高考物理二轮复习 专题四 电磁感应与电路.doc

2013年高考二轮复习专题四电磁感应与电路知识网络考点预测本专题包含以“电路”为核心的三大主要内容：一是以闭合电路欧姆定律为核心的直流电路的相关知识，在高考中有时以选择题的形式出现；二是以交变电流的产生特点以及以变压器为核心的交变电流的知识，在高考中常以选择题的形式出现；三是以楞次定律及法拉第电磁感应定律为核心的电磁感应的相关知识，本部分知识是高考中的重要考点，既有可能以选择题的形式出现在2013年高考中依然会出现上述相关知识的各种题型，特别是电磁感应与动力学、功能问题的综合应成为复习的重点要点归纳一、电路分析与计算1部分电路总电阻的变化规律(1)无论是串联电路还是并联电路，其总电阻都会随其中任一电阻的增大(减小)而增大(减小)(2)分压电路的电阻如图51所示，在由r1和r2组成的分压电路中，当r1串联部分的阻值rap增大时，总电阻rab增大；当rap减小时，总电阻rab减小图51(3)双臂环路的阻值如图52 所示，在由r1、r2和r组成的双臂环路中，当ar1p 支路的阻值和ar2p支路的阻值相等时，rab最大；当p滑到某端，使两支路的阻值相差最大时，rab最小图522复杂电路的简化对复杂电路进行简化，画出其等效电路图是正确识别电路、分析电路的重要手段常用的方法主要有以下两种(1)分流法(电流追踪法)：根据假设的电流方向，分析电路的分支、汇合情况，从而确定元件是串联还是并联(2)等势法：从电源的正极出发，凡是用一根无电阻的导线把两点(或几点)连接在一起的，这两点(或几点)的电势就相等，在画等效电路图时可以将这些点画成一点(或画在一起)等电势的另一种情况是，电路中的某一段电路虽然有电阻(且非无限大)，但无电流通过，则与该段电路相连接的各点的电势也相等若电路中有且只有一处接地线，则它只影响电路中各点的电势值，不影响电路的结构；若电路中有两处或两处以上接地线，则它除了影响电路中各点的电势外，还会改变电路的结构，各接地点可认为是接在同一点上另外，在一般情况下，接电流表处可视为短路，接电压表、电容器处可视为断路3欧姆定律(1)部分电路欧姆定律：公式i注意：电路的电阻r并不由u、i决定(2)闭合电路欧姆定律：公式i或euir，其中uir为路端电压路端电压u和外电阻r、干路电流i之间的关系：r增大，u增大，当r时(断路)，i0，ue；r减小，u减小，当r0时(短路)，iimax，u0(3)在闭合电路中，任一电阻ri的阻值增大(电路中其余电阻不变)，必将引起通过该电阻的电流ii的减小以及该电阻两端的电压ui的增大，反之亦然；任一电阻ri的阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流i并的增大，与之串联的各电阻两端电压u串的减小，反之亦然4几类常见的功率问题(1)与电源有关的功率和电源的效率电源的功率p：电源将其他形式的能转化为电能的功率，也称为电源的总功率计算式为pei(普遍适用)或pi2(rr)(只适用于外电路为纯电阻的电路)电源内阻消耗的功率p内：电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率计算式为p内i2r电源的输出功率p出：是指外电路上消耗的功率计算式为p出u外i(普遍适用)或p出i2r(只适用于外电路为纯电阻的电路)电源的输出功率曲线如图53所示当r0时，输出功率p0；当r时，输出功率p0；当rr时， pmax；当rr 时，r增大，输出功率增大；当rr时，r增大，输出功率反而减小图53对于e、r一定的电源，外电阻r一定时，输出功率只有唯一的值；输出功率p一定时，一般情况下外电阻有两个值r1、r2与之对应，即r1r、r2r，可以推导出r1、r2的关系为r功率分配关系：pp出p内，即eiuii2r闭合电路中的功率分配关系反映了闭合电路中能量的转化和守恒关系，即电源提供的电能一部分消耗在内阻上，另一部分输出给外电路，并在外电路上转化为其他形式的能能量守恒的表达式为eituiti2rt(普遍适用)或eiti2rti2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路)电源的效率：100%100%对纯电阻电路有：100%100%100%因此当r增大时，效率提高(2)用电器的额定功率和实际功率用电器在额定电压下消耗的电功率叫额定功率，即p额u额i额用电器在实际电压下消耗的电功率叫实际功率，即p实u实i实实际功率不一定等于额定功率(3)用电器的功率与电流的发热功率用电器的电功率pui，电流的发热功率p热i2r对于纯电阻电路，两者相等；对于非纯电阻电路，电功率大于热功率(4)输电线路上的损耗功率和输电功率输电功率p输u输i，损耗功率p线i2r线ui5交变电流的四值、变压器的工作原理及远距离输电(1)交变电流的四值交变电流的四值即最大值、有效值、平均值和瞬时值交变电流在一个周期内能达到的最大数值称为最大值或峰值，在研究电容器是否被击穿时，要用到最大值；有效值是根据电流的热效应来定义的，在计算电路中的