專題四 電路和電磁感應(yīng)
1．電磁感應(yīng)部分：以考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用為主，多涉及牛頓運動定律、電功和電熱等力電綜合問題．考查形式為選擇題或計算題．2．恒定電流部分：以選擇題的形式考查動態(tài)電路、電路故障、含電容電路和含電表電路等問題的分析．3．交變電流部分：以選擇題的形式考查交變電流有效值與峰值的關(guān)系、理想變壓器的原理．4．電磁波部分：電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射與接收、麥克斯韋電磁場理論．
復(fù)習(xí)時應(yīng)理清各個基本概念，熟記各公式及適用條件，掌握交流電“四值”的特點及適用范圍，注意訓(xùn)練和掌握閉合電路的動態(tài)分析問題、含電容電路的分析問題、變壓器電路的動態(tài)分析問題及電磁感應(yīng)與電路相綜合問題的分析思路與方法，強(qiáng)化電磁感應(yīng)圖像問題的訓(xùn)練，熟悉電磁波的各種應(yīng)用，提高解決與實際生活、生產(chǎn)科技相結(jié)合的實際問題的能力．
第13講　直流電路與交流電路
命題點一　直流電路的分析與計算
(2022·全國甲卷)三個用同樣的細(xì)導(dǎo)線做成的剛性閉合線框，正方形線框的邊長與圓線框的直徑相等，圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長相等，如圖所示．把它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間線性變化的同一勻強(qiáng)磁場中，線框所在平面均與磁場方向垂直，正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為I1、I2和I3.則(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　?A．I1I2C．I1＝I2>I3 D．I1＝I2＝I3
(2022·河北高三模擬)我們可以用某型號脂肪測量儀(如圖甲所示)來測量脂肪率．體液中含有鈉離子、鉀離子等金屬離子而呈現(xiàn)低電阻，而體內(nèi)脂肪幾乎不導(dǎo)電．脂肪測量儀根據(jù)人體電阻的大小來判斷脂肪所占比例，模擬電路如圖乙所示．測量時，閉合開關(guān)S，測試者兩手分別握兩手柄A、B，則(　　)
A．體型相近的兩人相比，脂肪含量高者對應(yīng)的電流表示數(shù)較大，電壓表示數(shù)較小B．體型相近的兩人相比，脂肪含量高者對應(yīng)的電源效率高C．體型相近的兩人相比，脂肪含量高者對應(yīng)的電源輸出功率大D．當(dāng)A、B間電阻逐漸增大時，電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的比值的絕對值也隨之增大
(多選)如圖所示，圖甲為某種車載加速度計的原理圖：支架AB固定在汽車上，滑塊穿在AB之間的水平光滑桿上，并用輕彈簧連接在A端，其下端有一活動臂可在滑動變阻器上自由滑動．隨著汽車沿水平方向做變速運動，滑塊相對于支架將發(fā)生位移，并通過電路轉(zhuǎn)換成電信號從電壓表輸出．當(dāng)汽車靜止時，彈簧處于原長，此時電壓表讀數(shù)為4.0 V，加速度計A→B方向為汽車前進(jìn)方向．下列說法正確的是(　　)
A．當(dāng)汽車向右加速時，電壓表讀數(shù)減小B．當(dāng)電壓表讀數(shù)減少時，汽車可能處于減速前進(jìn)狀態(tài)C．若電壓表讀數(shù)如乙圖所示，汽車可能處于前進(jìn)狀態(tài)D．若電壓表讀數(shù)如乙圖所示，汽車可能處于后退狀態(tài)
解析：當(dāng)汽車向右加速時，對m根據(jù)牛頓第二定律知彈簧處于壓縮狀態(tài)，即滑塊相對于支架向左移動，電壓表測量R左半部分電阻減小，由U＝IR左，電路中總電流不變，所以電壓表讀數(shù)減小，故A正確；當(dāng)電壓表讀數(shù)減少時，對m根據(jù)牛頓第二定律知彈簧處于壓縮狀態(tài)，即滑塊相對于支架向左移動，汽車有向右的加速度，由于A→B方向為汽車前進(jìn)方向，所以汽車一定處于加速前進(jìn)狀態(tài)，故B錯誤；若電壓表讀數(shù)如乙圖所示，說明滑塊相對于支架向左移動，彈簧處于壓縮狀態(tài)，對m根據(jù)牛頓第二定律知汽車加速度向右，可以加速前進(jìn)或者減速后退，故C、D正確．
1．交警使用的某型號酒精測試儀如圖甲，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均為理想電表．當(dāng)一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法中正確的是(　　)
A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B．電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變小C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D．電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比保持不變
