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1、专题八 电路和电磁感应,展示考纲明晰考向,方法归纳重点点拨,锁定考点高效突破,必备模型全面解读,展示考纲明晰考向,方法归纳重点点拨,(2)与总电流的关系 关系式为U=E-Ir,用图像表示如图所示. 当总电流增大时,路端电压减小,内电压增大,但两者之和保持不变.,2.功率与效率 (1)电源的功率P P=IE(普遍适用);P=I2(R+r)(适用纯电阻电路). (2)电源损耗功率P P内=I2r.,二、楞次定律的应用及感应电动势的求解 1.楞次定律推广的三种表述 (1)阻碍原磁通量的变化(增反减同). (2)阻碍相对运动(来拒去留). (3)阻碍原电流的变化(自感现象). 2.楞次定律和右手定则的
2、适用对象 (1)楞次定律:一般适用于线圈面积不变,磁感应强度发生变化的情形. (2)右手定则:一般适用于导体棒切割磁感线的情形.,(4)平动切割型:E=Blv.,三、电磁感应中的图象问题 1.问题分类 在电磁感应现象中,回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力随时间的变化规律,也可用图象直观地表示出来,如I-t,B-t,E-t,E-x,I-x图象等.此问题可分为 两类: (1)由给定的电磁感应过程选出相应的物理量的函数图象. (2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,确定相关的物 理量.,2.分析思路 (1)明确图象的种类. (2)分析电磁感应的具体过程. (3)结合相关规律写出函数表
3、达式. (4)根据函数关系进行图象分析.,锁定考点高效突破,考点一,直流电路的电功、电功率及动态分析,典例(2015浙江全真模拟)如图所示,整个装置处在竖直平面内,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,R1的阻值和电源内阻r相等.当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则下列说法正确的是( ) A.R3上消耗的功率逐渐增大 B.电流表读数减小,电压表读数增大 C.电源的输出功率逐渐增大 D.质点P将向上运动,审题突破,解析:滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,R4的阻值越来越小,故并联电路的总电阻减小,根据串联电路的分压规律可得:R3的电压减小,消耗的功率减小,故
4、A错误;电容器电压等于R3的电压,故也减小,所以质点P向下运动,所以D错误;外电路总电阻减小,所以干路电流I1增大,而R3的电流I3减小,根据I1=I3+IA,可得电流表读数IA增大,所以B错误;因为R1的阻值和电源内阻r相等,故外电路电阻大于电源内阻,且逐渐减小,由输出功率与外电阻的关系可知电源的输出功率增大,所以C正确.,答案:C,以例说法 闭合电路动态分析、含容电路、故障分析方法,(1)闭合电路动态分析的方法 程序法:流程如下,(2)含容电路分析 首先确定电容器两极板电势高低,当两板电势(电压)变化时,内部场强发生变化,且电容器充(放)电量q=UC也等于与其串联电表(或电阻)中流过的电量
5、.,(3)电路故障分析 电路故障常由断路(或短路)引起,先由题目表述的现象判定故障发生在干路还是支路.用电压表判定干路断路点两端电压时,(若只有一处断路)其值等于电源电动势,用导线短接时其他部分将导通.,题组训练,1.直流电路的动态分析 (2015嘉兴适应性考试)如图所示为一直流电路,电源内阻 不能忽略,但R0大于电源内阻,滑动变阻器的最大阻值小 于R,当滑动变阻器滑片P从滑动变阻器的最右端滑向最左 端的过程中,下列说法正确的是( ) A.电压表的示数一直增大 B.电流表的示数一直增大 C.电阻R0消耗的功率一直增大 D.电源的输出功率一直增大,解析:根据电路图可知,滑动变阻器的左半部分与R串
6、联后再与变阻器的右半部分并联后再与R0串联,接入电源,P向左滑动时,由于滑动变阻器的最大阻值小于R,所以并联部分电阻增大,则总电阻增大,电路中总电流减小,电源的内电压以及R0所占电压都减小,则由闭合电路欧姆定律可知,电压表示数增大,故选项A正确;电流表测量干路电流,则电流表示数减小,故选项B错误;根据P0=I2R0可知,I减小,则功率减小,故选项C错误;当外电路电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,而R0大于电源内阻,所以随着外电阻增大,电源的输出功率一直减小,故选项D错误.,A,AD,解析:当没有光照时,C不带电说明C所接两点电势相等,以电源正极为参考点,R4上的分压减小,而R3上的分压增
7、大,故上极板所接处的电势低于下极板的电势,故下极板带正电,上极板带负电,故选项A正确,B错误;因有光照射时,光敏电阻的阻值减小,故总电阻减小;由闭合电路的欧姆定律可知,干路中电流增大,则电源提供的总功率增大,由E=U+Ir可知路端电压减小,R1与R2支路中电阻不变,故该支路中的电流减小;则由并联电路的电流规律可知,另一支路中电流增大,即通过R2的电流减小,而通过R4的电流增大,所以选项C错误,D正确.,考点二,法拉第电磁感应定律的应用,审题突破,答案:BD,以例说法 电磁感应中电动势的求解及电源极性的判断 (1)导体切割磁感线的情况下,利用公式E=BLv,当导体各点速度不相等时,其中的v应为平
