1、系统知识 明晰备考 考什么 本专题考查的主要内容有：电功、电热等概念，电路的串、并联规律，闭合电路欧姆定律，交流电的产生及描述，变压器，楞次定律及法拉第电磁感应定律等。明晰备考 怎么考 本专题知识是历年高考的热点，对应用电路的串、并联规律结合闭合电路欧姆定律进行电路的动态分析、故障分析、交流电的有效值、变压器及远距离输电知识，感应电流产生的条件、方向判断和感应电动势的计算、电磁感应与图象相结合的问题，多以选择题的形式考查，交流电的产生及描述、电磁感应规律与力学规律、能量转化知识相综合有时也以计算题的形式考查。预计2013年高考，命题热点及题型出现方式不变。明晰备考 怎么办 复习时应理清各个基本
2、概念，熟记各公式及适用条件，掌握交流“四值”的特点及用途，注意训练和掌握闭合电路的动态分析问题、变压器电路的动态分析问题及电磁感应与电路相综合问题的分析思路与方法，提高解决与实际生活、生产科技相结合的实际问题的能力。例 1(2012黄冈模拟)如图 411 所示，平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变图 411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DR3上消耗的功率逐渐增大思路点拨(1)明确R4的实际应用阻值的变化及由此引起电路总阻值的变化。(2)根据闭合电路欧姆定律确定总电流及路端电压的变化。(
3、3)根据串并联知识确定各支路电流、电压的变化。解析 R4 的滑动触片向 b 端移动时，R4 的实际应用阻值变小，回路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，路端电压变小，由 UR1I 总R1 知，R1 两端电压增大，由 U 端UR1UR3 知，UR3 变小，故电容器两板间电场强度减小，质点 P 向下运动，C 错误；由 IR3UR3R3 可知，IR3 减小，故电流表示数变大，UR2 增大，由 UR3UR2UR4 可知，电压表示数减小，A 正确，B 错误；由 PR3IR23 R3 可知，R3 上消耗的功率逐渐减小，D 错误。答案 A一、基础知识要记牢(1)部分电路欧姆定律：IUR。(2)闭
4、合电路的欧姆定律：I ERr。路端电压与电流的关系：UEIr。路端电压与负载的关系：UIR RRrE11rRE，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小。二、方法技巧要用好1直流电路的动态分析方法(1)程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化(或开关的通断)，引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析此类问题的基本步骤是：由局部电阻变化判断总电阻的变化；由I判断总电流的变化；据UEIr判断路端电压的变化；由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化。ERr(2)极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。(3)特殊值法：对于某些电路
5、问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论。2直流电路的动态分析技巧(1)当电路中某一部分发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓“牵一发而动全身”。判断此类问题时，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响，一般是先分析固定电阻支路再分析变化电阻支路。(2)一个闭合电路就是一个整体，在研究电路的动态问题时，一定要弄清电路的串并联结构，同时要用整体的观点来看问题，还要善于转换思维的角度“电压不行看电流”。(3)可直接应用“部分电路中 R、I、U 的关系”中的两个结论：任一电阻 R 阻值增大，必引起通过该电阻的电流 I 的减小和该
6、电阻两端电压 U 的增大。即 RIU任一电阻 R 阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电阻两端电压 U串的减小。即RI并U串例 2(2012安徽高考)图 412 甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一矩形线圈 abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 OO转动，由线圈引出的导线 ae 和 df 分别与两个跟线圈一起绕 OO转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻 R 形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线 ab 和 cd 分别用它们的横截面来表示。已知 ab 长度为 L1，bc
