面的電荷量，q＝n (二)交變電流?？嫉乃念悊栴} 1．從磁通量隨時間變化的圖像來認識交變電流的產(chǎn)生，如診斷卷第5題，明確當(dāng)磁通量最大時，磁通量的變化率為0，感應(yīng)電動勢為0，該位置是電流方向改變的轉(zhuǎn)換點；當(dāng)磁通量為零時，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，該位置是電流強度增大與減小的轉(zhuǎn)換點。 2．求交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量，如診斷卷第6題中，二極管在導(dǎo)通時加在R2上的電壓有效值為20 V，二極管在截止時加在R2上的電壓有效值為10 V，分別求出每半個周期內(nèi)R2產(chǎn)生的熱量，然后可得到一個周期內(nèi)R2產(chǎn)生的熱量。 3．在電磁感應(yīng)和交變電流問題中，求解通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量時，可由公式q＝n快速得出，如診斷卷第7題選項C。 4．涉及電容器、保險絲等元件的問題，在診斷卷第8題中，電容器的耐壓值指最大值，保險絲的熔斷電流指有效值，轉(zhuǎn)動角速度變化，不僅影響交變電流的周期，根據(jù)交變電流的電動勢的最大值表達式Em＝NBSω可知，也影響交變電流的電動勢的最大值和有效值。 [題點全練] 1．(2018全國卷Ⅲ)一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正。該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T，如圖所示。則Q方∶Q正等于(　　) A．1∶　　　　　　　　　 B.∶1 C．1∶2 D．2∶1 解析：選D　由焦耳定律和有效值概念知，一個周期內(nèi)產(chǎn)生熱量Q方＝＋＝T，Q正＝T＝T＝T，故Q方∶Q正＝2∶1。 2．(2018聊城二模)一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) A．電壓表的示數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C．燈泡實際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 解析：選D　由Em＝220 V，可知有效值E＝220 V，電壓表示數(shù)U＝E＝209 V，故A錯誤；周期T＝0.02 s，每個周期交流電方向改變兩次，則1 s內(nèi)電流方向改變的次數(shù)為n＝2＝100次，故B錯誤；燈泡實際消耗的功率P＝＝ W≠484 W，故C錯誤；發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝t＝1 J＝24.2 J，故D正確。 3.[多選](2018齊魯名校協(xié)作體聯(lián)考)如圖所示，一矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′逆時針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動。已知線圈匝數(shù)為n，總電阻為r，ab邊長為l1，ad邊長為l2，線圈轉(zhuǎn)動的角速度為ω，外電阻阻值為R，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，電流表為理想交流電流表。下列判斷正確的是(　　) A．在圖示位置，ab邊所受的安培力為F＝ B．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝ C．在圖示時刻，電流表的讀數(shù)為 D．在圖示位置，穿過線圈的磁通量的變化率為0 解析：選AB　矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，所以產(chǎn)生正弦式交變電流，圖示位置穿過線圈的磁通量的變化率最大，產(chǎn)生的電動勢最大，其最大值Em＝nBl1l2ω，又因為I＝，F(xiàn)＝nBIl1，所以在圖示位置ab邊所受的安培力為F＝，A正確，D錯誤；由q＝Δt，＝，E＝n可得，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90的過程中，流過電阻R的電荷量為q＝，B正確；交流電表顯示的是有效值，即I＝＝，C錯誤。 考點三　理想變壓器的規(guī)律及應(yīng)用 高考對本考點進行考查時，常與交變電流的性質(zhì)和電路動態(tài)變化的規(guī)律相結(jié)合。對于這類問題，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)會遷移應(yīng)用。 (一)明確變壓器各物理量間的制約關(guān)系 (二)謹記交流電路動態(tài)分析的注意事項 1．變壓器匝數(shù)不變時，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載的變化而變化。