2019届高考物理二轮复习第一部分专题四电路与电磁感应学案20181226266

1专题四电路与电磁感应第一讲直流电路与交流电路考点一直流电路的分析与计算1.[考查直流电路中电压、电流的分析]在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，三个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2表示。下列判断正确的是()A．I减小，U1增大B．I减小，U2增大C．I增大，U1增大D．I增大，U2增大解析：选B闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻R增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I总减小，路端电压U增大；R3的电压等于路端电压，则流过R3的电流I3增大；流过电流表的电流I＝I总－I3，I总减小，I3增大，I减小，R1的电压减小，即电压表V1的示数U1减小；电压表V2的示数U2＝U－U1，U增大，U1减小，则U2增大。所以，I减小，U1减小，U2增大，故B正确。2．[考查闭合电路中功率的分析][多选]某种小灯泡的U­I图像如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，电源的内阻为1.0Ω。现闭合开关S，理想电压表V的示数为4.0V，则()A．外电路的总电阻为6.7ΩB．电源的电动势为5.6VC．电源消耗的热功率为3.0WD．电源的效率为89.3%解析：选BD理想电压表V的示数为4.0V，由U­I图像可知通过干路上的小灯泡的电流为0.6A，通过电源的电流也为0.6A，通过两并联小灯泡的电流均为0.3A，两端电压为1.0V，依据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势为E＝4.0V＋1.0V＋0.6A×1.0Ω＝5.6V，B正确；电路的路端电压为U0＝5.0V，电流为I0＝0.6A，依据部分电路欧姆定律可知外电阻总阻值为R＝50.6Ω≈8.3Ω，A错误；电源消耗的热功率为Pr＝I02r＝0.36W，2C错误；输出功率为P出＝U0I0＝3.0W，则电源的效率为η＝P出Pr＋P出×100%≈89.3%，D正确。3．[考查含容电路的动态分析]如图所示电路中，电流表A和电压表V均可视为理想电表。现闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动，下列说法正确的是()A．电流表A的示数变小，电压表V的示数变大B．小灯泡L变亮C．电容器C上电荷量减少D．电源的总功率变大解析：选A闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流I减小，则小灯泡L变暗，电流表A的示数变小；电压表的示数U＝E－I(RL＋r)，I减小，其他量不变，则U增大，即电压表V的示数变大，故A正确，B错误。电容器的电压等于变阻器两端的电压，即等于电压表的示数，U增大，由Q＝CU，知电容器C上的电荷量增大，故C错误。电源的总功率P＝EI，I减小，则电源的总功率变小，故D错误。4．[考查纯电阻电路的计算]如图所示电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝2Ω，R1＝4Ω，R2＝6Ω，R3＝6Ω。下列说法正确的是()A．电阻R2中电流为13AB．电路中A、B两点之间的电压为3VC．若在C、D间连一个理想电流表，其读数是13AD．若在C、D间连一个理想电压表，其读数是4V解析：选C根据闭合电路欧姆定律，电阻R2中的电流为I＝ER1＋R2＋r＝0.5A，选项A错误；电路中A、B两点之间的电压为UAB＝IR1＝0.5×4V＝2V，选项B错误；若在C、D间连一个理想电流表，则外电路总电阻为R＝R1＋R2R3R2＋R3＝7Ω，电阻R1中的电流为I1＝ER＋r＝23A，电阻R3中的电流为I3＝12I1＝13A，理想电流表的读数是13A，选项C正确；若在C、D间连一个理想电压表，其测量的电压为R2两端的电压，R2两端的电压U2＝IR2＝0.5×6V＝3V，理想电压表的读数是3V，选项D错误。考点二交变电流的产生及描述5.[考查交变电流的产生]3[多选]在匀强磁场中，一个匝数为150匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间变化规律如图所示。设线圈总电阻为2Ω，则()A．t＝0时，线圈平面与磁感线方向垂直B．t＝0.5s时，线圈中的电流改变方向C．t＝2s时，线圈中磁通量的变化率为零D．在2s内，线圈产生的热量为18π2J解析：选BD根据题图可知，在t＝0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，感应电动势最大，故A错误；t＝0.5s时，线圈中磁通量最大，感应电动势为零，此时的电流改变方向，故B正确；t＝2s时，线圈中磁通量为零，此时磁通量的变化率最大，故C错误；感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝NΦmω＝150×0.04×2π2V＝6πV，有效值E＝Em2＝32πV，根据焦耳定律可得2s内产生的热量为Q＝E2RT＝18π22×2J＝18π2J，故D正确。6．[考查交变电流有效值的计算]如图所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和电阻R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看成零，反向电阻可看成无穷大)，在A、B间加一正弦交流电，该正弦交流电电压的瞬时值表达式为u＝202sin100πt(V)，则加在R2上的电压有效值为()A．10VB．20VC．15VD．510V解析：选D由二极管的单向导电性可知，二极管导通时，加在R2上的电压为电源电压，时长半个周期，最大值为202V，二极管截止时，R1、R2串联，则R2上的电压为电源电压的一半，时长半个周期，最大值为102V。由有效值的定义U2R·T＝2R·T2＋2R·T2，可得加在R2上的电压有效值为U＝510V，选项D正确。7.[考查交变电流平均值的应用][多选]如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，过ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕轴OO′匀速转动，以下判断正确的是()A．图示位置线圈中的感应电动势最大，其值为Em＝BL2ωB．