能量转换如电热、电功、电功率或确定交流电压表、交流电流表的读数和保险丝的熔断电流时，要用有效值；在计算电荷量时，要用平均值；交变电流在某一时刻的数值称为瞬时值，不同时刻，瞬时值的大小和方向一般不同，计算电路中与某一时刻有关的问题时要用交变电流的瞬时值(2)变压器电路的分析与计算正确理解理想变压器原、副线圈的等效电路，尤其是副线圈的电路，它是解决变压器电路的关键正确理解电压变比、电流变比公式，尤其是电流变比公式电流变比对于多个副线圈不能使用，这时求电流关系只能根据能量守恒来求，即p输入p输出正确理解变压器中的因果关系：理想变压器的输入电压决定了输出电压；输出功率决定了输入功率，即只有有功率输出，才会有功率输入；输出电流决定了输入电流理想变压器只能改变交流的电流和电压，却无法改变其功率和频率解决远距离输电问题时，要注意所用公式中各量的物理意义，画好输电线路的示意图，找出相应的物理量二、电磁感应的规律1感应电流的产生条件及方向的判断(1)产生感应电流的条件(两种说法)闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动穿过闭合回路的磁通量发生变化(2)感应电流方向的判断右手定则：当导体做切割磁感线运动时，用右手定则判断导体中电流的方向比较方便注意右手定则与左手定则的区别，抓住“因果关系”：“因动而电”，用右手定则；“因电而动”，用左手定则还可以用“左因右果”或“左力右电”来记忆，即电流是原因、受力运动是结果的用左手定则；反之，运动是原因、产生电流是结果的用右手定则楞次定律(两种表述方式)表述一：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化表述二：感应电流的作用效果总是要反抗引起感应电流的原因楞次定律是判断感应电流方向的一般规律当磁通量的变化引起感应电流时，可用“楞次定律表述一”来判断其方向应用楞次定律的关键是正确区分涉及的两个磁场：一是引起感应电流的磁场；二是感应电流产生的磁场理解两个磁场的阻碍关系“阻碍”的是原磁场磁通量的变化从能量转化的角度看，发生电磁感应现象的过程就是其他形式的能转化为电能的过程，而这一过程总要伴随外力克服安培力做功“阻碍”的含义可推广为三种表达方式：阻碍原磁通量的变化(增反减同)；阻碍导体的相对运动(来拒去留)；阻碍原电流的变化(自感现象)2正确理解法拉第电磁感应定律(1)法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，即en此公式计算的是t时间内的平均感应电动势当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算式为：eblvsin ，式中的为b与v正方向的夹角若v是瞬时速度，则算出的是瞬时感应电动势；若v为平均速度，则算出的是平均感应电动势(2)磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别磁通量磁通量的变化量磁通量的变化率物理意义某时刻穿过某个面的磁感线的条数某段时间内穿过某个面的磁通量变化穿过某个面的磁通量变化的快慢大小bsn，其中sn是与b垂直的面的面积21bssbb或s注意若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用bs求解，应考虑相反方向的磁通量抵消后所剩余的磁通量开始时和转过180时平面都与磁场垂直，穿过平面的磁通量是一正一负，2bs，而不是零既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少实际上，它就是单匝线圈上产生的电动势，即e附注对在匀强磁场中绕处于线圈平面内且垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈：线圈平面与磁感线平行时，0，但最大线圈平面与磁感线垂直时，最大，但0大或大，都不能保证就大；反过来，大时，和也不一定大这类似于运动学中的v、v及三者之间的关系(3)另外两种常见的感应电动势长为l的导体棒沿垂直于磁场的方向放在磁感应强度为b的匀强磁场中，且以匀速转动，导体棒产生的感应电动势为：当以中点为转轴时，e0(以中点平分的两段导体产生的感应电动势的代数和为零)；当以端点为转轴时，ebl2(平均速度取中点位置的线速度，即l)；当以任意点为转轴时，eb(l12l22)(不同的两段导体产生的感应电动势的代数和)面积为s的矩形线圈在磁感应强度为b的匀强磁场中以角速度绕线圈平面内的垂直于磁场方向的轴匀速转动，矩形线圈产生的感应电动势为：线圈平面与磁感线平行时，ebs；线圈平面与磁感线垂直时，e0；线圈平面与磁感线的夹角为时，ebscos (3)理解法拉第电磁感应定律的本质法拉第电磁感应定律是能的转化和守恒定律在电磁学中的一个具体应用，它遵循能量守恒定律闭合电路中电能的产生必须以消耗一定量的其他形式的能量为代价，譬如：线圈在磁场中转动产生电磁感应现象，实质上是机械能转化为电能的过程；变压器是