1、金 太 陽 教 育第4專題 主編第1專題 主編第1專題 主編物理WL12-ZT金 太 陽 教 育熱點、重點、難點專題導航解題精要金 太 陽 教 育從近三年的高考考點分布來看,高考對本專題內容的考查頻率很高,主要集中在歐姆定律、串并聯電路、電功、電功率、變壓器的原理 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育和應用、交變電流的有效值、平均值、遠距離輸電、感應電流的產生、感應電動勢方向的判斷及感應電動勢大小的計算.試題常以選擇題的形式考查對基礎知識、基本規律的理解和應用,如2011年高考海南物理卷第6題,2010年高考山東理綜卷第21題,2009年高考寧夏理

2、綜卷第19題、浙江理綜卷第17題等;另外本專題的知識與其他相關知識聯系密切,如運動 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育學、牛頓運動定律、能量、電路、圖象等,以電磁感應為背景的大型綜合題在近幾年高考中出現的頻率非常高,所占分值也較重,如2011年高考天津理綜卷第11題,2010年高考福建理綜卷第21題,2009年高考廣東物理卷第18題等.預計在2012年高考中,本專題的熱點仍是滑軌類問題、線框穿越有界勻強磁場問題、電磁 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育感應圖象問題和電磁感應的能量問題,其涉及的知識點

3、多,考查考生的分析綜合能力及運用數學知識解決物理問題的能力,能很好地實現高考的能力考查目的.命題仍會傾向于上述熱點內容,側重于本部分知識與相關知識的綜合應用,以大型綜合題出現的可能性非常大. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育一、直流電路的基本規律 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育1.部分電路歐姆定律I=和閉合電路歐姆定律I=都只適用于純電阻電路,而E=U內+U外和EI=U內I+U外I則適用于各種性質的電路.2.電功率公式P=UI、電功公式W=UIt、焦耳定律公式Q=I2Rt 是普遍適用于各種性質

4、的電路,而其根據部分電路歐姆定律推導出的一些變形式(如:P=I2R=,W=I2Rt=t,Q=t=UIt),URERr2UR2UR2UR 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育則只適用于純電阻電路.3.只有在純電阻電路中,電功W和電熱Q的值才是相等的;而在非純電阻電路中,總有WQ.4.電源的輸出功率不僅與電源的電動勢和內阻有關,還與外電路的結構有關.由P出=I2R=()2R=知,當R=r時,P出有最大值,即Pm=.ERr22()4ERrrR24Er 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育P出和外電阻的上述關系

5、可用圖象定性表示,如圖所示.當P出=P0Pm 時,外電阻R外=R1r.上述電源有最大輸出功率的條件(R=r),可直接用于電路中變化電阻消耗功率大小的討論,但應當把所討論的變化電阻以外的所有定值電阻都看成電源的內阻.注意,討論電路中某定值電阻消耗功率的大小不屬于此類問題,不能隨便套用以上結論. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育另外,由=知,當R=r,即電源有最大輸出功率時,電源的效率只有50%.可見,從節約能源的角度考慮,一味追求電源有最大輸出功率并不劃算,那只是在有特殊要求的情況下的一種必要措施而已.5.直流電路的工作過程,實際上就是一個能量的

6、轉化過程.若電源的電動勢為E,內阻為r,外PP出源22()I RIRrRRr 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育電路的電阻為R,則當電路中的電流為I時,電源將其他形式的能量轉化為電能的功率P源=EI,內外電路電阻上消耗的熱功率分別為P=I2r,P=I2R,由能量轉化和守恒定律得:P源=P+P,即EI=I2r+I2R,所以I=.閉合電路歐姆定律就是能的轉化和守恒定律在直流電路問題中的具體表現形式.二、直流電路的分析ERr 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育在形式較為復雜的電路中,導體間的串、并聯關系不

7、是很明顯,這時需要將電路等效變換成較為規則的電路,以便認識其串、并聯關系.1.畫等效電路圖的原則(1)在電路圖中,導線的電阻值一般看做零.因此,其長度可任意伸長或縮短,形狀可任意改變.若題中明確給出導線具有電阻,則應在等 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育效電路圖中畫出其等效電阻.這樣,既直觀又不易產生誤解.(2)電路中的電壓表和電流表是用來指示電路中的電壓值和電流值的.若題目要求考慮電表對電路的影響,應把電表的電阻當做電路的一部分,畫在等效電路圖中;若題目不要求考慮電表對電路的影響,即把電壓表和電流表看做是絕對理想(RV=,RA=0),畫等效電