如診斷卷第9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，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10題，滑片P向下移動，副線圈匝數(shù)減小，U2變小，I2變小，D項正確。 3．處理理想變壓器原線圈串聯(lián)或并聯(lián)負載時應(yīng)注意：①變壓器原、副線圈間的電壓關(guān)系、電流關(guān)系與匝數(shù)關(guān)系仍然滿足變壓器原理，原線圈的輸入功率仍然等于副線圈的輸出功率；②首先需要確定原線圈所連接負載與原線圈的連接關(guān)系，若串聯(lián)，則應(yīng)從電流關(guān)系作為突破口確定匝數(shù)比和電壓關(guān)系；若并聯(lián)，則應(yīng)從電壓關(guān)系作為突破口確定匝數(shù)比和電流關(guān)系。如診斷題第11題，電源電壓等于燈泡D兩端的電壓與原線圈電壓之和。 [題點全練] 1.(2019屆高三江淮十校聯(lián)考)在如圖所示的理想變壓器的電路中，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，電阻R1＝R2，電流表和電壓表均為理想電表，若電流表的示數(shù)為0.5 A，電壓表的示數(shù)為5 V，則電阻R1的大小為(　　) A．10 Ω　　　　　　　　 B．15 Ω C．20 Ω D．25 Ω 解析：選D　設(shè)電阻R1＝R2＝R，由電壓表的示數(shù)為5 V，則副線圈電流I2＝；原線圈電流I1＝I2＝；原線圈電壓U1＝U2＝10 V；通過R1的電流IR1＝；由題意可知：＋＝0.5 A，解得R＝25 Ω，故D正確。 2．[多選](2018唐山五校聯(lián)考)如圖(a)所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝55∶4，原線圈接有交流電流表A1，副線圈電路接有交流電壓表V、交流電流表A2、滑動變阻器R等，所有電表都是理想電表，二極管D正向電阻為零，反向電阻無窮大，燈泡L的阻值恒定。原線圈接入的交流電壓的變化規(guī)律如圖(b)所示，下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表V的讀數(shù)為32 V B．燈泡L兩端電壓的有效值為16 V C．當(dāng)滑動變阻器的觸頭P向上滑動時，電流表A2示數(shù)減小，A1示數(shù)減小 D．由圖(b)可知交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的角速度為100 rad/s 解析：選BC　電壓表的讀數(shù)為副線圈兩端電壓的有效值，原線圈的電壓有效值為440 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知，副線圈兩端的電壓有效值為32 V，所以電壓表的讀數(shù)為32 V，所以A錯誤；設(shè)燈泡L兩端電壓的有效值為UL，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，則有＝T，解得UL＝16 V，故B正確；當(dāng)滑動變阻器的觸頭P向上滑動時，電阻R的阻值增大，總電阻增大，流過副線圈的電流減小，根據(jù)理想變壓器中原、副線圈的電流與匝數(shù)關(guān)系，可知流過原線圈的電流減小，故電流表A2示數(shù)減小，A1示數(shù)減小，故C正確；由題圖可得T＝0.02 s，交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的角速度為ω＝＝100π rad/s，故D錯誤。 3.(2018煙臺模擬)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別是3 Ω、1 Ω和4 Ω，A為理想交流電流表，u為正弦交流電源，輸出電壓的有效值恒定。已知該變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1。若開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I，則當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為(　　) A．I B．3I C．4I D．5I 解析：選C　開關(guān)斷開時電流表的示數(shù)為I，則原線圈兩端電壓為U－IR1；根據(jù)電流之比等于匝數(shù)反比可得副線圈的電流強度為3I，副線圈兩端電壓為3I(R2＋R3)；理 想變壓器的原、副線圈的電壓比為：(U－IR1)∶3I(R2＋R3)＝3∶1；設(shè)開關(guān)閉合時電流表的示數(shù)為I′，則原線圈兩端電壓為U－I′R1；根據(jù)電流之比等于匝數(shù)反比可得副線圈的電流強度為3I′，副線圈兩端電壓為3I′R2；理想變壓器的原、副線圈的電壓比為：(U－I′R1)∶3I′R2＝3∶1；聯(lián)立解得I′＝4I，故C正確，A、B、D錯誤。 4．(2018天津高考)教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P。