7、 长度为 L2，线圈以恒定角速度 逆时针转动。(只考虑单匝线圈)图412(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时，如图丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；(3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。(其他电阻均不计)思路点拨(1)明确交流电的瞬时表达式与开始计时位置有关。(2)画出交流电路的等效电路。(3)计算电阻 R 上产生的焦耳热时应使用交变电流的有效值。解析(1)矩形线圈 abcd 在磁场中转动时，只有 ab 和 cd 切割磁感线，且转动的半径为 rL22，
8、设 ab 和 cd 的转动速度为 v，则vL22在 t 时刻，导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1BL1v由图可知 vvsin t则整个线圈的感应电动势为e12E1BL1L2sin t(2)当线圈由题图丙位置开始运动时，在 t 时刻整个线圈的感应电动势为e2BL1L2sin(t0)(3)由闭合电路欧姆定律可知I ERr这里 E 为线圈产生的电动势的有效值EEm2BL1L22则线圈转动一周在 R 上产生的焦耳热为QRI2RT其中 T2所以 QRRBL1L2Rr2答案(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin(t0)(3)RBL1L2Rr2一、基础知识要记牢1
9、交变电流的产生磁通量最大 中性面 电流为零 线圈经过中性面时，电流变向一次2交流电的“四值”最大值 EmNBS 计算电容器的耐压值瞬时值 eEmsin t 计算闪光电器的闪光时间等正余弦交流电的有效值 EEm/2 电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值 E N/t 计算通过导体的电荷量二、方法技巧要用好交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(1)确定正余弦交变电流的峰值，根据已知图象或由公式EmNBS求出相应峰值。(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。如：线圈从中性面开始计时，则it关系为正弦函数，函数表达式为iImsin t。线圈从垂直中性面开始计时，则it关系为余弦函数，
10、函数表达式为iImcos t。例 3(2012福建高考)如图 413 所示，理想变压器原线圈输入电压 uUmsin t，副线圈电路中 R0 为定值电阻，R是滑动变阻器。和是理想交流电压表，示数分别用 U1 和U2 表示，和是理想交流电流表，示数分别用 I1 和 I2 表示。下列说法正确的是()AI1和I2表示电流的瞬时值BU1和U2表示电压的最大值C滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小思路点拨 解答本题时应注意以下两点：(1)交流电路中电压表、电流表的示数均指有效值。(2)变压器原、副线圈电压、电流的决定因素。图413解析 交流电压表和交流电流表测
11、量的是有效值，选项A、B错误。滑片P向下滑动时，接入电路中的电阻减小，副线圈负载电阻减小，因为原、副线圈的匝数比不变，所以U1、U2不变，因I2U2RR0，所以I2变大；又U1I1U2I2，所以I1变大，故选项C正确。答案 C一、基础知识要记牢1理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入P出(2)电压关系：U1U2n1n2若n1n2，为降压变压器；若n1n2，为升压变压器。(3)电流关系：只有一个副线圈时，I1I2n2n1；有多个副线圈时，U1I1U2I2U3I3UnIn。2原、副线圈中各量的因果关系(1)电压关系：U1决定U2(2)电流关系：I2决定I1(3)功率关系：P2决定P1上述决定关
12、系是由变压器的原理及能量守恒确定的。3远距离输电(1)问题：电能的损失和电压的损失。(2)关键：减少输电线上电能的损失，P损I2R线。(3)方法：减小输电导线的电阻，如采用电阻率小的材料，加大导线的横截面积；提高输电电压，减小输电电流。二、方法技巧要用好变压器电路的动态分析技巧(1)根据题意弄清变量和不变量；(2)弄清动态变化过程中的决定关系，如：在原、副线圈匝数比(n1n2)一定时，输出电压U2由输入电压U1决定；输入电流I1由输出电流I2决定；输入功率P1由输出功率P2决定；(3)利用直流电路的动态分析方法分析，其思路过程可表示为：由U1U2n1n2分析U2的情况 由I2U2R负分析I2的