8、路時電表 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育可不畫入電路圖,而用導線將原電流表處短接,將電壓表摘除斷路,以使電路更簡化、直觀.(3)無電流的支路先除去,電勢相等的各點先合并.電壓穩定時,電容器可當做斷路處理.2.畫等效電路圖常用的方法(1)分支法 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育順著電流方向逐級分析,如果沒有接入電源或電流方向不明的,可假設電流方向.每一條支路的導體是串聯關系. 用切斷電路的方法幫助判斷:當切斷某部分電路時,其他電路中,同時也被斷路的與它成串聯關系,仍然通路的與它成并聯關系.(2)

9、電勢法 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育把電路中電勢相等的點標上同樣的字母,減少結點數.把原電路中的結點按電勢由高到低排列,畫在草圖上.把原電路中的電阻接到相應的結點之間.三、正弦交變電流的四值、變壓器的工作原理及遠距離輸電 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育 瞬時值最大值平均值有效值重要關系式e=Emsin ti=Imsin tEm=NBS=NE=EmI=Im物理意義反映不同時刻交變電流的大小和方向也叫峰值,它是瞬時值的最大值,反映的是交變電流大小的變化范圍是指交變電流圖象中圖線與橫軸所圍成的面

10、積值跟時間的比值交流和直流通過相同阻值的電阻,在相同的時間內產生的熱量相等Et12121.描述正弦交變電流的“四值” 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育注意點生活用電電壓為220 V,其電壓瞬時值的表達式為u=311sin 314t V是一個特殊的瞬時值,是瞬時值變化的制約值不能用=來求解對于非正弦電流的有效值,以上關系不成立,應根據定義來求E12EE2 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育應用范圍舉例計算閃光電器(如霓虹燈)的閃光時間等計算電容器的耐壓值計算通過導體的電荷量q計算交變電流通過導體產生

11、的熱量、電功以及確定保險絲的熔斷電流及電表的測量值 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育2.變壓器電路的分析與計算(1)正確理解理想變壓器的原、副線圈的等效電路,尤其是副線圈的電路,這是解決變壓器電路的關鍵.(2)正確理解電壓變比、電流變比公式,尤其是電流變比公式.電流變比對于多個副線圈不能使用,這時求電流關系只能根據能量守恒, 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育即P輸入=P輸出,I1U1=I2U2+I3U3+InUn.(3)正確理解變壓器中的因果關系:理想變壓器的輸入電壓決定了輸出電壓;輸出功率決定

12、了輸入功率,即只有功率輸出,才有功率輸入;輸出電流決定了輸入電流.(4)理想變壓器只能改變交變電流的電流、電壓,而無法改變功率和頻率. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育(5)解決遠距離輸電問題時要注意所用公式中各量的物理意義,要畫好輸電示意圖,找出相應的物理量.四、電磁感應定律1.產生感應電流的條件(兩種說法)(1)閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育(2)穿過閉合回路的磁通量發生變化.2.感應電流或感應電動勢方向的判定(1)右手定則用來判定在磁場中做切割磁感

13、線運動的導體棒產生的感應電流或感應電動勢的方向.(2)楞次定律楞次定律的內容:感應電流的磁場總要阻礙 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育引起感應電流的磁通量的變化.楞次定律是判定感應電流(或感應電動勢)方向的一般規律,普遍適用于所有的電磁感應現象.楞次定律的拓展:感應電流的效果總是要反抗(或阻礙)產生感應電流的原因.如:a.阻礙原磁通量的變化,可理解為“增反減同 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育”;b.阻礙物體間的相對運動,可理解為“來拒去留”;c.阻礙原電流的變化(自感現象).3.安培定則、左手

14、定則、右手定則、楞次定律的綜合使用(1)安培定則、左手定則、右手定則、楞次定 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育律應用于不同現象.(2)右手定則與左手定則的區別:抓住“因果關系”是解決問題的關鍵,“因動而電”用右基本現象應用的定則或定律運動電荷、電流產生的磁場安培定則磁場對運動電荷、電流產生作用力左手定則電磁感應部分導體切割磁感線運動右手定則閉合回路磁通量的變化 楞次定律 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育手,“因電而力”用左手.(3)應用楞次定律的關鍵是正確區分所涉及的兩個磁場:一是引起感應電流的

15、磁場;二是感應電流產生的磁場,理解兩個磁場的“阻礙”關系“阻礙”的是原磁場磁通量的“變化”,概括為“增反減同”四個字.友情提示: 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育在判斷由部分導體切割磁感線運動產生的感應電流的方向時,用右手定則;在判斷由閉合回路磁通量的變化而產生的感應電流的方向時,一般用楞次定律;在通過判斷由感應電流產生的磁場方向去判斷感應電流方向時,用安培定則.4.感應電動勢大小的計算 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育(1)導體切割磁感線運動產生感應電動勢的公式為:E=BLv,此關系式主要用于