若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?，則(　　) A．R消耗的功率變?yōu)镻 B．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁 C．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?I D．通過R的交變電流頻率不變 解析：選B　發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω，其中ω＝2πn，理想變壓器的輸入電壓(有效值)U1＝，若線圈的轉(zhuǎn)速n變?yōu)樵瓉淼?，根?jù)＝，則電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁，通過R的電流變?yōu)樵瓉淼?，R消耗的功率變?yōu)镻，根據(jù)＝，電流表A的讀數(shù)變?yōu)镮，故B正確，A、C錯誤；交變電流的頻率f等于線圈的轉(zhuǎn)速n，故D錯誤。 考點四　遠距離輸電問題 本考點主要考查變壓器的工作原理及遠距離輸電過程中的電路計算問題，此類問題綜合性較強，要求有較高分析解決問題的能力。要順利解決此類問題，需熟知一個流程，抓住兩個關(guān)系，掌握兩種損耗。建議考生適當(dāng)關(guān)注。 (一)熟知一個流程 (二)抓住兩個關(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)明辨兩類問題 1．輸電線上的損失功率必須與輸電線上的電流和電壓相對應(yīng)，即P損＝I線2R＝＝ΔUI線，不要把輸電線上的輸電電壓U和輸電導(dǎo)線上損失的電壓ΔU相混淆。如診斷卷第12題，不能用公式P＝計算輸電線上損失的功率，用戶得到的功率用能量守恒定律計算。 2．輸送電壓一定時，如診斷卷第13題，由于用電器增多，可知降壓變壓器的輸出電流變大，輸電線上的電流增大，電壓損耗增大，進而分析其他物理量變化；輸送功率一定時，輸送電壓增大到原來的n倍，輸電導(dǎo)線上損耗的功率就減小到原來的。 [題點全練] 1．(2018江蘇高考)采用220 kV高壓向遠方的城市輸電。當(dāng)輸送功率一定時，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，輸電電壓應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍。 2．[多選](2018唐山一中模擬)如圖為遠距離輸電示意圖，其中T1、T2為理想變壓器，r是輸電線電阻，燈泡L1、L2相同且阻值不變?，F(xiàn)保持變壓器T1的輸入電壓不變，滑片P位置不變，當(dāng)開關(guān)S斷開時，燈L1正常發(fā)光，則(　　) A．僅閉合S，燈L1會變亮 B．僅閉合S，r消耗的功率會變大，變壓器T1的輸入功率會變大 C．僅將滑片P下移，r消耗的功率會變小 D．僅將滑片P上移，電流表示數(shù)會變小 解析：選BD　閉合S，變壓器T2副線圈回路電阻減小，T2副線圈中電流增大，T2原線圈中電流也增大，則T2輸入電壓U3＝U2－Ir減小，燈泡兩端電壓U4減小，故燈泡L1會變暗，故A錯誤。由以上分析知T1的輸入電流增大，電壓不變，根據(jù)P＝UI知輸入功率增大，輸電線路中電流增大，r消耗的功率會變大，故B正確。僅將滑片P下移，T1副線圈匝數(shù)增大，則輸出電壓增大，T2的輸入電壓增大，燈泡L1電壓也增大，L1中電流增大，則輸電線路中電流增大，故電阻r消耗的功率增大，故C錯誤；僅將滑片P上移，T1副線圈匝數(shù)減小，則輸出電壓減小，T2的輸入電壓減小，燈泡電壓也減小，故燈泡L1變暗，消耗功率減小，則T1輸入功率減小，電流減小，故D正確。 一、高考真題集中演練——明規(guī)律 1．(2016全國卷Ⅱ)阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為(　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選C　斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、乙所示。 根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓U1＝E，U2＝E，C所帶的電荷量Q＝CU，則Q1∶Q2＝3∶5，選項C正確。 2．[多選](2016全國卷Ⅲ)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強磁場，磁場方向垂直于紙面?，F(xiàn)使線框M、N在t＝0時從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則(　　) A．兩導(dǎo)線框中均會產(chǎn)生正弦交流電 B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T C．