山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复习 专题六 电磁感应和电路

山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复习专题六：电磁感应和电路自主预习知识点总结1．电阻定律：导体的电阻与导体的长度成正比，与横截面积成反比；数学表达式为，表示电阻率．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，其特点是随着温度的改变而改变，金属电阻率随温度升高而增大；半导体电阻率随温度升高而减小．2．电功和电功率（1）电流做功的实质是电场力移动电荷做功，简称电功．（2）从功和能的关系来认识，电流做功的过程是电能转化为其他能的过程，转化的能量在数值上等于电流所做的功．3．两种电路电功和电功率比较（1）纯电阻电路，电功，电功率且电功全部转化为电热（内能），有．（2）非纯电阻电路，电功，电功率，电热，电热功率-11-\n，电功率大于热功率，即W＞Q，故求电功、电功率只能用、，求电热、电热功只能用、．4．电源的功率和效率（1）电源的几个功率①电源的总功率：②电源内部消耗的功率：③电源的输出功率：（2）电源的效率5．闭合电路的欧姆定律（1）内容：闭合电路的电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成________．用公式表示为．（2）实质：因为，在等式两边同乘以I即可得到三个功率的关系．对整个电路而言，此表达式本身也说明了______________是守恒的．（3）总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律：当R增大时，根据可知I减小，根据可知U_________（视电源E和r为不变）；当R→∞（即断路）时，I=0，U=________；当R减小时，I增大，U减小；当R=0（即短路）时，=_________，U=0．6．U－I图象（1）对电源有：，如图中a线．（2）对定值电阻有：，如图中b线．（3）图中a线常用来分析电源_________和_________的测量实验．（4）图中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面积”分别表示电源的总功率、________功率和内电阻消耗的功率．7．感应电流（1）产生条件（2）方向判断-11-\n（3）“阻碍”的表现8．感应电动势的产生（1）感生电场：英国物理学家麦克斯韦的电磁理论认为，变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场．感生电场是产生____________的原因．（2）感生电动势：由感生电场产生的电动势称为感生电动势．如果在感生电场所在的空间存在导体，在导体中就能产生感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是_________．（3）动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势．产生动生电动势的那部分导体相当于____________．9．感应电动势的计算（1）法拉第电磁感应定律：．若B变，而S不变，则E=____________；若S变而B不变，则E=____________．常用于计算______________电动势．（2）导体垂直切割磁感线：E=BLv，主要用于求电动势的__________值．（3）如图所示，导体棒围绕棒的一端在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁感线产生的电动势E=_____________．（4）感应电荷量的计算回路中发生磁通量变化时，在△t内迁移的电荷量（感应电荷量）为．可见，q仅由回路电阻和_____________变化量决定，与发生磁通量变化的时间无关．10．交变电流的产生及表示（1）在匀强磁场里，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是_________电流．（2）若N匝面积为s的线圈以角速度．绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，从中性面开始计时，其函数形式为：e=_______________，用E=NBs表示电动势最大值，则有e=____________．其电流大小为．11．正弦式交流电的有效值与最大值的关系为，，非正弦交流电无此关系，必须根据电流的_____________，用等效的思想来求解．12．变压器的工作原理是根据______________原理来改变交流电压的．高考体验1、（07）用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为、、和。下列判断正确的是-11-\nA.＜＜＜B.＜＜＜C.=＜=D.＜＜＜2、（08）两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好．导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB.金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→bC.金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F=D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少3、（09）如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是A.感应电流方向不变B.CD段直线始终小受安培力C.感应电动势最大值Em＝D.感应电动势平均值4、（10）如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为，方向相反且垂直纸面，、为其边界，OO′为其对称轴。一导线折成边长为的正方形闭合回路，回路在纸面内以恒定速度向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时A．穿过回路的磁通量为零B．回路中感应电动势大小为2BC．回路中感应电流的方向为顺时针方向D．回路中边与边所受安培力方向相同-11-\n5、(11)如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒、，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为3，方向与导轨平面垂直。