16、求電動勢的瞬時值,也可求平均值.如果導體棒繞棒的一端在垂直磁場的平面內做勻速圓周運動,則電動勢E=BL2.(2)法拉第電磁感應定律E=n=nSsin (或nBsin ,為B、S的夾角),該公式通常用來12tBtSt 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育求解平均電動勢.友情提示:公式E=BLv僅適用于在勻強磁場中B、v、L三者互相垂直的情況;E=nSsin (為B、S的夾角)適用于面積不變而磁感應強度隨時間變化的情況;E=nBsin (為B、S的夾角)適用于磁感應強度不BtSt 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太

17、陽 教 育變而面積隨時間變化的情況.5.感應電荷量的求法在電磁感應現象中有電流通過電路,那么也就有電荷通過電路的任一橫截面.計算感應電荷量有兩種方法:第一種計算方法是利用動量定理:由于導體棒只受安培力作用,則BLt=P,可得q=;第二種計算方法是由電流的定IPBL 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育義式I=可知,q=It,必須注意I應為平均值,即I=,所以要通過求感應電動勢的平均值再求其電荷量,即q=It=t=n.由此可知,感應電荷量q僅由磁通量的變化量與電路的電阻R決定,與變化時間無關.例qtERERR 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航

18、專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育如,如圖所示,當用一根條形磁鐵先后兩次從螺線管外同一位置用不同的速度插至線圈內同一位置時,線圈截面通過的感應電荷量相等.友情提示:快插與慢插時產生的感應電動勢、感應電流不同,外力做的功也不同. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育6.電磁感應現象中的電路問題電磁感應提供電路中的電源,解決這類電磁感應中的電路問題時,一方面要考慮電磁學中的有關規律,如右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應定律等;另一方面還要考慮電路中的有關規律,如歐姆定律、串并聯電路的性質等,有時也可能用到力學知識.只有將以上規律融會貫通,才能得

19、心應手,靈活處理實際問題. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育五、電磁感應的動態分析與能量轉化1.電磁感應動態分析的方法(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向.(2)求回路中的電流.(3)分析研究導體的受力情況(注意安培力用左手定則確定其方向). 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育(4)列動力學方程或平衡方程求解.2.電磁感應電路中的功能關系(1)功是能量轉化的量度“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能轉化為電能.同理,安培力做功的過程是電能轉化為其他形式的能的過程

20、,安培力做了多少功,就有多少電能轉化為其他形式 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育的能.(2)電磁感應現象中的能量轉化規律電磁感應現象中出現的電能,一定是由其他形式的能轉化而來的,具體問題中會涉及多種形式的能之間的轉化,機械能和電能的相互轉化、內能和電能的相互轉化.分析時,應當牢牢抓住能量守恒這一基本規律,分析清楚有哪些 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育力做功,就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉化.如有摩擦力做功,必然有內能變化;重力做功,就可能有機械能參與轉化;安培力做功就有電能參與轉化;然后

21、利用能量守恒列出方程求解.友情提示:從能量守恒的觀點分析求解電磁感應現象,要把安培力做的功、外力做的功、感應電流通過導體所產生的焦耳熱等關系進行全面分析,不能漏掉,也不能重復. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育1.電路的動態分析這類問題是根據歐姆定律及串聯和并聯電路一電路問題 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育的性質,分析電路中因某一電阻變化而引起的整個電路中各部分電學量的變化情況,它涉及歐姆定律、串聯和并聯電路的特點等重要的電學知識,還可考查學生是否掌握科學分析問題的方法動態電路局部的變化可以引

22、起整體的變化,而整體的變化決定了局部的變化,因此它是高考的重點與熱點之一.對電路進行動態分析的基本思路是“部分 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育整體部分”,其一般思路如下.(1)確定電路的外電阻R外總如何變化.無論串聯電路還是并聯電路,當外電路的任何一個有效電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小).若開關的通斷使干路的用電器增多,則總電阻增大;若開關的通斷使并聯的支路增多,則 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育總電阻減小.(2)根據閉合電路歐姆定律I總=,確定電路的總電流如何變化.(3

23、)由U內=I總r確定電源的內電壓如何變化.(4)由U外=E-U內確定電源的外電壓(路端電壓)如何變化.(5)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電ERr外總 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育阻兩端的電壓如何變化.(6)確定支路兩端電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化(可利用節點電流關系).R局(或)R總(或)I總(或)U端(或) IU分分 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育例1 如圖是一種火警報警電路的示意圖.其中R3為用某種材料制成的傳感器,這種材料的電阻率隨溫度的升高而增大.值班室的顯示 熱