在t＝時，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等 D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等 解析：選BC　兩導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小不變，選項A錯誤；導(dǎo)線框的轉(zhuǎn)動周期為T，則感應(yīng)電流的周期也為T，選項B正確；在t＝時，切割磁感線的有效長度相同，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，選項C正確；M導(dǎo)線框中一直有感應(yīng)電流，N導(dǎo)線框中只有一半時間內(nèi)有感應(yīng)電流，所以兩導(dǎo)線框的電阻相等時，感應(yīng)電流的有效值不相等，選項D錯誤。 3.(2016全國卷Ⅰ)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω 和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 解析：選B　設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器匝數(shù)比與電流成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時，副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時，副線圈電流為4kI。 根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得 UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3) 4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2 聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k＝3 選項B正確。 4.[多選](2016全國卷Ⅲ)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　) A．原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C．此時a和b的電功率之比為9∶1 D．此時a和b的電功率之比為1∶9 解析：選AD　設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的輸入電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為9∶1，選項A正確，選項B錯誤；由9U0Ia＝U0Ib得，流過b燈泡的電流是流過a燈泡電流的9倍，根據(jù)P＝UI，a、b燈泡的電功率之比為1∶9，選項C錯誤，選項D正確。 5.(2015全國卷Ⅰ)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示。設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則(　　) A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ 解析：選A　設(shè)原、副線圈中的電流分別I1、I2，則＝＝，故k＝＝。設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則＝＝，故U1＝3U，而原線圈上電阻分擔(dān)的電壓為U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V。選項A正確。 二、名校模擬重點演練——知熱點 6.(2018四川綿陽三診)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，原線圈接有定值電阻R0，副線圈接有兩個阻值均為R的定值電阻，且R0＝2R。輸入穩(wěn)定的正弦交流電U0，下列說法正確的是(　　) A．R0與R的電壓比為2∶1 B．R0與R的電壓比為1∶1 C．R0與R消耗的電功率比為4∶1 D．R0與R消耗的電功率比為1∶4 解析：選A　設(shè)原線圈電流為I，則副線圈中電流I2＝I＝2I，則副線圈中每個電阻上的電流為I；則R0與R的電壓比為＝＝；R0與R消耗的電功率比為＝＝，故A正確，B、C、D錯誤。 7.(2018東北三省四市二模)如圖所示，接于理想變壓器中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光，那么，理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為(　　) A．1∶1∶1　　　　　 B．3∶2∶1 C．6∶2∶1 D．2∶2∶1 解析：選B　燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，可知流經(jīng)每個燈泡的電流都相等，設(shè)為I，每個燈泡兩端電壓都相等，設(shè)為u，則U2＝2u，U3＝u；根據(jù)輸入功率等于輸出功率知：U1I＝U2I＋U3I，得U1＝3u，再根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知n1∶n2∶n3＝U1∶U2∶U3＝3∶2∶1。