先由静止释放，刚进入磁场即匀速运动，此时再c、dh3h图甲由静止释放，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度，表示的动能，、分别表示、相对释放点的位移。图乙中正确的是acOh2h3h4h5hxcacOh2h3h4h5hxcEkdOh2h3h4h5hxdOh2h3h4h5hxdEkd图乙6、（12）如图所示，相距为Ｌ的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻Ｒ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为Ｂ。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为Ｐ，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　　　　）A、　　　Ｂ、　Ｃ、当导体棒速度达到时加速度大小为Ｄ、在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功7、（07）某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载。下列判断正确的是A.输出电压的最大值为36VB.原、副线圈中电流之比为55∶9C.变压器输入、输出功率之比为55∶9D.交流电源有效值为220V，频率为50Hz8、（08）图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是A.图l表示交流电，图2表示直流电B.两种电压的有效值相等C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sinl00πtVD.图1所示电压经匝数比为10：l的变压器变压后，频率变为原来的-11-\n9、（09）某小型水电站的电能输送示意图如下，发电机的输出电压为200V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2。降压变压器原副线匝数分别为a3、n4（变压器均为理想变压器）。要使额定电压为220V的用电器正常工作，则A.B.C.升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压D.升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率10、（10）一理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。A.副线圈输出电压的频率为50HzB.副线圈输出电压的有效值为31VC.P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D.P向右移动时，变压器的输出功率增加11、(11)为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压随时间t变化的曲线如图乙所示。以下正确的是（）~u1用户P图甲u2图乙u2/Vt/×10-2sO190-19012A、B、C、为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移D、为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移12、（12）图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000Ｖ时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。以下判断正确的是（　　）Ａ、电压表的示数等于5ＶＢ、电压表的示数等于Ｃ、实现点火的条件是　　Ｄ、实现点火的条件是合作探究1、如图5－1－1所示，平行金属板中带电质点P-11-\n原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则(　　)A．电压表读数减小B．电流表读数减小C．质点P将向上运动D．R3上消耗的功率逐渐增大2、一台小型发电机产生的电动势随时间变化的规律图象如图5－1－4甲所示，已知发电机线圈内阻为20.0Ω，现外接一只“100V125W”的灯泡，如图5－1－4乙所示，则(　　)A．此时刻线圈中感应电流为0B．通过灯的电流随时间t的变化规律是cos100πt(A)C．灯泡能正常发光D．灯泡的实际功率是80W3、如图5－1－6所示，匝数为100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B＝T的水平匀强磁场中，线圈面积S＝0.5m2，内阻不计．线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω＝10πrad/s匀速转动．线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12V　12W”灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是(　　)A．通过灯泡的交变电流的频率是50HzB．变压器原、副线圈匝数之比为10∶1C．矩形线圈中产生的电动势的最大值为120VD．若将灯泡更换为“12V　24W”且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速4、如图5－2－1所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L.在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则选项图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是(　　)-11-\n5、在如图5－2－4甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2.螺线管导线电阻r＝1.0Ω，R1＝4.0Ω，R2＝5.0Ω，C＝30μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图5－2－4乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是(　　)A．螺线管中产生的感应电动势为1VB．闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2WC．电路中的电流稳定后电容器下极板带正电D．