24、點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育器為電路中的電流表,電源兩極之間接一報警器.當傳感器R3所在處出現火情時,顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是( )A.I變大,U變小 B.I變小,U變大C.I變大,U變大 D.I變小,U變小 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育意可知,R3增大,回路總電阻增大,干路電流減小,路端電壓U變大,流過R1的電流I1變小,而=U-I1R1,則R2兩端電壓增大,流過R2的電流變大,選項C正確.【答案】C2RU【解析】當傳感器R3所在處出現火情時,由題 熱點、重點、難點

25、熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育增大;該部分電阻減小,電路總電阻就減小),再整體(分析干路電流的變化及路端電壓的變化),最后再回到部分(需要得出結論的部分).分析支路的參量變化的原則是“先干路后支路,先串聯后并聯,先不變(電阻)后變化”,以起到“順藤摸瓜”的效果. 處理電路動態變化的一般思路是先部分(該部分電阻增大,電路總電阻就 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育(1)電路故障中,短路的特點是有電流通過而電壓為零,斷路的特點是電路兩點間的電壓不為零而電路電流為零.(2)分析故障的常見方法儀器檢測法a.電壓表檢查法

26、:當電路中接有電源時,可以用電壓表測量各部分電路上的電壓,通過對測量2.電路故障 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育電壓值的分析,就可以確定故障.在用電壓表檢查時,一定要注意電壓表極性的正確和量程符合要求.b.電流表檢查法:當電路中接有電源時,可以用電流表測量各部分電路上的電流,通過對測量電流值的分析,就可以確定故障.在用電流表檢查時,一定要注意電流表極性的正確和量程符合要求. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育c.歐姆表檢查法:當電路中斷開電源后,可以利用歐姆表測量各部分電路的電阻,通過對測量電阻

27、值的分析,就可以確定故障.在用歐姆表檢查時,一定要注意切斷電源.假設法:可以先假設某部分電路發生了某種故障,然后再與題設比較就可以得到答案.排除法:在明確電路結構的基礎上,從比較 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育故障前后電路中電壓、電流的變化入手,確定故障原因,并對電路中的元件逐一分析,排除不可能的情況,找出故障原因.例2 如圖所示電路中,由于某一電阻發生 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育短路或斷路使燈A變暗,燈B變亮,則故障可能是( )A.R1短路 B.R2斷路C.R3斷路 D.R4短路【解析

28、】此類問題應從選項入手,假設某一選項正確,看是否與題干內容相符.這里將用“選項內容與題干內容比較”的方法,簡稱 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育“選項入手”法.若R1短路,回路總電阻R總減小,干路電流I干變大,則A燈功率PA變大.否定選項A.若R2斷路,R總變大,I干變小,PA變小,使燈A變暗;R3上電壓U3=E-I干(RA+r+R4),U3變大;R1、R2、燈B這一支路電壓也變大,燈B與R2并聯部分電阻變大,燈B上分得電壓UB變大.燈B變亮,選項B 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育正確.若R3

29、斷路,R總變大,I干變小,則PA變小.R1、R2、燈B這一支路電壓變大,UB變大,PB變大.選項C正確.若R4短路,R總變小,I干變大,PA變大,則選項D錯誤.【答案】BC 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育 電壓表檢查法:當電路中接有電源時,可以用電壓表測量各部分電路上的電壓,通過對測得電壓值的分析,就可以確定故障.電流表檢查法:當電路中接有電源時,可以用電流表測量各部分電路上的電流,通過對測得電流值的分析,就可以確定故障. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育歐姆表檢查法:當電路中斷開電源后,可以

30、利用歐姆表測量各部分電路的電阻,通過對測得電阻值的分析,就可以確定故障.3.直流電路的伏安特性曲線本專題的伏安特性曲線主要有兩種:外電路用電器的伏安特性曲線和電源的伏安特性曲線.對于外電路用電器,通過測量加在用電器兩端 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育的電壓和通過用電器的電流,在I-U圖象中作出電流隨電壓變化的圖線,就叫做外電路用電器的伏安特性曲線.對此圖線的理解要注意以下兩點.(1)伏安特性曲線是過原點的直線,這樣的元件叫做線性元件;伏安特性曲線不是直線,這樣的元件叫做非線性元件. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題