故B正確，A、C、D錯誤。 8.(2019屆高三衡水中學(xué)模擬)電動機的內(nèi)電阻r＝2 Ω，與R＝8 Ω的電阻串聯(lián)接在發(fā)電機線圈上，如圖所示，已知線圈面積為 m2，共100匝，線圈的電阻為2 Ω，線圈在磁感應(yīng)強度B＝ T 的勻強磁場中繞垂直磁感線的軸OO′以轉(zhuǎn)速n＝600 r/min勻速轉(zhuǎn)動時，在合上開關(guān)S后電動機正常工作，電壓表的示數(shù)為100 V，下列說法正確的是(　　) A．電路中電流的最大值為5 A B．電路中電流的最大值為10 A C．電動機正常工作時的輸出功率為1 000 W D．電動機正常工作時的輸出功率為800 W 解析：選B　線圈轉(zhuǎn)動時的角速度：ω＝2πn＝2π10 rad/s＝20π rad/s；線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢的最大值為：Em＝NBSω＝10020π V＝200 V；有效值為：E＝＝200 V；設(shè)線圈的電阻為r′，則電路中的電流I＝＝ A＝10 A，故電路中最大電流為10 A，故A錯誤，B正確。電動機正常工作時的輸出功率為：P＝UI－I2r＝10010 W－1022 W＝800 W，故C、D錯誤。 9．(2018江西重點中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，邊長為L，匝數(shù)為N，電阻不計的正方形線圈abcd，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，軸OO′垂直于磁感線，制成一臺交流發(fā)電機，它與理想變壓器的原線圈連接，變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為1∶2，二極管的正向電阻為零，反向電阻無窮大，從正方形線圈處于圖示位置開始計時，下列判斷正確的是(　　) A．交流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝NBωL2sin ωt B．變壓器的輸入功率與負載電阻消耗功率之比為1∶2 C．電壓表示數(shù)為NBωL2 D．若將滑動變阻器的滑片向下滑動，電流表的示數(shù)增大 解析：選C　從垂直于中性面位置開始計時，正方形線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝NBL2ωcos ωt，故A錯誤；變壓器的輸入與輸出功率之比為1∶1，故B錯誤；交流電在一個周期內(nèi)有半個周期通過二極管，原線圈交流電壓的最大值等于NBωL2，副線圈電壓最大值為Um2＝2NBωL2，根據(jù)電流的熱效應(yīng)可得＝T，解得U＝ NBωL2，故C正確；當(dāng)滑動變阻器的滑片向下滑動時，R增大，根據(jù)理想變壓器的變壓原理知輸出電壓即電壓表V的示數(shù)不變，電阻消耗的功率變小，故電流表示數(shù)變小，故D錯誤。 10.(2019屆高三濟寧五校聯(lián)考)智能手機無線充電器的原理類似于變壓器，由發(fā)射器和接收器組成，分別有一發(fā)射線圈和接收線圈?，F(xiàn)將部分電路等效成如圖所示的電路圖，發(fā)射、接收線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶1，接收線圈右側(cè)連接有4個理想二極管，若A、B端輸入電壓為u＝311sin 100πt(V)，下列說法中正確的是(　　) A．C端永遠是負極 B．C、D端輸出電壓的有效值為10 V C．C、D端輸出的交流電頻率是50 Hz D．當(dāng)A、B端輸入恒定直流電時，C、D端輸出的也是直流電 解析：選B　當(dāng)A、B端輸入交流電時，由于二極管的作用是只允許正向的電流通過，所以C端永遠是正極，D端永遠是負極，所以C、D端輸出的是直流電，故A、C錯誤。當(dāng)A、B端輸入電壓為u＝311sin 100πt(V)時，即原線圈電壓的有效值是220 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得副線圈的電壓是10 V，副線圈右側(cè)連接有4個理想二極管，二極管具有單向?qū)щ娦裕瑘D中四個二極管左右兩側(cè)的正負極位置相反，所以不管交變電流方向怎樣，C、D端就相當(dāng)于接了副線圈兩端，所以C、D端輸出電壓的有效值為10 V，故B正確。當(dāng)A、B端輸入恒定直流電時，變壓器不起作用，C、D端無電流，故D錯誤。 11．(2018山東省實驗中學(xué)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，原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1，滑動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11∶1 B．1 min內(nèi)滑動變阻器上產(chǎn)生的熱量為40 J C．僅將S從1撥到2，電流表示數(shù)變小 D．