S断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－5C6、在如图5－1－9所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝4.0cm.电源电动势E＝400V，内电阻r＝20Ω，电阻R1＝1980Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球(可视为质点)从B板上的小孔以初速度v0＝1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板．若小球所带电荷量q＝1.0×10－7C，质量m＝2.0×10－4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g＝10m/s2.求：(1)A、B两金属板间的电压的大小U；(2)滑动变阻器消耗的电功率P滑；(3)电源的效率η.7、如图5－2－7所示，水平放置的导体框架，宽L＝0.50m，接有电阻R＝0.20Ω，匀强磁场垂直框架平面向里，磁感应强度B＝0.40T．一导体棒ab垂直框边跨放在框架上，并能无摩擦地在框架上滑动，框架和导体棒ab的电阻均不计．当ab以v＝4.0m/s的速度向右匀速滑动时，求：(1)ab棒中产生的感应电动势大小；-11-\n(2)维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小；(3)若将外力F突然减小到F′，简要论述导体棒ab以后的运动情况．巩固练习A1A2A2R1R2U1．如图所示，A1、A2是两只完全相同的电流表（内阻不可忽略），电路两端接恒定电压U，这时A1、A2的示数依次为5mA和3mA.若将A2改为和R2串联（如图中虚线所示），仍接在恒定电压U之间，这时电表均未烧坏.则下列说法中正确的是（　）A．通过电阻R1的电流必然减小B．通过电阻R2的电流必然增大C．通过电流表A1的电流必然增大D．通过电流表A2的电流必然增大2．黑箱中有一个理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大），还有两个阻值均为1kΩ的电阻，它们与黑箱的接线柱1、2、3接成电路。再用多用电表的欧姆挡对三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如表格所示。那么黑箱中的线路应该是图中所示电路中的哪一个（　）黑笔触点112红笔触点231电阻值00.5kΩ2kΩ3．如图所示电路，闭合开关时灯不亮，已经确定是灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下（开关可闭合，可断开），现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障作出如下判断（如表所示）：次序操作步骤现象和结论1闭合开关，选直流电压挡，红黑表笔分别接a、b有示数，灯断路；无示数，灯短路2闭合开关，选直流电流挡，红黑表笔分别接a、b有示数，灯断路；无示数，灯短路3闭合开关，选欧姆挡，红黑表笔分别接a、b指针不动，灯断路；指针偏转，灯短路4断开开关，选欧姆挡-11-\n，红黑表笔分别接a、b指针不动，灯断路；指针偏转，灯短路以上判断，正确的是（　）A．只有1、2对B．只有3、4对C．只有1、2、4对D．全对4．如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像，直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像．将这个电阻R分别接到a，b两电源上，那么（　）A．R接到a电源上，电源的效率较高B．R接到b电源上，电源的输出功率较大C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高5．如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，电动机绕组的电阻R0=0.5Ω，电键S1始终闭合。当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求（1）电源的内电阻；（2）当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。6．如图，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.2m，电阻R＝0.4W，与电阻R并联的电容器的电容C=0.6×10－6F．导轨上停放着一质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1W的金属杆ab，导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向上。现用一在导轨平面内，且垂直于金属杆ab的外力F，沿水平方向拉杆，使之由静止开始做加速度为a＝5m/s2的匀加速直线运动。不计电容器充电时对电路的影响。（1）写出电容器的带电量Q与时间t的关系式；（2）求金属杆ab运动2s时外力F的瞬时功率P。-11-\n7．如图所示，光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻，在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab，使它由静止开始运动，棒ab离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图，F0已知。求：（1）棒ab离开磁场右边界时的速度；（2）棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能；（3）d0满足什么条件时，棒ab进入磁场后一直做匀速运动。RMNPQabcdefd0dBFOxFOxF02F0d0d0+dαBabcdefMN8．将一个矩形金属线框折成直角框架abcdefa，置于倾角为α=37°的斜面上，ab边与斜面的底线MN平行，如图所示。m，线框总电阻为R=0.02Ω，ab边的质量为m=0.01kg，其余各边的质量均忽略不计，框架可绕过c、f点的固定轴自由转动，现从t=0时刻开始沿斜面向上加一随时间均匀增加的、范围足够大的匀强磁场，磁感应强度与时间的关系为B=0.5tT，磁场方向与cdef面垂直。（cos37°=0.8，sin37°=0.6）（1）求线框中感应电流的大小，并指出ab段导线上感应电流的方向；（2）t为何值时框架的ab边对斜面的压力恰为零，并求从t=0开始到该时刻通过ab边的电量是多少。-11-