（新课标）2020版高考物理二轮复习 专题九 4 电路与电磁感应课件

专题九常用公式和结论4．电路与电磁感应[临考必背]一、恒定电路1．电流(1)定义式：I＝qt.(2)微观表达式：I＝nqSv.2．欧姆定律的表达式：I＝UR.3．电阻(1)定义式：R＝UI.(2)电阻定律：R＝ρlS.4．闭合电路的欧姆定律(1)①I＝ER＋r(只适用于纯电阻电路)；②E＝U外＋U内(适用于任何电路)．(2)路端电压与外电阻的关系．①负载R增大→I减小→U内减小→U外增大．外电路断路时(R＝无穷)，I＝0，U外＝E.②负载R减小→I增大→U内增大→U外减小．外电路短路时(R＝0)，I＝Er，U内＝E.(3)U­I关系图线：由U＝E－Ir可知，路端电压随着电路中电流的增大而减小；U­I关系图线如图所示．①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电动势．②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为短路电流．③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．5．常用结论(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)．(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．(3)在如图所示电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联．A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致．6．电路中的功率和效率(1)电源的总功率：P总＝EI.(2)电源的输出功率：P出＝UI.(3)电源内部的发热功率：P内＝I2r.(4)电源的效率：η＝UE＝RR＋r.(5)电源的最大功率Pmax＝E2r，此时η＝0，短路．(6)当R＝r时，电源输出功率最大，P出max＝E24r，此时η＝50%.二、电磁感应1．磁通量的计算：Φ＝BS⊥.2．感应电流方向的判断方法(1)右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断；(2)楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断．3．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”；(2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”；(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”．4．感应电动势大小的计算(1)法拉第电磁感应定律：E＝nΔΦΔt.适用于普遍情况．(2)E＝Blv，适用于导体棒平动切割磁感线的情况．(3)E＝12Bl2ω，适用于导体棒旋转切割磁感线的情况．5．通过导线横截面的电荷量：Q＝nΔΦR总.6．线圈通过中性面时的特点(1)与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΦΔt＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．(2)与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，电流方向不变．7．正弦式交变电流有效值和最大值的关系E＝Em2；I＝Im2；U＝Um2.8．交变电流“四值”的应用(1)最大值：Em＝nBSω，分析电容器时的耐压值．(2)瞬时值：计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况．①线圈从中性面开始转动；e＝nBSωsinωt＝emsinωt.②线圈从平行磁场方向开始转动：e＝nBSωcosωt＝emcosωt.(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流.(4)平均值：E＝nΔΦΔt，计算通过电路截面的电荷量．9．理想变压器及其关系式(1)电压关系为U1U2＝n1n2(多输出线圈时为U1n1＝U2n2＝U3n3＝…)．(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I1I2＝n2n1(多输出线圈时为n1I1＝n2I2＋n3I3＋…)．(4)频率关系为f出＝f入．10．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＝P2U2＝P3U3＝U2－U3R线.输电导线损失的电功率P损＝P2－P3＝I22R线＝(P2U2)2R线．输电线损耗的电压U损＝U2－U3＝I2R线＝P2U2R线．[临考必清]1．欧姆定律不能应用于转动着的电动机．2．将非纯电阻电路与纯电阻电路的计算混淆．3．分析电源功率时错误地认为外电阻越大电源输出功率越大．4．应用电源的U­I图象时错误地认为与横轴的截距一定是短路电流．5．在变压器中误认为I1I2＝n2n1适用于各种情况．6．在电损的计算时将变压器两端电压U出与电线上分压U损混淆．7．在电路的动态分析中，不能正确把握变量和不变量、电路结构及各仪表的用途．8．应用公式E＝BLv计算电动势大小时，不能正确判断B、L、v的方向关系及L的有效长度．9．在公式Φ＝BS中错误地认为面积越大，磁通量越大．10．应用楞次定律判断感应电流方向时，误认为“感应电流的磁场方向”一定与“原磁场方向”相反．11．在电磁感应的电路问题中，将电动势和路端电压混淆．12．误认为含有自感线圈的“断电自感”中的灯泡都会“闪亮”一下．13．分析变压器问题时原线圈接电阻时混淆电源电压和原线圈输入端电压．14．应用交变电流的“四值”时，错误地认为交变电流产生热效应和平均值有关．[临考必练]1．如图所示，有两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通量Φa、Φb，则()A．