13、情况 由P2I2U2分析输出功率情况 由P1P2判定输入功率情况 由P1I1U1分析I1的变化情况三、易错易混要明了变压器改变的是电压和电流而不改变交流电的功率和频率。课堂针对考点强化训练1(2012广东高考)某小型发电机产生的交变电动势为e50 sin 100t(V)。对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是50 2 V B频率是100 HzC有效值是25 2 V D周期是0.02 s解析：选 最大值Em50 V，有效值为EEm2252 V，频率为50 Hz，周期为T1f0.02 s，所以C、D正确。CD2.(2012苏北四市一模)如图414所示，理想变压器原、副线圈匝数比为21。电池和交
14、变电源的电动势都为6 V，内阻均不计。下列说法正确的是()AS与a接通的瞬间，R中无感应电流BS与a接通稳定后，R两端的电压为0CS与b接通稳定后，R两端的电压为3 VDS与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为21图414解析：选 S与a接通瞬间，变压器原线圈中电流增大，R中应有感应电流，但当接通稳定后，原线圈中电流恒定，R两端无电压，A错误，B正确；S与b接通后，由U1U2n1n2，可得：URU23 V，C正确；变压器不改变交变电流的频率，故D错误。BC3(2012天津高考)通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P，原线圈的电压U保持不变，输电线路的总电阻为R。当副线圈与原线圈的
15、匝数比为k时，线路损耗的电功率为P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，线路损耗的电功率为P2，则P1和P2P1分别为()A.PRkU，1nB(PkU)2R，1nC.PRkU，1n2D(PkU)2R，1n2解析：选 当副线圈与原线圈的匝数比为k时，副线圈输出电压为kU，输出电流I PkU，线路损耗的电功率为P1I2R(PkU)2R。若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk，副线圈输出电压为nkU，输出电流IPnkU，线路损耗的电功率为P2I2R(PnkU)2R。P2P1 1n2，选项D正确，A、B、C错误。D4如图415所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，
16、V 与A 分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()图415A.V 的读数变大，A 的读数变小B.V 的读数变大，A 的读数变大C.V 的读数变小，A 的读数变小D.V 的读数变小，A 的读数变大解析：选 当S断开时，外电阻变大，总电流I变小，路端电压U外变大，所以电压表的示数变大；总电流变小，电阻R1上的电压U1减小，而路端电压变大，电阻R3上的电压变大，所以电流表的示数变大。所以B项正确。B5(2012南通调研)如图416所示，在匀强磁场中有一个单匝矩形线圈ABCD，AB边与磁场垂直，MN边始终与金属滑环K相连，PQ边始终与金属滑环L相连。金属滑环L、交流电流表图416
17、A、定值电阻R、金属滑环K通过导线串联。使矩形线圈以恒定角速度绕过BC、AD中点的轴旋转。下列说法中正确的是()A交流电流表A 的示数随时间按余弦规律变化B线圈转动的角速度越大，交流电流表A 的示数越小C线圈平面与磁场平行时，流经定值电阻R的电流瞬时值最大D线圈转动的角速度增加为原来的两倍，则流经定值电阻R的电流的有效值也变为原来的两倍解析：选 电流表的示数为交流电的有效值，并不随时间而变，故A错误；由EmBS，电流表示数IEm2RrBS2Rr，故越大，I越大，B错误；当线圈与磁场平行时，回路中的电动势最大，回路中的电流最大，C正确；由IBS2Rr可知，当2时，I2I，D正确。CD6(2012
18、苏北四市调研)某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对图417折处引出一个接头c，连成如图417所示电路。S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1Um sin t的交流电源。下列说法正确的是()AS接b时，电压表示数为 2n2Umn1BS接c时，电压表示数为 2n2Um2n1CS接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大DS接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流变大解析：选 将 S 接在 b 时，副线圈产生的总电动势为零，故电压表示数为零，A 错误；当 S 接 c 时，副线圈的匝数为n2，由Um2U2n1n2得：U2 2n2Um2n1，B 正确；S 接 c 时，P 向下移动，R 变大，P 入P 出U 22R 变小，C 错误；P 向上移动时，R 变小，P 入I1U1U 22R 变大，故 I1 变大，D 正确。BD