31、精要金 太 陽 教 育(2)對于線性元件,在所作出的I-U圖象中,圖線的斜率表示導體電阻的倒數;在U-I圖象中,圖線的斜率表示導體的電阻.對于閉合電路,由閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知,U隨I的增大而減小,它們的關系曲線如圖甲所示,我們將該圖線叫做電源的伏安特性曲線.該直線斜率的絕對值表示電源的內阻r(圖線的斜率越大,r越大,圖線越陡),縱軸的截距 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育為電源的電動勢E,橫軸的截距為短路電流I0.對于電源的伏安特性曲線的題目主要是利用好斜率和截距.當電源與一定值電阻構成如圖乙所示的電路時,只要我們同時在圖甲中畫出電

32、阻的電壓隨電流變化的關系曲線(如圖丙所示),此時兩圖線的交點即為兩者的共同工作點.U0為電阻兩端的電壓,即路端電壓,I0為通過電阻的電流,即 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育整個閉合電路的電流,此時該定值電阻的功率P=U0I0.例3 在圖甲所示的電路中,電源的電動勢 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育為3.0 V,內阻不計;L1、L2、L3為3個相同規格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示.當開關S閉合后,L1消耗的電功率為 W ,L2的電阻為 . 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航

33、專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育【解析】由于電源內阻不計,所以路端電壓等于電源電動勢3.0 V,因此L1兩端電壓為3.0 V,對照乙圖知此時L1中電流為0.25 A,根據P=UI可以計算出L1消耗的電功率為0.75 W.因為L2、L3為2個相同規格的小燈泡,所以它們兩端的電壓都為1.5 V,對照乙圖可知通過它們的電流為0.2 A,從而得到L2此時的電阻為7.5 .【答案】0.75 7.5 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育 對于圖象問題,首先要認識圖象,明確圖象“截距、斜率、交點、所圍成的面積”等的意義,必要的時候可以借助圖象的解析式幫

34、助分析.4.含容電路的分析與計算方法在直流電路中,當電容器充放電時,電路中有充放電電流,一旦電路達到穩定狀態,電容器 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育在電路中就相當于一個阻值無限大的儲能元件.對于直流電,電容器相當于斷路,簡化電路時可去掉它,簡化后若要求電容器所帶的電荷量時,可將其接在相應的位置上;而對于交變電流,電容器相當于通路.在分析和計算含有電容器的直流電路時,需注意以下三點.(1)電路穩定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以在此支路中的電阻上無電壓降,因 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教

35、育此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓.(2)當電容器和電阻并聯后接入電路,電容器兩端的電壓和與其并聯的電阻兩端的電壓相等.(3)電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充放電. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育例4 如圖所示,將一根粗細均勻的電阻絲彎成一個閉合的圓環,接入電路中,電路與圓環的O點固定,P為與圓環良好接觸的滑動頭.閉合開關S,在滑動頭P緩慢地由m點經n點移到q點的過程中,電容器C所帶的電荷量將( ) 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育A.由小變大 B.由大變小C.先變小后變大

36、 D.先變大后變小 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育【解析】在圖示位置時并聯電阻最大,從m點到圖示位置過程中圓環總電阻增大,從圖示位置到q位置過程中圓環總電阻減小,則電阻R兩端的電勢差先減小后增大,即電容器上的電壓先減小后增大,由C=,電容器C所帶的電荷量先減小后增大,C對.【答案】CQU 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育 本題突出了處理含電容電路的基本方法,即直流電路穩定后,含電容器所在的支路無電流,其兩極板間的電壓等于與其并聯的電路兩端的電壓,與該支路中有無電阻無關. 熱點、重點、難點熱點、

37、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育他形式的能轉化為電能,在電源外部將電能轉化為其他形式的能.對于電源,IE是電源的總功率,I2r是電源內阻消耗的功率.在閉合電路中,功率的關系式為P源=P外+P內.公式P=I2R和P=是由公式P=UI結合部分電路歐姆定律推導出來的.在純電阻電路中,這三個公式是等效的.但對于非純電阻電路,如含有電動機、電解槽的電路,由于部分電路歐2UR5.直流電路電功率的計算電路是一個能量轉化的裝置,在電源內部將其 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育姆定律不能適用,所以這三個公式也就不能等效了.這時只能用P

38、=UI這個定義式來計算了.例5 如圖所示,電源的電動勢E=6 V、內阻r=2 ,定值電阻R1=R2=12 ,電動機M的內阻R3=2 .當開關S閉合、電動機轉動穩定后, 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育電壓表的示數U1=4 V.若電動機除內阻外其他損耗不計,求:(1)路端電壓U2.(2)電動機輸出的機械功率P.【解析】(1)設干路電流為I,對全電路而言,有E=U2+Ir成立.設通過R1和電動機的電流為I1,通過R2的電流為I2.對R1、R2而言,歐姆定律適 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育用,有I