8、均速度.,(3)产生感应电动势的导体为电源,其正电荷集聚的一端为正极.,题组训练,B,AD,3.法拉第电磁感应定律的综合应用 (2015诸暨市质检)在抗震救灾中常常利用悬停直升机向灾区空投救灾物资.医药救灾物资只能从不高于h=20 m处自由释放才能安全着地,实际一些灾区往往地处深山峡谷,直升机能够安全悬停的高度比h要高得多,直接空投会造成损失.为解决这一问题,“我爱发明”研究小组设计了一台限速装置,不论从多高处释放物资,最终都能以安全速度着地.该装置简化工作原理如图所示,竖直绝缘圆盘可以绕圆心O自由转动,其上固定半径分别为r1=1 m和r2=0.5 m 的两个同心金属圆环,连接两圆环的金属杆E
9、F的延长线通过圆心O,足够长的不可伸长的轻质细绳一端缠绕在大金属圆环上,另一端通过光滑滑轮挂救灾物资,圆环上的a点和b点通过电刷连接一可调电阻R,两圆环之间区域存在垂直于圆盘平面向内的匀强磁场,磁感应强度B=40 T. (细绳与大金属圆环间没有滑动,金属杆、金属圆环、导 线及电刷的电阻均不计,空气阻力及一切摩擦均不计,重 力加速度g=10 m/s2),(1)求医药物资能安全着地的最大速度;,答案:(1)20 m/s,(2)利用该装置使医药物资以最大安全速度匀速下降,求此时电阻R两端的电势差; (3)若医药物资的质量m=60 kg,应如何设置可调电阻R的阻值?,答案:(2)300 V (3)7.
10、5 ,(4)试推导质量为m的医药物资在匀速下降时,金属杆EF所受安培力与重力的大小关系.,考点三,电磁感应中的图象问题,答案:AC,以例说法 解答电磁感应图象问题的“三个关注”,题组训练,A,D,3.由I-t图象确定磁场的变化 (2015余姚第三次理综)如图(甲)所示,圆形导线框与电阻R串联,框内有变化的磁场.取由a经R流向b为感应电流为正方向,通过R的电流随时间t变化的图象如图(乙)所示.取垂直纸面向里为磁场的正方向,则描述磁感应强度B随时间t变化的图象正确的是( ),B,必备模型全面解读,“电磁感应中的单杆”模型,模型解读,1.模型概述 “杆+导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”
11、,也是高考的热点,考查的知识点多,题目的综合性强,物理情景变化空间大,是复习中的难点.“杆+导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型;导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜;杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等;磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等,情景复杂形式多变.,典例 两足够长的平行金属导轨间的距离为L,导轨光滑且电阻不计,导轨所在的平面与水平面夹角为,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度为B、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.把一个质量为m的导体棒ab放在金属导轨上,在外力作用下保持静止,导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻为R
12、1.完成下列问题: (1)如图(甲),金属导轨的一端接一个内阻为r的直流电源.撤去外力后导体棒仍能静止,求直流电源电动势.,思路探究(1)撤去外力后,导体棒静止在导轨上的条件是什么? 答案:安培力与重力的下滑分力大小相等.,(2)如图(乙),金属导轨的一端接一个阻值为R2的定值电阻,撤去外力让导体棒由静止开始下滑.在加速下滑的过程中,当导体棒的速度达到v时,求此时导体棒的加速度.,思路探究 (2)导体棒速度为v时受几个力?合力为多少? 答案:重力、安培力、支持力.合力沿导轨平面向下,大小等于ma.,(3)求(2)问中导体棒所能达到的最大速度.,思路探究 (3)导体棒达到最大速度的条件是什么?
13、答案:合力为零.,以例说法 导体切割磁感线动态问题分析的思路 导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化,周而复始地循环,直至最终达到稳定状态,此时加速度为零,而速度v通过加速达到最大值,做匀速直线运动或通过减速达到稳定值做匀速直线运动.,如图所示,两根相距为d的足够长的、光滑的平行金属导轨位于水平的xOy平面内,左端接有阻值为R的电阻,其他部分的电阻均忽略不计.在x0的一侧存在方向垂直xOy平面向下的磁场,磁感应强度大小按B=kx变化(式中k0,且为常数).质量为m的金属杆与金属导轨垂直架在导轨上,两者接触良好.在x0的某位置,金属杆获得大小为v0、方向沿x轴正方向的速度.求: (1)在金属杆运动过程中,电阻R上产生的总热量;,拓展变式,(2)若从金属杆进入磁场的时刻开始计时,始终有一个方向向左的变力F作用于金属杆上,使金属杆的加速度大小恒为a,方向一直沿x轴负方向. 闭合回路中感应电流持续的时间; 金属杆在磁场中运动过程中,外力F与时间t关系的表达式.,
