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專題八電路和電磁感應(yīng) 展示考綱 明晰考向 方法歸納 重點(diǎn)點(diǎn)撥 鎖定考點(diǎn) 高效突破 必備模型 全面解讀 展示考綱 明晰考向 方法歸納 重點(diǎn)點(diǎn)撥 2 與總電流的關(guān)系關(guān)系式為U E Ir 用圖像表示如圖所示 當(dāng)總電流增大時(shí) 路端電壓減小 內(nèi)電壓增大 但兩者之和保持不變 2 功率與效率 1 電源的功率PP IE 普遍適用 P I2 R r 適用純電阻電路 2 電源損耗功率PP內(nèi) I2r 二 楞次定律的應(yīng)用及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的求解1 楞次定律推廣的三種表述 1 阻礙原磁通量的變化 增反減同 2 阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng) 來(lái)拒去留 3 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 2 楞次定律和右手定則的適用對(duì)象 1 楞次定律 一般適用于線圈面積不變 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形 2 右手定則 一般適用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形 4 平動(dòng)切割型 E Blv 三 電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題1 問(wèn)題分類在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電流及磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力隨時(shí)間的變化規(guī)律 也可用圖象直觀地表示出來(lái) 如I t B t E t E x I x圖象等 此問(wèn)題可分為兩類 1 由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖象 2 由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程 確定相關(guān)的物理量 2 分析思路 1 明確圖象的種類 2 分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程 3 結(jié)合相關(guān)規(guī)律寫(xiě)出函數(shù)表達(dá)式 4 根據(jù)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行圖象分析 鎖定考點(diǎn) 高效突破 考點(diǎn)一 直流電路的電功 電功率及動(dòng)態(tài)分析 典例 2015浙江全真模擬 如圖所示 整個(gè)裝置處在豎直平面內(nèi) 平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài) 不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響 R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等 當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí) 則下列說(shuō)法正確的是 A R3上消耗的功率逐漸增大B 電流表讀數(shù)減小 電壓表讀數(shù)增大C 電源的輸出功率逐漸增大D 質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng) 審題突破 解析 滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí) R4的阻值越來(lái)越小 故并聯(lián)電路的總電阻減小 根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可得 R3的電壓減小 消耗的功率減小 故A錯(cuò)誤 電容器電壓等于R3的電壓 故也減小 所以質(zhì)點(diǎn)P向下運(yùn)動(dòng) 所以D錯(cuò)誤 外電路總電阻減小 所以干路電流I1增大 而R3的電流I3減小 根據(jù)I1 I3 IA 可得電流表讀數(shù)IA增大 所以B錯(cuò)誤 因?yàn)镽1的阻值和電源內(nèi)阻r相等 故外電路電阻大于電源內(nèi)阻 且逐漸減小 由輸出功率與外電阻的關(guān)系可知電源的輸出功率增大 所以C正確 答案 C 以例說(shuō)法閉合電路動(dòng)態(tài)分析 含容電路 故障分析方法 1 閉合電路動(dòng)態(tài)分析的方法程序法 流程如下 2 含容電路分析首先確定電容器兩極板電勢(shì)高低 當(dāng)兩板電勢(shì) 電壓 變化時(shí) 內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生變化 且電容器充 放 電量 q U C 也等于與其串聯(lián)電表 或電阻 中流過(guò)的電量 3 電路故障分析電路故障常由斷路 或短路 引起 先由題目表述的現(xiàn)象判定故障發(fā)生在干路還是支路 用電壓表判定干路斷路點(diǎn)兩端電壓時(shí) 若只有一處斷路 其值等于電源電動(dòng)勢(shì) 用導(dǎo)線短接時(shí)其他部分將導(dǎo)通 題組訓(xùn)練 1 直流電路的動(dòng)態(tài)分析 2015嘉興適應(yīng)性考試 如圖所示為一直流電路 電源內(nèi)阻不能忽略 但R0大于電源內(nèi)阻 滑動(dòng)變阻器的最大阻值小于R 