僅將滑動變阻器的滑片向下滑動，兩電表示數(shù)均減小 解析：選C　根據(jù)理想變壓器的特點可知，變壓器的輸入功率與輸出功率之比為1∶1，故A錯誤；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)產(chǎn)生的熱量為Q＝t＝60 J＝2 400 J，故B錯誤；若只將S從1撥到2，副線圈的電壓減小，副線圈中電流減小，原線圈中電流即電流表示數(shù)減小，故C正確；將滑動變阻器的滑片向下滑動，接入電路中的阻值變大，電流表的讀數(shù)變小，但對原、副線圈兩端的電壓無影響，即電壓表的讀數(shù)不變，故D錯誤。 12.(2018河南南陽一中模擬)如圖所示，一個匝數(shù)為N＝100匝，電阻不計的線框以固定轉(zhuǎn)速50 r/s在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生的交流電通過一匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1的理想變壓器給阻值R＝20 Ω的電阻供電，已知電壓表的示數(shù)為20 V，從圖示位置開始計時，下列說法正確的是(　　) A．t＝0時刻線框內(nèi)的電流最大 B．變壓器原線圈中電流的有效值為10 A C．穿過線框平面的最大磁通量為 Wb D．理想變壓器的輸入功率為10 W 解析：選C　t＝0時刻線框在中性面位置，故感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，故A錯誤；副線圈中的電流I2＝＝ A＝1 A，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，＝ ，原線圈中電流的有效值I1＝I2＝1 A＝0.1 A，故B錯誤；根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，原線圈兩端的電壓U1＝200 V，角速度ω＝2πn＝100π rad/s，線圈產(chǎn)生最大感應(yīng)電動勢為200 V，由Em＝NBSω，得最大磁通量Φ＝BS＝＝＝ Wb，故C正確；理想變壓器輸出功率P2＝U2I2＝201 W＝20 W，輸入功率等于輸出功率，所以變壓器的輸入功率為20 W，故D錯誤。 13．(2018陜西榆林模擬)圖甲為小型交流發(fā)電機的示意圖，在勻強磁場中，矩形金屬線圈繞與磁場方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的規(guī)律為圖乙中的正弦曲線。已知發(fā)電機線圈的內(nèi)阻為5 Ω，外接燈泡的電阻為95 Ω，其他電阻不計，則(　　) A．t＝0.005 s時穿過線圈的磁通量最大 B．1 s內(nèi)線圈中的電流方向改變50次 C．燈泡兩端的電壓為19 V D．0～0.01 s內(nèi)通過燈泡的電荷量為零 解析：選C　由題圖乙可知t＝0.005 s時感應(yīng)電動勢最大，穿過線圈的磁通量為零，故A錯誤；由題圖乙可知周期T＝0.02 s，線圈每轉(zhuǎn)一周，電流方向改變兩次，每秒鐘電流方向改變100次，故B錯誤；由題圖乙可知交流電電動勢的最大值是Em＝20 V，有效值為：E＝＝20 V，根據(jù)閉合電路的分壓特點得燈泡兩端的電壓為：U＝E＝20 V＝19 V，故C正確；根據(jù)q＝得，0～0.01 s時間內(nèi)通過燈泡的電荷量為q＝，Em＝BSω＝BS＝100πBS，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得：q＝ C，故D錯誤。 14．(2018齊齊哈爾一模)如圖所示的理想變壓器電路中，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2，在a、b端輸入正弦交流電壓U，甲、乙、丙三個燈泡均能正常發(fā)光，且三個燈泡的額定功率相等，則下列說法正確的是(　　) A．乙燈泡的額定電流最大 B．甲燈泡的額定電壓為U C．丙燈泡的電阻最小 D．乙燈泡的額定電壓最小 解析：選B　設(shè)原線圈中電流為I1，根據(jù)電流比與變壓器匝數(shù)成反比可知，副線圈中的電流為I1，即丙燈泡的額定電流為I1，設(shè)原線圈兩端的電壓為U1，則副線圈兩端的電壓為2U1，由于三個燈泡的額定功率相等，則U甲(I乙＋I1)＝U1I乙＝U1I1，可見乙燈的額定電流為I1，甲燈的額定電流為I甲＝I乙＋I1＝2I1，A錯誤；U甲＝U1＝U，B正確；由電阻定義式R甲＝＝，R乙＝，R丙＝＝，C錯誤；甲燈的額定電壓最小，D錯誤。 第二講楞次定律　法拉第電磁感應(yīng)定律 考點一 常見磁場中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1.[考查直導(dǎo)線周圍磁場中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象] [多選]如圖所示，兩根固定的硬質(zhì)平行直導(dǎo)線及虛線AB在同一平面內(nèi)，兩導(dǎo)線關(guān)于AB對稱，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，將與兩平行直導(dǎo)線位于同一平面內(nèi)的硬質(zhì)矩形金屬線框，從圖中實線位置向右平移到虛線位置的過程中，下列說法正確的是(　　) A．