【精编版】2020版高考物理新课标大二轮专题辅导与增分攻略课件:1-5-1第一讲 直流电和交流电

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A.灯泡 L1 断路 B.灯泡 L2 断路 C.变阻器断路 D.电源断路
[解析] 若灯泡 L1 断路,电路中没有电流,则 Udc=0,Ubc =0,Uab=U,与题意不符,故 A 错误;若灯泡 L2 断路,电路中 没有电流,则 Uab=0,Ubc=0,Ucd=U,与题意不符,故 B 错误; 若变阻器 R 断路,电路中没有电流,Uab=0,Ucd=0,Ubc=U, 与题意相符,故 C 正确;若电源断路,则 Uad=Ubc=0,与题意 不符,故 D 错误.
[解析] 设通过 R1、R2、R3、R4 的电流分别为 I1、I2、I3、I4, 两端的电压分别为 U1、U2、U3、U4,干路电流为 I 总,路端电压 为 U,电流表示数为 I,当滑动变阻器 R2 的滑动触头向右滑动时, R2 连入电路的电阻变大,外电路总电阻变大,I 总变小,根据闭合 电路欧姆定律得:U=E-I 总 r,则 U 变大,U 即电压表的示数, 选项 A 错误;电压表示数变大,I3 变大,由 I4=I 总-I3,I 总变小, I3 变大,可得 I4 变小,从而知 U4 变小,而 U1=U-U4,U 变大, U4 变小,则 U1 变大,I1 变大,又 I 总=I+I1,I 总变小,I1 变大, 可知 I 变小,所以电流表的示数变小,选项 B 正确;由 I4=I1+
2πΦm T
C.线框转一周外力所做的功势为πΦT m
[解析] 由 Φ-t 图像可知,T2时穿过线框的磁通量最大,则
线框位于中性面,A 错误;线框中产生的感应电动势的最大值应
为 Em=NBSω,又 ω=2Tπ,N=1,BS=Φm,则整理得 Em=2πTΦm,
正弦式交变电流“四值”的比较和理解
迁移一 交变电流的图像 1.(多选)(2019·天津卷)单匝闭合矩形线框电阻为 R,在匀强 磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量 Φ 与时 间 t 的关系图像如图所示.下列说法正确的是( BC )
A.T2时刻线框平面与中性面垂直
B.线框的感应电动势有效值为
②假设法 已知电路发生某种故障,寻找故障发生在何处时,可将整个 电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生故障,运用 电流变化进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则 故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合, 则故障可能发生在这部分电路,直到找出发生故障的全部可能为 止,此方法亦称排除法.
C 错误,D 正确.
解法二:法拉第电磁感应定律法 t 时刻穿过线圈的磁通量的瞬时值 Φ=12Bl1l2cos2Tπt,将 Φ 对 t 求导,得 Φ′=-πBTSsin2Tπt,根据法拉第电磁感应定律,可知 t 时刻线圈中的感应电动势的瞬时值为 e=πBTSsin2Tπt,则线圈转 动 30°时,线圈中产生的瞬时电动势 e=π2BTS,后面的解析见解法 一.
b.电压表有示数而电流表无示数 “电压表有示数”表明电路中有电流通过,“电流表无示 数”说明没有或几乎没有电流流过电流表. 故障原因可能是:ⅰ.电流表短路;ⅱ.和电压表并联的用电 器断路. c.电流表、电压表均无示数 “两表均无示数”表明无电流通过两表,除了两表同时短路 外,可能是干路断路导致无电流. d.欧姆表检测 先使被测电路与电源断开,用欧姆表检测用电器,指针不动, 说明用电器断路;指针偏转最大,说明用电器短路.