2．如圖為某控制電路，由電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動變阻器)R連接而成，L1、L2是兩個指示燈．當(dāng)電位器的觸片由b端滑向a端時，下列說法正確的是(　　)A．L1、L2都變亮　 B．L1、L2都變暗C．L1變亮，L2變暗　 D．L1變暗，L2變亮
解析：當(dāng)滑片由b端向a端滑動時，R接入電阻增大，總電阻增大；由閉合電路的歐姆定律可知電路中總電流減小，則內(nèi)電壓減小，由U＝E－Ir可知路端電壓增大，則R1兩端的電壓增大，所以通過R1的電流增大，而總電流減小，所以通過L1的電流變小，即L1變暗，L1兩端電壓減小，并聯(lián)電壓增大，所以R2兩端的電壓增大，所以通過R2的電流增大，而通過L1的電流變小，所以通過L2的電流變小，即L2變暗．故B項正確．
3.硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點．如圖所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像(電池內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U-I圖像．在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時，硅光電池的內(nèi)阻為(　　)A．5.5 Ω　　　 B．7.0 ΩC．12.0 Ω　 D．12.5 Ω
命題點二　電功　電功率　電熱　熱功率電源的功率和效率．
我國北斗邁進(jìn)全球服務(wù)新時代．人造地球衛(wèi)星用太陽能電池供電，展開的太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能．取一片太陽能電池板作為電源，其路端電壓與干路電流的關(guān)系如圖所示．下列說法正確的是(　　)
A．該電池板的電動勢為3.00 VB．隨著外電路電阻增大，其內(nèi)阻逐漸增大C．外電路電阻為1 kΩ時，電源輸出功率約為4 WD．外電路電阻為1 kΩ時，電源效率約為83.3%
解析：當(dāng)電流為0時，路端電壓數(shù)值上等于電動勢，由圖像可知，電動勢為3.00 V，故A正確；圖像的斜率即為電源內(nèi)阻大小，隨著外電路電阻增大，電流減小，由圖像可知，其內(nèi)阻逐漸減小，故B錯誤；在圖像上作出電阻的U-I圖像，取兩個圖像的交點，即為電阻與電源連接后電壓電流值，如下圖：
(多選)下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)．若該車在額定狀態(tài)下以最大速度行駛，不計自行車自身的機(jī)械損耗，則(　　)
A．電動機(jī)的輸入功率為432 WB．電動機(jī)的內(nèi)電阻約等于2 ΩC．該車獲得的牽引力約為78 ND．該車受到的阻力約為54 N
1．如左下圖所示，用充電寶為一手機(jī)電池充電，其等效電路如右下圖所示．在充電開始后的一段時間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，則時間t內(nèi)(　　)
2．某家用電熱水壺銘牌如圖所示，其正常工作時電流的最大值是(　　)
命題點三　交流電的產(chǎn)生和描述1．正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律．
正弦式交變電流的變化規(guī)律及圖像如下：磁通量：Φ＝Φmcs ωt；電動勢：e＝Em sin ωt；電流：i＝Imsin ωt.
2．交變電流“四值”的理解與應(yīng)用．
(2022·浙江卷)如圖所示，甲圖是一種手搖發(fā)電機(jī)及用細(xì)短鐵絲顯示的磁場分布情況，搖動手柄可使對稱固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈轉(zhuǎn)動；乙圖是另一種手搖發(fā)電機(jī)及磁場分布情況，皮帶輪帶動固定在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個線圈轉(zhuǎn)動．下列說法正確的是(　　)
A．甲圖中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強(qiáng)磁場B．乙圖中線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強(qiáng)磁場C．甲圖中線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是正弦交流電D．乙圖線圈勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是正弦交流電
解析：甲圖中細(xì)短鐵絲顯示的磁場分布均勻，則線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場可視為勻強(qiáng)磁場，故A正確；乙圖中細(xì)短鐵絲顯示的磁場分布不均勻，則線圈轉(zhuǎn)動區(qū)域磁場不能看成勻強(qiáng)磁場，故B錯誤；根據(jù)發(fā)電機(jī)原理可知甲圖中線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時才能產(chǎn)生正弦交流電，故C錯誤；乙圖中是非勻強(qiáng)磁場，則線圈勻速轉(zhuǎn)動時不能產(chǎn)生正弦交流電，故D錯誤；故選A.