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsinωt4C．线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝BL2R＋rD．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝πB2ωL4RR＋r2解析：选CD如题图所示，图示位置为中性面，线圈中的感应电动势为0，选项A错误；线圈的有效面积为正方形面积的一半，故闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝12BL2ωsinωt，选项B错误；线圈从图示位置转过180°的过程中，根据q＝ΔΦR＋r，ΔΦ＝BS有效＋BS有效＝BL2，可得流过电阻R的电荷量为q＝BL2R＋r，选项C正确；线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝I2RT＝BωL222R＋r2R2πω＝πB2ωL4RR＋r2，选项D正确。8．[考查交变电流的四值比较][多选]小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。不计线圈的电阻。下列说法正确的是()A．产生的感应电动势瞬时值表达式为e＝202sin8πt(V)B．若与一个R＝10Ω的电阻构成闭合回路，交变电流的有效值为2AC．若将此电动势加在电容为C＝1μF的电容器上，则该电容器的耐压值应不小于102VD．若该交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动的速度增大到原来的2倍，则产生的交变电流的电动势的最大值增大为40V解析：选BD由题图可知，交变电流的电动势的最大值Em＝20V，交变电流的电动势的周期为T＝0.25s，频率为f＝1T＝4Hz，线圈转动的角速度ω＝2πf＝8πrad/s，产生的感应电动势瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝20sin8πt(V)，选项A错误；交变电流的电动势的有效值为E＝Em2＝102V，由闭合电路欧姆定律得交变电流的有效值为I＝ER＝2A，选项B正确；若将此电动势加在电容器上，电容器的耐压值应不小于电动势最大值，即不小于20V，选项C错误；由交变电流的电动势最大值表达式Em＝NBSω可知，若该交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动的速度增大到原来的2倍，则产生的交变电流的电动势的最大值增大到原来的2倍，为40V，选项D正确。考点三理想变压器的规律及应用59.[考查负载变化引起的动态分析问题][多选]每到夜深人静的时候我们就会发现灯泡比睡觉前要亮，其原因在于大家都在用电时，用电器较多。利用如图所示电路模拟输电线路，开关的闭合或者断开模拟用户的变化，原线圈输入50Hz的220V交流电。下列分析正确的是()A．定值电阻相当于输电线电阻B．开关闭合，灯泡L1两端电压升高C．开关闭合，原线圈输入功率增大D．开关断开，副线圈电压增大解析：选AC原、副线圈匝数和电压成正比，由于匝数比值不变，原线圈输入电压也不变，所以副线圈电压不会变化，选项D错误。家庭电路用电器之间为并联关系，用户较多时，并联支路增多，相当于开关闭合，而与之串联的定值电阻，实际是等效输电线的电阻，选项A正确。开关闭合副线圈总电阻变小，总电流变大，定值电阻分电压增多，并联电压变小，即灯泡L1两端电压减小，选项B错误。副线圈电压不变电流增大，副线圈电功率增大，根据能量守恒，原线圈电功率也增大，选项C正确。10．[考查原、副线圈匝数比变化引起的动态分析问题][多选]如图所示，可调理想变压器原线圈接交流电，副线圈通过滑动触头P可改变其匝数。下列说法正确的是()A．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变大B．仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变小C．仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变大D．仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变小解析：选BD仅增大电阻R时，由于匝数不变，输出电压不变，则由欧姆定律可知，通过灯泡的电流变小，故A错误，B正确；滑动触头P向下滑动时，输出端匝数减小，则输出电压变小，灯泡两端的电压变小，故C错误，D正确。11．[考查原线圈含负载的动态分析问题]一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，原线圈与小灯泡D串联后，接入一正弦交流电源，电源电压的有效值恒定；副线圈电路中连接可变电阻R和电流表，电流表内阻不计，如图所示。若改变R的阻值，使电流表的示数变为原来的两倍。则()A．小灯泡D的亮度变暗B．副线圈的电压变小C．R的阻值大于原来的一半D．变压器的输入功率变为原来的两倍6解析：选B因电流表的示数变为原来的两倍，即副线圈中电流变为原来的两倍，则原线圈中电流也变为原来的两倍，即小灯泡D的亮度变亮，选项A错误；因灯泡D两端的电压变大，可知变压器原线圈中电压减小，副线圈中电压也减小，R的阻值小于原来的一半，选项B正确，C错误；原线圈中电流变为原来的两倍，但是原线圈中电压减小，则变压器的输入功率小于原来的两倍，选项D错误。考点四远距离输电问题12.[考查计算输电线路的功率损耗问题][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1－2PρLU2SB．P2＝P－U2S2ρLC．P1＝2P2ρLU2SD．P1＝U2SρL解析：选AC输电线上的电流I＝PU，输电导线的电阻R＝ρ2LS，输电线上损耗的电功率P1＝I2R＝2P2ρLU2S，用户得到的电功率P2＝P－P1＝P1－2PρLU2S，选项A、C正确。13．[考查输送电压一定的动态分析问题]如图为远距离输电示意图，n1、n2和n3、n4分别是升、降压变压器的原、副线圈，已知发电机的输出电压一定。用电高峰时，某同学发现当他家的大功率电器开启后，家中的白炽灯变暗。下列说法正确的是()A．该同学家开启大功率电器后，输电线上损失的功率减小B．若减小降压变压器原线圈n3的匝数，可能会使白炽灯正常发光C．若减小降压变压器副线圈n4的匝数，可能会使白炽灯正常发光D．若减小升压变压器副线圈n2的匝数，可能会使白炽灯正常发光解析：选B用电高峰时，开启大功率电器，用户用电的总功率增加，升压变压器和降压变压器的原、副线圈电流都要增加，输电线上功率损失P损＝