39、1=,I2=.由并聯電路的特點,有I=I1+I2.代入數據后得6=U2+(+)2解得:U2=5 V,I1= A.(2)電動機中輸入的電功率P1=I1U1,轉化為機械功率P和通過其內阻生熱的功率P2=R3.據能量守恒定律有P=P1-P2,代入數據得211UUR22UR2412U 212U11221I 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育P=4-()22 W= W=0.32 W.【答案】(1)5 V (2)0.32 W 對電動機有如下結論:電熱Q=I2Rt;電動機消耗的電能也就是電流的功W=UIt;由能量守恒得W=Q+E,E為其他形式的能;輸入功率P入

40、=UI,發熱功率P熱=I2R,輸出功率即機械功率P出=UI-I2R,效率=.1121122372PP出入 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育6.交變電流的圖象和有效值問題交變電流的圖象是高考的熱點問題之一,既可以考查圖象的意義,也可以考查圖象上獲得的相關參量的計算,還可以和變壓器電路等知識綜合考查.處理交變電流圖象問題的關鍵是要明確圖象的意義和各參量的關系,把圖象和交變電流的產生過程結合起來,真正做到“過程與圖象”相結合. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育例6 (2011年高考天津理綜卷)在勻強磁

41、場中,一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動,如圖甲所示,產生的交變電動勢的圖象如圖乙所示,則( ) 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育A.t=0.005 s時線框的磁通量變化率為零B.t=0.01 s時線框平面與中性面重合C.線框產生的交變電動勢有效值為311 VD.線框產生的交變電動勢頻率為100 Hz【解析】由圖象可知,t=0.005 s時感應電動勢最大,利用法拉第電磁感應定律公式可以判斷感應電動勢最大,磁通量變化率也最大,A錯 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育誤;t=0.01 s時感應

42、電動勢為零,此時線框平面與中性面重合,B正確;線框產生的交變電動勢的有效值E= V=220 V,C錯誤;線框產生的交變電動勢的頻率f= Hz=50 Hz,D錯誤.【答案】BmE231121T10.02 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育多的是正弦交變電流的圖象,從圖象上能獲得的參量有最大值、周期等.周期由橫軸獲得,最大值由縱軸得到,但兩者是有關系的,比如本例中的D選項.在計算不同物理量時要注意選擇不同的參量:計算電功、電熱、電功率、熱功率、儀表的示數以及保險絲的熔斷電流時要用有效值;計算用電器最大承受電壓時用最大值. 對交變電流的圖象考查比較 熱

43、點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育7.變壓器的動態分析關于理想變壓器的動態分析問題大致有兩種情況:負載電阻不變,原、副線圈的電壓U1、U2,電流I1、I2,功率P1、P2隨匝數比的變化而變化的情況;匝數比不變,上述各量隨負載電阻的變化而變化的情況.解決此類問題需注意以下兩點. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育抓住變量與不變量原線圈的端電壓U1是不變的,其值由電源決定,與n1、n2無關.當負載電阻的滑片靜止不動時,負載電阻不變.搞清各物理量之間的相互制約關系.U2由U1和匝數比決定;I1由I2和匝數比

44、決定;P1由P2決定. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育例7 (2011年高考山東理綜卷)為保證用戶電壓穩定在220 V,變電所需適時進行調壓,圖甲為調壓變壓器示意圖.保持輸入電壓u1不變,當滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓.某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的曲線如圖乙所示.以下正確的是( ) 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育A.u2=190sin (50t) VB.u2=190sin (100t)VC.為使用戶電壓穩定在220 V,應將P適當下移22D.為使用戶電壓穩定在220 V,應將

45、P適當上移 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育【解析】由乙圖可知,交變電流的周期是0.02 s,=100,u2=190sin t=190sin(100t) V,A錯誤、B正確,此時用戶電壓的有效值為190 V,根據=,要增大u2,需要減小n1,即使P向上移動,C錯誤、D正確.本題答案為BD.【答案】BD2T2212uu12nn 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育 本題考查交變電流的瞬時值表達式,變壓器的動態變化問題,關鍵是搞清楚原、副線圈的電壓、匝數、功率的關系:在理想變壓器中,原線圈的端電壓U1是