線框中的感應(yīng)電流先沿順時針方向后沿逆時針方向 B．線框中的感應(yīng)電流一直沿順時針方向 C．線框受到的安培力方向先向左后向右 D．線框受到的安培力方向一直向左 解析：選BD　根據(jù)安培定則和磁場的疊加原理判斷得知，在AB右側(cè)磁場方向垂直紙面向外，AB左側(cè)磁場方向垂直紙面向里。當(dāng)導(dǎo)線框位于AB左側(cè)向右運動時，導(dǎo)線框中的磁場方向垂直紙面向里，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為順時針方向；當(dāng)導(dǎo)線框經(jīng)過AB時，導(dǎo)線框中的磁場方向先垂直紙面向里，后垂直紙面向外，磁通量先減小，后增大，根據(jù)楞次定律，可知感應(yīng)電流方向為順時針方向；當(dāng)導(dǎo)線框在AB右側(cè)并向右運動時，導(dǎo)線框中的磁場方向垂直紙面向外，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為順時針方向，則可知電流方向一直為順時針方向，B正確，A錯誤。根據(jù)楞次定律可知，線框受到的安培力的方向一定與線框的運動方向相反，故安培力一直向左，C錯誤，D正確。 2．[考查地磁場中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象] 如圖，沿東西方向站立的兩同學(xué)(左西右東)做“搖繩發(fā)電”實驗：把一條長導(dǎo)線的兩端連在一個靈敏電流計(零刻度在表盤中央)的兩個接線柱上，形成閉合回路，然后迅速搖動MN這段“繩”。假設(shè)圖中情景發(fā)生在赤道處，則下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)“繩”搖到最高點時，“繩”中電流最大 B．當(dāng)“繩”搖到最低點時，“繩”受到的安培力最大 C．當(dāng)“繩”向下運動時，N點電勢比M點電勢高 D．搖“繩”過程中，靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向不變 解析：選C　當(dāng)“繩”搖到最高點時，繩轉(zhuǎn)動的速度方向與地磁場方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電流最小，故A錯誤。當(dāng)“繩”搖到最低點時，繩轉(zhuǎn)動的速度方向與地磁場方向平行，不切割磁感線，感應(yīng)電流最小，繩受到的安培力也最小，故B錯誤。當(dāng)“繩”向下運動時，地磁場向北，根據(jù)右手定則判斷可知，“繩”中N點電勢比M點電勢高，故C正確。在搖“繩”過程中，當(dāng)“繩”向下運動和向上運動時，“繩”切割磁感線的方向不同，則感應(yīng)電流的方向不同，即靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向改變，故D錯誤。 3．[考查永磁體周圍磁場中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象] [多選]有一個銅盤，與支架之間的阻力非常小，因此輕輕撥動它，就能長時間地繞軸自由轉(zhuǎn)動。如果在轉(zhuǎn)動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣，但并不與銅盤接觸，如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．銅盤能夠在較短的時間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動 B．銅盤在轉(zhuǎn)動過程中磁通量將不斷減小 C．銅盤在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將不斷減小 D．銅盤邊緣的電勢高于圓心的電勢 解析：選ACD　當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于電路閉合，則有感應(yīng)電流，處于磁場中受到安培力作用，此力阻礙銅盤轉(zhuǎn)動，銅盤能夠在較短的時間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動，選項A正確；銅盤在轉(zhuǎn)動過程中磁通量不變，選項B錯誤；銅盤在轉(zhuǎn)動過程中，由于轉(zhuǎn)動速度減小，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將不斷減小，選項C正確；由右手定則可知，銅盤邊緣的電勢高于圓心的電勢，選項D正確。 4．[考查電磁鐵周圍磁場中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(二次感應(yīng)問題)] [多選]如圖所示，水平放置的兩光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，P