當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P從滑動(dòng)變阻器的最右端滑向最左端的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 A 電壓表的示數(shù)一直增大B 電流表的示數(shù)一直增大C 電阻R0消耗的功率一直增大D 電源的輸出功率一直增大 解析 根據(jù)電路圖可知 滑動(dòng)變阻器的左半部分與R串聯(lián)后再與變阻器的右半部分并聯(lián)后再與R0串聯(lián) 接入電源 P向左滑動(dòng)時(shí) 由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值小于R 所以并聯(lián)部分電阻增大 則總電阻增大 電路中總電流減小 電源的內(nèi)電壓以及R0所占電壓都減小 則由閉合電路歐姆定律可知 電壓表示數(shù)增大 故選項(xiàng)A正確 電流表測(cè)量干路電流 則電流表示數(shù)減小 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 根據(jù)P0 I2R0可知 I減小 則功率減小 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時(shí) 電源的輸出功率最大 而R0大于電源內(nèi)阻 所以隨著外電阻增大 電源的輸出功率一直減小 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 A AD 解析 當(dāng)沒(méi)有光照時(shí) C不帶電說(shuō)明C所接兩點(diǎn)電勢(shì)相等 以電源正極為參考點(diǎn) R4上的分壓減小 而R3上的分壓增大 故上極板所接處的電勢(shì)低于下極板的電勢(shì) 故下極板帶正電 上極板帶負(fù)電 故選項(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 因有光照射時(shí) 光敏電阻的阻值減小 故總電阻減小 由閉合電路的歐姆定律可知 干路中電流增大 則電源提供的總功率增大 由E U Ir可知路端電壓減小 R1與R2支路中電阻不變 故該支路中的電流減小 則由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知 另一支路中電流增大 即通過(guò)R2的電流減小 而通過(guò)R4的電流增大 所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 考點(diǎn)二 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 審題突破 答案 BD 以例說(shuō)法電磁感應(yīng)中電動(dòng)勢(shì)的求解及電源極性的判斷 1 導(dǎo)體切割磁感線的情況下 利用公式E BLv 當(dāng)導(dǎo)體各點(diǎn)速度不相等時(shí) 其中的v應(yīng)為平均速度 3 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體為電源 其正電荷集聚的一端為正極 題組訓(xùn)練 B AD 3 法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用 2015諸暨市質(zhì)檢 在抗震救災(zāi)中常常利用懸停直升機(jī)向?yàn)?zāi)區(qū)空投救災(zāi)物資 醫(yī)藥救災(zāi)物資只能從不高于h 20m處自由釋放才能安全著地 實(shí)際一些災(zāi)區(qū)往往地處深山峽谷 直升機(jī)能夠安全懸停的高度比h要高得多 直接空投會(huì)造成損失 為解決這一問(wèn)題 我愛(ài)發(fā)明 研究小組設(shè)計(jì)了一臺(tái)限速裝置 不論從多高處釋放物資 最終都能以安全速度著地 該裝置簡(jiǎn)化工作原理如圖所示 豎直絕緣圓盤可以繞圓心O自由轉(zhuǎn)動(dòng) 其上固定半徑分別為r1 1m和r2 0 5m的兩個(gè)同心金屬圓環(huán) 連接兩圓環(huán)的金屬桿EF的延長(zhǎng)線通過(guò)圓心O 足夠長(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩一端纏繞在大金屬圓環(huán)上 另一端通過(guò)光滑滑輪掛救災(zāi)物資 圓環(huán)上的a點(diǎn)和b點(diǎn)通過(guò)電刷連接一可調(diào)電阻R 兩圓環(huán)之間區(qū)域存在垂直于圓盤平面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 40T 細(xì)繩與大金屬圓環(huán)間沒(méi)有滑動(dòng) 金屬桿 金屬圓環(huán) 導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì) 空氣阻力及一切摩擦均不計(jì) 重力加速度g 10m s2 1 求醫(yī)藥物資能安全著地的最大速度 答案 1 20m s 2 利用該裝置使醫(yī)藥物資以最大安全速度勻速下降 求此時(shí)電阻R兩端的電勢(shì)差 3 若醫(yī)藥物資的質(zhì)量m 60kg 應(yīng)如何設(shè)置可調(diào)電阻R的阻值 答案 2 300V 3 7 5 4 試推導(dǎo)質(zhì)量為m的醫(yī)藥物資在勻速下降時(shí) 金屬桿EF所受安培力與重力的大小關(guān)系 考點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 答案 AC 以例說(shuō)法解答電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的 三個(gè)關(guān)注 題組訓(xùn)練 A D 3 由I t圖象確定磁場(chǎng)的變化 2015余姚第三次理綜 如圖 甲 所示 圓形導(dǎo)線框與電阻R串聯(lián) 