(多選)圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁鐵轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連，在某一風(fēng)速時，傳感器顯示如圖乙所示，則(　　)
1．(多選)如圖所示，某電路上接有保險絲、交流電壓表、“220 V　900 W”的電飯鍋及“220 V　200 W”的抽油煙機(jī)．現(xiàn)接入u＝311sin 100πt(V)的交流電，下列說法正確的是(　　)
A．交流電壓表的示數(shù)為311 VB．1 s內(nèi)流過保險絲的電流方向改變100次C．電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)熱功率的4.5倍D．為保證電路正常工作，保險絲的額定電流不能小于5 A
2．自行車的發(fā)電花鼓裝置可以在騎行時為車燈提供持續(xù)的電能，其原理可簡化為圖(甲)所示，圖中N、S是可與摩擦小輪同軸轉(zhuǎn)動的一對磁極，磁極周圍固定一個與理想變壓器相連的矩形線框，變壓器的輸出端與車燈相連．勻速騎行時，摩擦小輪在車輪的驅(qū)動下帶動磁極旋轉(zhuǎn)，變壓器輸出正弦型交變電流．某輛攜帶發(fā)電花鼓裝置的自行車的部分結(jié)構(gòu)如圖(乙)所示，其中大齒輪與踏板相連，半徑較小的小齒輪1和半徑較大的小齒輪2與后輪同軸固定，騎行者可調(diào)節(jié)變速器使鏈條掛在不同的小齒輪上，騎行時摩擦小輪與車輪不打滑．下列說法正確的是(　　)
A．騎行速度越快，車燈一定越亮B．騎行速度越快，交變電流的周期一定越大C．同樣的騎行速度，鏈條掛在小齒輪1上相比掛在小齒輪2上，燈泡更亮D．同樣的騎行速度，變壓器原線圈的匝數(shù)越多，車燈越亮
命題點四　變壓器與遠(yuǎn)距離輸電一、理想變壓器基本關(guān)系式．1．功率關(guān)系：P入＝P出．
(2022·廣東卷)如圖是簡化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖．定子是僅匝數(shù)n不同的兩線圈，n1>n2，二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點O的距離相等，且均連接阻值為R的電阻，轉(zhuǎn)子是中心在O點的條形磁鐵，繞O點在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動時，兩線圈輸出正弦式交變電流．不計線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是(　　)
A．兩線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值相等B．兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等C．兩線圈產(chǎn)生的電動勢同時達(dá)到最大值D．兩電阻消耗的電功率相等
手機(jī)無線充電技術(shù)越來越普及，如圖甲所示是某款手機(jī)無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1，兩個線圈中所接電阻的阻值均為R.當(dāng)ab間接上220 V的正弦交變電源后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流給手機(jī)快速充電，這時手機(jī)兩端的電壓為5 V，充電電流為2 A．若把裝置線圈視為理想變壓器，下列說法正確的是(　　)
A．快速充電時，送電線圈的輸入電壓U1＝212.5 VB．快速充電時，cd間電壓U2＝44 VC．快速充電時，送電線圈的輸入功率為10 WD．R的值為187.5 Ω
如圖所示為某小型發(fā)電站高壓輸電示意圖．發(fā)電站輸出的電壓U1不變；升壓變壓器輸出電壓為U2，降壓變壓器原、副線圈兩端的電壓分別為U3和U4.為了測高壓電路的電壓和電流，在輸電線路的起始端接入電壓互感器和電流互感器，若不考慮變壓器和互感器自身的能量損耗，所有的電表均為理想電表，則(　　)
A．①為電流表，②為電壓表B．U2>U3C．僅將滑片Q下移，則輸電線損耗功率減少D．凌晨時分，用戶家的燈將變得更暗
1．如圖，是某風(fēng)力發(fā)電節(jié)能路燈的電路簡化圖．風(fēng)速為v時，交流發(fā)電機(jī)的電動勢表達(dá)式為e＝2v·sin ωt，能感應(yīng)風(fēng)速大小的調(diào)節(jié)器(不消耗副線圈電路的電能)可以控制變壓器副線圈的滑片P上下移動，使燈泡始終保持額定電壓正常發(fā)光，下列說法正確的是(　　)
A．風(fēng)速變大時，流過燈泡的電流變大B．風(fēng)速變大時，滑片P將向上移動C．風(fēng)速變大時，變壓器的輸入電壓變大D．風(fēng)速變大時，變壓器的輸出電壓變大
A．接收線圈的工作原理是電流的磁效應(yīng)B．發(fā)射線圈連接直流電源也能實現(xiàn)無線充電C．若不計能量損耗，接收線圈獲得的電壓最大值為20 VD．若不計能量損耗，通過接收線圈的電流有效值為2.5 A

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