ΦaΦbB．ΦaΦbC．Φa＝ΦbD．不能确定解析：由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由S极指向N极，在磁体外部是由N极指向S极，且在磁体外部的磁感线分布在磁体周围较大的空间．又由于穿过圆环a、b的磁通量均为Φ＝Φ内－Φ外，因此线圈面积越大，磁感线抵消得越多，磁通量越小，故b环的磁通量较小，A项正确．答案：A2．把电热器接到110V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．110VB．1102VC．220VD．2202V解析：设电热器的电阻为R.当电热器接在U＝110V的直流电源上时，Q＝U2Rt，当电热器改接到交流电源上时，2Q＝U′2Rt，联立解得U′＝1102V，故选B.答案：B3．如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中()A．有感应电流，且B被A吸引B．无感应电流C．可能有，也可能没有感应电流D．有感应电流，且B被A排斥解析：MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥．故D正确．答案：D4.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．－Ut2－t1nS＋BB.Ut2－t1nS－BC.Ut2－t1nSD.Ut2－t1nS＋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ΔBΔt，在t2时刻磁感应强度的大小可以表示为B′＝B＋ΔBΔt(t2－t1)．根据法拉第电磁感应定律，E＝nΔΦΔt＝nSΔBΔt，而E＝U，联立解得B′＝B＋UnS(t2－t1)，选项D正确．答案：D5．(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(1－2PρLU2S)B．P2＝P－U2S2ρLC．P1＝2P2ρLU2SD．P1＝U2SρL解析：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．答案：AC6.(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：CD7．一理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝3∶1，原线圈中接有定值电阻R，副线圈中并联有两个阻值也为R的定值电阻，如图所示．a、b端接有电压为U的交流电源，则副线圈的输出电压为()A.U2B.U3C.3U11D.3U10解析：设原线圈中的电流为I，原线圈的输入电压为U1，则副线圈中的电流为3I，副线圈的输出电压为U2＝U13＝32IR，又U＝IR＋U1＝112IR，得U2＝3U11，C正确.答案：C8．(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是()A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行D．t＝0.02s时，电阻R中电流的方向自右向左解析：电流表测量的是电路中电流的有效值I＝10A，选项A正确．由题图乙可知，T＝0.02s，所以ω＝2πT＝100πrad/s，选项B错误．t＝0.01s时，电流最大，线圈平面与磁场方向平行，选项C正确．t＝0.02s时，线圈所处的状态就是题图甲所示的位置，此时R中电流的方向自左向右，选项D错误．答案：AC9．(多选)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图．把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G为灵敏电流表．现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法正确的是()A．C点电势一定高于D点电势B．圆盘中产生的感应电动势大小为12Bωr2C．电流表中的电流方向为由a到bD．若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流解析：把铜盘看作由中心指向边缘的无数条铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，盘边缘为电源正极，中心为电源负极，C点电势低于D点电势，选项A错误；此电源对外电路供电，电流由b经电流表再从a流向铜盘，选项C错误；铜棒转动切割磁感线，相当于电源，回路中感应电动势为E＝Brv＝Brω·12r＝12Bωr2，选项B正确；若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中产生感生环形电场，使铜盘中的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成环形电流，选项D正确．答案：BD10．如图甲所示，宽为L、倾角为θ、电阻不计的平行金属导轨，下端垂直于导轨连接一阻值为R的定值电阻，导轨之间加垂直于轨道平面的磁场，其随时间变化规律如图乙所示．t＝0时刻磁感应强度为B0，此时，在导轨上距电阻x1处放一质量为m、电阻为2R的金属杆，t1时刻前金属杆处于静止状态，当磁场即将减小到B1时，金属杆也即将开始下滑(金属杆所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．(1)求0～t1时间内通过定值电阻的电荷量；(2)求金属杆与导轨间的最大静摩擦力；(3)若金属杆沿导轨下滑x2后开始做匀速运动，求金属杆下滑x2过程中，电阻R产生的焦耳热．解析：(1)0～t1时间内，感应电动势E＝ΔΦΔt＝Lx1B0－B1t1感应电流I＝E3R通过定值电阻的电荷量q＝I·Δt＝I·t1即q＝B0－B1Lx13R(2)在t1时刻，对杆有mgsinθ－Ffm－F安＝0其中F安＝B1IL联立可得Ffm＝mgsin