框內(nèi)有變化的磁場(chǎng) 取由a經(jīng)R流向b為感應(yīng)電流為正方向 通過(guò)R的電流隨時(shí)間t變化的圖象如圖 乙 所示 取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向 則描述磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象正確的是 B 必備模型 全面解讀 電磁感應(yīng)中的單桿 模型 模型解讀 1 模型概述 桿 導(dǎo)軌 模型是電磁感應(yīng)問(wèn)題高考命題的 基本道具 也是高考的熱點(diǎn) 考查的知識(shí)點(diǎn)多 題目的綜合性強(qiáng) 物理情景變化空間大 是復(fù)習(xí)中的難點(diǎn) 桿 導(dǎo)軌 模型又分為 單桿 型和 雙桿 型 導(dǎo)軌放置方式可分為水平 豎直和傾斜 桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為勻速運(yùn)動(dòng) 勻變速運(yùn)動(dòng) 非勻變速運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)等 磁場(chǎng)的狀態(tài)可分為恒定不變 均勻變化和非均勻變化等 情景復(fù)雜形式多變 典例兩足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng) 導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì) 導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為 在導(dǎo)軌所在平面內(nèi) 分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 把一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上 在外力作用下保持靜止 導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好 導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻為R1 完成下列問(wèn)題 1 如圖 甲 金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)內(nèi)阻為r的直流電源 撤去外力后導(dǎo)體棒仍能靜止 求直流電源電動(dòng)勢(shì) 思路探究 1 撤去外力后 導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上的條件是什么 答案 安培力與重力的下滑分力大小相等 2 如圖 乙 金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)阻值為R2的定值電阻 撤去外力讓導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始下滑 在加速下滑的過(guò)程中 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí) 求此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度 思路探究 2 導(dǎo)體棒速度為v時(shí)受幾個(gè)力 合力為多少 答案 重力 安培力 支持力 合力沿導(dǎo)軌平面向下 大小等于ma 3 求 2 問(wèn)中導(dǎo)體棒所能達(dá)到的最大速度 思路探究 3 導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度的條件是什么 答案 合力為零 以例說(shuō)法導(dǎo)體切割磁感線動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析的思路導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電流 通電導(dǎo)體受安培力 合外力變化 加速度變化 速度變化 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化 周而復(fù)始地循環(huán) 直至最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài) 此時(shí)加速度為零 而速度v通過(guò)加速達(dá)到最大值 做勻速直線運(yùn)動(dòng)或通過(guò)減速達(dá)到穩(wěn)定值做勻速直線運(yùn)動(dòng) 如圖所示 兩根相距為d的足夠長(zhǎng)的 光滑的平行金屬導(dǎo)軌位于水平的xOy平面內(nèi) 左端接有阻值為R的電阻 其他部分的電阻均忽略不計(jì) 在x 0的一側(cè)存在方向垂直xOy平面向下的磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按B kx變化 式中k 0 且為常數(shù) 質(zhì)量為m的金屬桿與金屬導(dǎo)軌垂直架在導(dǎo)軌上 兩者接觸良好 在x 0的某位置 金屬桿獲得大小為v0 方向沿x軸正方向的速度 求 1 在金屬桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 電阻R上產(chǎn)生的總熱量 拓展變式 2 若從金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí) 始終有一個(gè)方向向左的變力F作用于金屬桿上 使金屬桿的加速度大小恒為a 方向一直沿x軸負(fù)方向 閉合回路中感應(yīng)電流持續(xù)的時(shí)間 金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 外力F與時(shí)間t關(guān)系的表達(dá)式