2013届高考物理二轮复习热点难点专题透析专题4：电磁感应和电路的分析计算课件(166张ppt)

第4专题主编AH决胜高考专案突破名师诊断对点集训【考情报告】名师诊断专案突破对点集训决胜高考【考向预测】从近三年高考考点分布来看,高考对本专题的内容考查频率比较高,特别是电磁感应部分,每年必考.对电路的考查则经常是与实验考查相结合,对串并联电路考查深度较浅,对交流电的考查相对来说较少且偏易.对电磁感应的考查相对来说难度偏大,且经常与其他知识点名师诊断专案突破对点集训决胜高考进行综合考查,不仅考查考生对基础知识和基本规律的掌握,还考查考生对基础知识和基本规律的理解和应用.对本专题知识点的考查,安徽省高考试题常以选择题的形式出现,但也有以计算题的形式出现的.如2010年安徽理综卷第18、20题、2011年安徽理综卷第19题等,都是以选择题的形式对本专题知识点进行考查;如2012年安徽理综卷第23题以计算题的形式对本专题知识点进行考查,且与其他知识点相结合.预计在2013年高考中对本专题知识的考查一种可能是浅而全的综合考查,主要以选择题形式出题;另一种可能是与其他知识点进行综合考查,突出考查电磁感应、电路等部分内容.其中,热点内容可能是滑轨类问题、线框穿越有界匀强磁场问题、电磁感应图象问题和电磁感应能量问题.名师诊断专案突破对点集训决胜高考1.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接两只相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表 、 和理想交流电流表 、 ,导线电阻不计,如图所示.当开关S闭合后 ()A. 示数变大, 与 示数的比值变大B. 示数变小, 与 示数的比值变小C. 示数变小, 与 示数的比值变大D. 示数不变, 与 示数的比值不变【知能诊断】名师诊断专案突破对点集训决胜高考器来说, 示数不会因负载增加而改变,所以C选项错误、D选项正确.【答案】D【解析】当S闭合后,负载增加,变压器输入电功率增加,所以 读数变大,原、副线圈两端电压之比和电流之比都是与原、副线圈匝数相关,与输入功率大小无关,所以A、B选项错误;对于理想变压名师诊断专案突破对点集训决胜高考2.如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1A.那么 ()A.线圈消耗的电功率为4WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4sin tD.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ= sin t【解析】线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动,从线圈平面与磁场方向平行开始计时,则感应电动势的表达式为e=nBSωcos( t),当线圈转过60°时感应电流为1A,则感应电动势最大值为Em2TT2T2T名师诊断专案突破对点集训决胜高考=4V,电流最大值为2A,电流的有效值为 A,线圈消耗的电功率P=I2R=( )2×2W=4W,所以A选项正确,B、C选项错误;从电动势最大值等于4V可知,穿过线圈磁通量的最大值为Φm=BS= = = ,所以D选项错误.【答案】C22mEn42T2T名师诊断专案突破对点集训决胜高考3.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行.已知在t=0到t=t1的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中的感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.设电流i正方向与图中箭头所示方向相同,则i随时间t变化的图线可能是 ()名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】由安培定则知线框中感应电流的磁场方向为垂直纸面向里;由楞次定律知长直导线中的电流应正向减小或反向增大;结合线框左侧导线与长直导线电流同向时吸引,反向时排斥可知正确选项为A.【答案】A名师诊断专案突破对点集训决胜高考4.如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g,则 ()A.T1mg,T2mgB.T1mg,T2mgC.T1mg,T2mgD.T1mg,T2mg名师诊断专案突破对点集训决胜高考磁铁上端附近和下端附近磁铁均受到向下的作用力,致使细线张力增大,且大于磁铁重力,所以A选项正确.【答案】A【解析】从能量角度根据楞次定律(来拒去留)可判定环在磁铁上端附近和下端附近均受到向上的作用力.根据牛顿第三定律,环在名师诊断专案突破对点集训决胜高考5.物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是 ()A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同名师诊断专案突破对点集训决胜高考突然增加使金属环产生感应电流而受向上的安培力导致环跳起,线圈接在了直流电源上、电源电压过高、所选线圈的匝数过多这些因素都不会影响接通电源时金属环回路内磁通量增加,相反电源电压更高、所选线圈的匝数更多只会导致磁通量增加得更快,产生的感应电流更大,实验现象更明显,但所用套环的材料如果是绝缘的或质量太大,则实验中没电流或因为重力过大跳不起来.【答案】D【解析】“跳环实验”的原理是接通电源时金属环回路内磁通量名师诊断专案突破对点集训决胜高考6.如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距L=0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的电阻,一质量m=0.1kg,电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4T.棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动,当棒的位移x=9m时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来.