迁移二 常规动态电路的分析 2.(多选)(2019·河南名校联考)如图电路中,电源的内电阻为 r,R1、R3、R4 均为定值电阻,电表均为理想电表.闭合开关 S, 当滑动变阻器 R2 的滑动触头向右滑动时,下列说法中正确的是 ( BD )
A.电压表的示数变小 B.电流表的示数变小 C.R1 中电流的变化量一定大于 R4 中电流的变化量 D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量之比一定小 于电源的内电阻 r
[解析] 解法一:切割法 线圈转动过程中 bc 边或 ad 边切割磁感线,这两个边的切割 刚好交替进行,实现完美对接,从图示位置开始计时,bc 边切割 磁感线的速度为 v=12ωl1sinωt=Tπl1sin2Tπt,其产生的瞬时电动势 为 e=Bl2v=πBTl1l2sin2Tπt=πBTSsin2Tπt,则线圈转动 30°时的瞬时 电动势为 e=π2BTS,电路的总电阻为 2R,产生的瞬间电流为 I=2eR =π4RBTS,解得线圈面积 S=4πIRBT,选项 A 正确;由公式 Em=nBSω
4.极限分析法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问 题,可将滑动变阻器的滑片滑到两端、中间等特殊位置,对特殊 位置进行分析讨论,从而得到有效电阻的变化规律.
迁移一 电路的故障分析 1.(2019·四川宜宾一中训练)如图所示电路中,a、d 间接电 源,灯泡 L1 和 L2 都不亮,用电压表测得各部分的电压分别为 Uad =U,Uab=0,Ubc=U,Ucd=0,已知电源电压为 U,则产生的 故障原因可能是(只有一处断路)( C )
A.圆形金属线圈中产生感应电动势的最大值为 8 2 V B.通过圆形金属线圈的电流的有效值为2 52 A C.电阻消耗的电功率为 3.2 W D.在磁感应强度变化的 0~T4时间内,通过电阻 R 的电荷量 为 4.0×10-5 C
A.线圈的面积为4πIRBT
B.线圈消耗的电功率为 4I2R
C.t 时刻线圈中的感应电动势的瞬时值 e=2
2π 2IRsin T t
D.t 时刻穿过线圈的磁通量的瞬时值 Φ=2IπRTcos2Tπt
[思路引领] 线圈与磁场平行时感应电动势最大,由公式 Em =nBSω 求解感应电动势的最大值;由题意可知,t=0 时线圈处 于中性面位置,根据 e=Emsinωt 可列出感应电动势的瞬时值表 达式;正弦式交变电流的最大值是有效值的 2倍,进而可求得电 动势的有效值.

一 部
专题综合突破

专题五
电路与电磁感应
第一讲
直流电和交流电
知识体系构建
[答案] (1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比, 跟整个电路中的总电阻成反比.
(2)表达式:I=R+E r,或 E=U 外+Ir,或 Eq=qU 外+qU 内. (3)电路故障分析基本思路及方法 ①仪表检测法 a.电流表示数正常而电压表无示数 “电流表示数正常”表明电流表所在电路为通路,“电压表 无示数”表明无电流通过电压表. 故障原因可能是:ⅰ.电压表损坏;ⅱ.电压表接触不良;ⅲ. 与电压表并联的用电器短路.
电路动态分析的常用“4 法” 1.程序判断法:遵循“局部→整体→部分”的思路,按以 下步骤分析:
2.极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题, 可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.
3.串反并同法:所谓“串反”,即某一电阻增大(减小)时, 与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减 小(增大).所谓“并同”,即某一电阻增大(减小)时,与它并联 或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小).
[解析] 当滑动变阻器的滑片 P 向左移动时,其接入电路的 电阻增大,则电路的总电阻增大,总电流减小.小灯泡消耗的电 功率 P=I2RL,由于灯泡的电阻 RL 不变,所以灯泡消耗的电功率 减小,灯泡变暗,选项 B 错误;当内、外电阻相等时,电源的输 出功率最大,当 R 外>r 内时,随着外电路电阻的增大,电源的输 出功率减小.由于灯泡 L 的电阻大于电源的内阻,故当滑动变阻 器接入电路的电阻增大时,电源的输出功率减小,选项 A 正确; 滑动变阻器两端的电压增大,电容器与滑动变阻器并联,所以电 容器两端的电压也增大,其电荷量增大,选项 C 错误;电流表读 数变小,电压表读数 U=E-Ir,U 变大,选项 D 错误.