46、不變的,其值由電源決定,與原、副線圈的匝數n1、n2無關;副線圈的端電壓U2由U1和匝數比共同決定,與負載電阻無關.12nn 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育在原、副線圈的匝數比和輸入電壓U1確定的情況下,原線圈中的輸入電流是由副線圈中的輸出電流I2決定的,即I1=I2(當然是由所接負載的多少而定的).變壓器的輸入功率隨輸出功率的變化而變化,對于理想變壓器始終有P入=P出.12nn21nn 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育電磁感應規律的綜合應用類問題不僅涉及法拉第電磁感應定律,還涉及力學、熱學、

47、靜電場、直流電路、磁場等知識.電磁感應的綜合題有兩種基本類型:一是電磁感應與電路、電場的綜合;二是電磁感應與磁場、導體的受力和運動的綜合.也有這兩種基本類型的復合題,題中電磁現象與力現象相互聯系、相互影響、相互制約,其基本形式如二電磁感應規律的綜合應用 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育下.1.電磁感應中的電路問題(1)在電磁感應現象中,切割磁感線的導體或發生磁通量變化的回路將產生感應電動勢,該導體或回路相當于電源,將它們接到電阻類用 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育電器上,便可對用電器供電,在回

48、路中形成電流,將它們接在電容器上,便可使電容器充電,解決此類問題的基本方法是:確定電源.電磁感應現象中,產生感應電動勢的那部分導體等效為電路的電源,那么,它的電阻就是電源的內電阻;用右手定則或楞次定律確定的電流方向就是內電路的電流方向,是從電勢低的負極流向電勢高的正極;它兩端 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育的電壓就是電路的路端電壓.其余部分導體就是外電路,包括用電器.這樣,就把電磁感應電路等效轉換成直流電路,使問題得以轉化、簡化.如下圖所示. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育分析電路結構,畫出

49、等效電路圖.實施這一步的本質是將比較生疏的電路改為熟悉的直流電路,為處理下一步問題做好準備.利用電路規律求解.主要還是應用電磁感應規律、閉合電路歐姆定律、串并聯電路的特點、電功、電熱等求解.(2)電磁感應的電路分析中的常見問題 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育不能正確分析感應電動勢及感應電流的方向.因為產生感應電動勢的那部分電路為電源部分,故該部分電路中的電流應為電源內部的電流,而外電路中的電流方向仍是從高電勢到低電勢.應用歐姆定律分析求解電路時,不注意等效電源的內阻對電路的影響. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精

50、要金 太 陽 教 育對接入電路中電表的讀數不能正確進行分析,特別是并聯在等效電源兩端的電壓表,其示數應該是外電壓,而不是等效電源的電動勢.例8 在同一水平面上的光滑平行導軌P、Q相距L=1 m,導軌左端接有如圖所示的電路.其中水平放置的平行板電容器的兩極板M、N相距d=10 mm,定值電阻R1=R2=12 ,R3=2 , 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育金屬棒ab的電阻r=2 ,其他電阻不計.磁感應強度B=0.5 T的勻強磁場豎直穿過導軌平面,當金屬棒ab沿導軌向右勻速運動時,懸浮于電容器兩極板之間的質量m=110-14 kg、帶電荷量q=-1

51、10-14 C的微粒恰好靜止不動.取g=10 m 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要/s2,在整個運動過程中金屬棒與導軌接觸良好,且運動速度保持恒定.試求:金 太 陽 教 育(1)勻強磁場的方向.(2)ab棒兩端的電壓.(3)金屬棒ab運動的速度.【解析】此題是電磁感應與電路、物體的平衡相結合的綜合題.由帶電微粒恰好靜止不動 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育可得出M、N兩板間的電壓,利用恒定電流知識可得出a、b兩端點間的電壓,根據閉合電路歐姆定律可得出導體棒運動產生的感應電動勢,進而求出金屬棒運動的速度.(1)負電

52、荷受到重力和電場力而靜止,因重力向下,則電場力豎直向上,故M板帶正電.ab棒向右切割磁感線產生感應電動勢,ab棒等效為電源,其a端為電源的正極,由右手定則可判斷, 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育磁場方向豎直向下.(2)負電荷受到重力和電場力而靜止,則:mg=qE,E= 所以UMN= V=0.1 VR3兩端的電壓與電容器兩端的電壓相等,由歐姆定律得:MNUdmgdq143141 1010 10 101 10 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育通過R3的電流I=0.05 Aab棒兩端的電壓Uab=U

53、MN+I=0.4 V.(3)由法拉第電磁感應定律得:感應電動勢E=BLv由閉合電路歐姆定律得:E=Uab+Ir=0.5 V聯立解得:v=1 m/s.3MNUR1212R RRREBL 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育【答案】(1)豎直向下 (2)0.4 V (3)1 m/s 求解電磁感應中的電路問題的關鍵是分析清楚內電路和外電路.切割磁感線的導體和磁通量變化的線圈都相當于“電源”,該部分導體的電阻相當于內阻,其余部分的電路則是外電路. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育電磁感應中通過導體的感應電流