已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1,导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求:(1)棒在匀加速运动过程中,通过电阻R的电荷量q.(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2.(3)外力做功WF.名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)由运动学公式可计算出棒加速运动过程的时间t= =3s,由法拉第电磁感应定律得棒在加速过程中感应电动势的平均值 = =0.6V,由欧姆定律得感应电流的平均值 = =1.5A,所以加速过程中通过R的电荷量为q= t=4.5C.2xaEBLxtIERrI名师诊断专案突破对点集训决胜高考(2)由运动学公式得在撤去外力时棒的速度v=at=6m/s在撤去外力后的运动过程中,棒的动能全部转化为回路中产生的热能,所以Q2= mv2=1.8J.(3)由题意可知,棒在外力作用下加速运动过程中回路产生的热能Q1=3.6J根据能量守恒定律得:WF=Q1+Q2=5.4J.【答案】(1)4.5C(2)1.8J(3)5.4J12名师诊断专案突破对点集训决胜高考7.如图,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计.在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡.整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直.现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放.金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好.已知某时刻后两灯泡保持正常发光,重力加速度为g.求:(1)磁感应强度的大小.(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率.名师诊断专案突破对点集训决胜高考【解析】(1)某时刻后两灯泡保持正常发光,说明棒MN的速度不变,且灯泡两端电压等于其额定电压.由P=I2R得:灯泡额定电流I= 由平衡条件得:mg=2BILPR解得磁感应强度B= = .(2)灯泡正常发光时,感应电动势E=2IR总=2 · ,根据法拉第电磁感应定律得:E=BLv解得棒的运动速率v= .【答案】(1) (2) 2mgPLR2mgPRLPPR2R2Pmg2mgPRLP2Pmg名师诊断专案突破对点集训决胜高考【思维导图】名师诊断专案突破对点集训决胜高考直流电路的电源一般是干电池或蓄电池,相关命题有求解电动势和内电阻、输出功率、最大输出功率和效率等.运算公式有闭合电路欧姆定律I=⑨ 和电功率P=EI、输出功率P=U路I等.电源对外电路输出电功率,不仅跟电源有关,还与外电路用电器有关.当外电路电阻与电源内电阻相等时,电源输出功率最大,若外电路电阻不等于电源内阻,则有两个电阻值对应同一个输出功率,这两个阻值关系为r=  .注意:电源发热电功率只能用P= I2r计算.2.用电器(1)纯电阻ERr12RR一、直流电路的基本规律1.电源名师诊断专案突破对点集训决胜高考欧姆定律:R=  =  ,伏安特性曲线是条过原点的直线.电功等于电热:W=Q=Pt= I2Rt=  t.(2)纯电容定义:C=  =  .纯电容不消耗电能,只是储存电场能,所储存的电能与电容器两极电势差和极板所带电荷量有关.(3)纯电感纯电感不消耗电能,只是储存磁场能,磁场能可以与电能相互转化.UIUI2URQUQU名师诊断专案突破对点集训决胜高考二、直流电路分析在形式较为复杂的电路中,导体间串并联关系不是很明显,这时需要将电路变换成较为规则的等效电路,便于认清串、并联关系.画等效电路的方法是:(1)在电路图中,导线是没有电阻的(如果有电阻,则用没有电阻的导线和等效电阻去替代),因此导线的长短、形状都可以任意改变,以达到把并联的用电器并排画,把串联的用电器依次画,直观明了.(2)对电路中的电压表和电流表,如果是理想电压表,直接把电压表和连接导线去掉;如果是理想电流表,直接把电流表两端用导线相连.(只要记住电压表测的是哪两点间的电压、电流表测的是流过哪个用电器的电流就可以了)如果不是理想电表,则电压表是个能知道两名师诊断专案突破对点集训决胜高考端电压的特殊高值电阻,电流表是个能知道流过电流的特殊低值电阻(当做电阻来画即可).(3)对稳定电路而言(开关处于接通或断开状态,滑线变阻器滑动触头没有移动),电容器可当做断路而直接去掉,(类似于理想电压表),电感可当做短路而直接连接(类似于理想电流表).还有不少方法,因现在的高考不考复杂的电路,因此在此就不再介绍.三、正弦交变电流的“四值”、变压器的工作原理及远距离输电1.描述正弦交变电流的“四值”名师诊断专案突破对点集训决胜高考名师诊断专案突破对点集训决胜高考名师诊断专案突破对点集训决胜高考2.变压器(1)正确理解变压器原、副线圈两端电压.原、副线圈两端的电压,是指原、副线圈各自两个端点间的电压.(2)正确理解电压和电流变比公式.电压变比关系适用于同一铁芯上(磁通量相等)的任意两组线圈,而电流变比关系只适用于只有一组副线圈的情况,且原线圈中的电流随着副线圈中电流的增大而增大.原、副线圈中的电流关系最好用能量守恒定律来解决,即所有副线圈电路中消耗的电功率(输出电功率)等于原线圈中消耗的电功率(输入电功率).(3)正确理解变压器中的因果关系:理想变压器只是电能传输名师诊断专案突破对点集训决胜高考设备,不增加或减少电能,也不改变交流电的周期和频率,改变的是电压和电流,但输入电压决定输出电压,输出功率决定输入功率.四、电磁感应定律1.动生电动势导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的电动势称为动生电动势.导体平动切割磁感线产生的动生电动势计算公式为E= BLv,式中B为匀强磁场的磁感应强度,L为切割磁感线的有效长度,v为切割磁感线的速度,且B、L、v三者互相垂直.导体转动切割磁感线产生的动生电动势计算公式为E=  BL2ω,B、L与前面的含义相同,但ω为导12名师诊断专案突破对点集训决胜高考体转动的角速度.这两个公式中的动生电动势可以是恒定不变的,也可以随时间变化而变化,这要取决于L、v和ω是否变化了.动生电动势产