迁移三 含电容电路的动态分析 3.(2019·吉林六校联考)在如右图所示的电路中,灯泡 L 的 电阻大于电源的内阻 r,闭合开关 S,将滑动变阻器的滑片 P 向 左移动一段距离后,下列结论正确的是( A )
A.电源的输出功率变小 B.灯泡 L 变亮 C.电容器 C 上电荷量减少 D.电压表读数变小
I2,I4 变小,I1 变大,知 I2 变小,则 ΔI1<ΔI2,ΔI2>ΔI4,则无法比 较 R1 中电流变化量与 R4 中电流变化量的大小关系,选项 C 错误; 电源的内电阻 r=ΔΔIU总,I 总=I+I1,I 总变小,I 变小,I1 变大,所 以 ΔI 总<ΔI,可得ΔΔIU总>ΔΔUI ,选项 D 正确.
可知,线圈中的电动势的最大值
Em=πBTS=4IR,有效值
E=Em 2
=2 2IR,线圈消耗的电功率 P=2ER2R=2I2R,选项 B 错误;
由上述可知,t 时刻线圈中的感应电动势的瞬时值 e=πBTSsinωt
=4IRsin2Tπt,磁通量的瞬时值 Φ=12BScosωt=2IπRTcos2Tπt,选项
(4)理想变压器的基本特征 ①无漏磁,故原、副线圈中的 Φ、ΔΔΦt 相同. ②线圈无电阻,因此无电压降低,U=E=nΔΔΦt . ③根据Un=ΔΔΦt 得,套在同一铁芯上的线圈,无论是原线圈, 还是副线圈,该比例都成立. ④无电能损失. ⑤变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电 流的频率.
电路稳定时,电容器所在的支路可看作是断路,分析含有电 容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压, 需注意当充电或放电时电容器所在支路不能看作断路.
热点考向二 交变电流的产生和描述
【典例】 (多选)(2019·湖北八校联考)如图所示,矩形单匝 线圈 abcd,ab 边长为 l1,bc 边长为 l2,线圈放置在磁感应强度 大小为 B 的匀强磁场中,绕 OO′轴匀速转动,转动的周期为 T, 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,转轴 OO′垂直于磁场方向,线圈的阻值为 R,与线圈相连 的电阻的阻值也为 R,从图示位置开始计时,线圈转过 30°时线 圈中的瞬时感应电流为 I.以下判断正确的是( AD )
[解析] 因 R1 阻值小于变阻器的总电阻,则知在滑片 P 由中 点向上移动的过程中,滑动变阻器与 R1 并联部分电路的总电阻 R 并先增大后减小,电路中总电流 I 总=R并+RE2+R内先减小后增大, 电源内阻消耗的功率 P 内=I2总R 内先减小后增大,A 项正确.电源 的效率 η=I总2 IR2总并R+并R+2+R2R 内=R并R+并R+2+R2R内=1+R1并R+内R2先增大后 减小,B 项错误.在滑片 P 由中点向上移动到顶端的过程中,因 R1 与滑动变阻器上部分的电阻之和逐渐减小,由“串反并同”可 知,电流表的示数一直增大,C 项错误.电压表的示数 U=E-I 总 R 内先增大后减小,D 项正确.
热点考向突破
热点考向一 直流电路的分析和计算
【典例】 (多选)(2019·浙江杭州五县七校联考)如图所示电 路,电源内阻不能忽略,R1 阻值小于变阻器的总电阻,初态滑片 P 位于变阻器的中点,P 由中点向上移动到顶端的过程中( AD )
A.电源内阻消耗的功率先减小后增大 B.电源的效率先减小后增大 C.电流表的示数先减小后增大 D.电压表的示数先增大后减小 [思路引领]
因此感应电动势的有效值为 E=Em= 2
2πTΦm,B 正确;由功能关
系可知线框转动一周外力所做的功等于线框中产生的焦耳热,有 W=ER2T=2πR2TΦm2 ,C 正确;0~T4的过程中,线框中产生的平均感
应电动势为 E =ΦTm=4ΦTm,D 错误. 4
迁移二 交变电流的“四值”问题 2.(2019·河北六校联考)如图所示,圆形金属线圈与 R=10 Ω 的电阻组成闭合回路,线圈中存在磁场,且磁场方向与线圈所在 平面垂直,磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律为 B=1.0×10- 2sin200t(T),线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 e= 8cos2Tπt(V),若圆形金属线圈的电阻不计,圆形金属线圈所围成 的面积 S=0.04 m2,则下列说法错误的是( A )
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