54、,在磁場中將受到安培力的作用,因此電磁感應問題往往和力學、運動學等問題聯系在一起.電磁感應中動力學問題的解題思路如下.2.電磁感應中的動力學問題 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育解決這類問題的基本思維方法和步驟:根據法拉第電磁感應定律求感應電動勢,根據楞次定律確定感應電流的方向;找準等效電源、畫出等效電路圖;根據歐姆定律求感應電流;求安培力的大小和方向;分析導體的受力情況和運動情況; 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育根據牛頓第二定律列動力學方程或根據力的平衡條件列力的平衡方程.例9 (2011年

55、高考上海物理卷)電阻可忽略的光滑平行金屬導軌長s=1.15 m,兩導軌間距L=0.75 m,導軌傾角為30,導軌上端ab接一 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育阻值R=1.5 的電阻,磁感應強度B=0.8 T的勻強磁場垂直軌道平面向上.阻值r=0.5 ,質量m=0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端,在此過程中金屬棒產生的焦耳熱Qr=0.1 J.(取g=10 m/s2)求:(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W安. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育(2)金屬

56、棒下滑速度v=2 m/s時的加速度a.(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm,有同學解答如下:由動能定理W重-W安=m,.由此所得結果是否正確?若正確,說明理由并完成本小題;若不正確,給出正確的解答.【解析】(1)下滑過程中安培力的功即為在電阻上產生的焦耳熱,由于R=3r,因此QR=3Qr=0.122mv 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育3 J所以W安=Q=QR+Qr=0.4 J.(2)金屬棒下滑時受重力和安培力F安=BIL=v由牛頓第二定律mgsin 30-v=ma22B LRr22B LRr 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題

57、精要解題精要金 太 陽 教 育a=gsin 30-v=3.2 m/s2.(3)此解法正確.金屬棒下滑時受重力和安培力作用,其運動滿足mgsin 30-v=ma上式表明,加速度隨速度增加而減小,棒作加速度減小的加速運動.無論最終是否達到勻22()B Lm Rr22B LRr 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育速,當棒到達斜面底端時速度一定為最大.由動能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正確.mgssin 30-Q=m 則vm=2.74 m/s.【答案】(1)0.4 J (2)3.2 m/s2 (3)見解析122mv2Q2gssin30m 熱點、重

58、點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育 本題是電磁感應和力學的綜合問題,聯系這兩者的橋梁是磁場對感應電流的安培力.解決此類問題時,正確分析受力是關鍵,解題時要分清物體的狀態是處于平衡狀態還是動態變化. 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育應現象的問題中,金屬棒往往做非勻變速運動,由于導體棒的速度變化引起了導體棒的受力發生變化,因此對于非勻變速運動的定量計算,不可能直接運用勻變速運動規律進行計算或運用恒力的沖量來解決,這時往往可以借助動量定理來解決,在動量定理F合t=p中,F合為金屬棒受到的安培力,又因為F合=BL

59、,可得BLt=p.在雙金屬棒中,往往又分別以兩棒II3.電磁感應中動量定理的應用及電荷量問題在因金屬棒做切割磁感線運動而產生電磁感 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育為研究對象運用動量定理來解決,當然有時也可以把雙金屬棒當做一個系統直接利用動量守恒定律來解決.在電磁感應中,求解某段時間內流過導體棒的電荷量有兩種計算方法.一是由動量定理推出:由于導體棒只受到安培力作用,則F安t=p,而F安=BL,有BLt=p,可得q=;二是由閉合電路歐姆定律及法拉第電磁感應定律推IIpBL 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽

60、 教 育出:q=t=t=t=.例10 如圖所示,兩光滑水平放置的平行金屬導軌間距為L,金屬導軌的電阻不計,在其左端串聯一定值電阻R,垂直導軌放置的金屬桿的電阻為r,質量為m,勻強磁場的磁感應強度IERrtRrRr 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育為B.若桿以初速度v0水平向右開始運動,問:(1)桿以后的運動情況如何?(2)整個運動過程中,通過金屬桿的電荷量q為多少?(3)整個運動過程中,金屬桿滑行的距離d為多少? 熱點、重點、難點熱點、重點、難點專題導航專題導航解題精要解題精要金 太 陽 教 育電流后,桿會受到向左的安培力作用,做減速運動;隨著