2017高考物理二轮复习 第1部分 专题突破篇 专题1-15_14

1 专题九 直流电路与交流电路 考点 1| 直流电路的分析与计算难度：中档题 题型：选择题 五年 2考 (多选)(2016江苏高考 T8)如图 1所示的电路中，电源电动势为 12 V，内阻 为 2 ，四个电阻的阻值已在图中标出闭合开关 S，下列说法正确的有( ) 图 1 A路端电压为 10 V B电源的总功率为 10 W C a、 b间电压的大小为 5 V D a、 b间用导线连接后，电路的总电流为 1 A 【解题关键】 解此题的关键有两点： (1)注意识别 a、 b两点连接前后、电路串、并联的变化 (2)确定 a、 b两点电压时要选取零电势点 AC 根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为 10 ，根据闭合电路欧姆定律得 通过电源的电流为 I A1 A，则路端电压为 U IR 外 10 V，选项 A正确；电源的 122 10 总功率 P EI12 W，选项 B错误；若取电源负极的电势为 0，则 a点电势为 A2.5 V， b点电势为 B7.5 V， a、 b间电压的大小为 5 V，选项 C正确；若 a、 b间用导线连 2 接起来，根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为 7.5 ，根据闭合电路欧姆定律得 电路的总电流为 I A1.26 A，选项 D错误 122 7.5 (2013江苏高考 T4)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现， 设计了一种报警装置，电路如图 2所示 M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM发生变化，导致 S两端电压 U增大，装置发出警报，此时( ) 图 2 A RM变大，且 R越大， U增大越明显 B RM变大，且 R越小， U增大越明显 C RM变小，且 R越大， U增大越明显 D RM变小，且 R越小， U增大越明显 【解题关键】 关键语句 信息解读 导致 S两端电压 U增大，装置 发生警报 S两端电压 U增大，回路中电流增大，传感器 电阻 RM变小 一种报警装置，电路如图所示 传感器 M与 R并联， R 并 ， R越大， RM 11 R 1RM 变化时，对 R 并 大小影响越大. C 当 RM变大时，回路的总电阻 R 总 变大，根据 I 总 ，得干路中的电流变小， S ER总 两端的电压 U I 总 RS变小，故选项 A、B 错误；当 RM变小时，回路的总电阻 R 总 RS变小，根据 I 总 ，得干路中的电流变大， S两端的电压 U I 总 RS变大， 11 R 1RM ER总 而且 R越大， RM变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项 C正确，选项 D错 误 1高考考查特点 该考点是高考中的冷考点，五年只考 2次，命题点考查了电路的结构、串、并联特点、 电容器电容的计算要熟练掌握串、并联电路电压与电阻关系，电容、电压、电荷量的关 3 系 2解题的常见误区及提醒 (1)电路结构不会简化，电路的串、并联关系不清 (2)串、并联电路中电压、电流、电阻、电功率关系混淆 (3)电容器的连接方式不清、不明白电容的电路相当于断路 考向 1 直流电路内的电场 1.如图 3所示，一根长为 L、横截面积为 S的金属棒，其材料的电阻率为 ，棒内单 位体积自由电子数为 n，电子的质量为 m、电荷量为 e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内 产生电流，自由电子定向运动的平均速率为 v，则金属棒内的电场强度大小为( ) 图 3 A. B. mv22eL mv2Sne C nev D evSL C 由电流定义可知： I neSv，由欧姆定律可得： qt nvtSet U IR neSv neLv ，又 E ，故 E nev ，选项 C正确 LS UL 考向 2 直流电路的动态分析 2.如图 4所示，电源的内阻不计，电动势为 12 V， R18 ， R24 ，电容 C40 F，则下列说法正确的是( ) 图 4 A开关断开时，电容器不带电 B将开关闭合，电容器充电 C将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为 4.81014 C D若现开关处于闭合状态，将开关 S断开，到再次稳定后，通过 R1的总电荷量为 3.2104 C D 开关断开时，电容器两端电压不为零，电容器带电，A 项错误；将开关闭合，电 4 容器两端电压变小，电容器放电，B 项错误；将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为 Q UC44010 6 C1.610 4 C，C 项错误；若开关现处于闭合状态，将开关 S断 开，再次稳定后，通过 R1的总电荷量 Q| U|C(124)4010 6 C3.210 4 C，D 项正确 3(多选) (2016南京市盐城市高三二联)如图 5所示的火警报警装置， R1为热敏电 阻，若温度升高，则 R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一 定值时，电铃会响下列说法正确的是( ) 【导学号：25702041】 图 5 A要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势 B要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势 C要使报警的临界温度升高，可以把 R2的滑片 P适当向下移 D要使报警的临界温度降低，可以把 R2的滑片 P适当向下移 BD 温度升高，热敏电阻 R1的阻值急剧减小，因此若要使报警的临界温度升高，由 闭合电路欧姆定律知，电铃电压需减小，达到临界电压电铃才会响，故需要减小电源的电 动势，或把 R2滑片 P向下移动，选项 A、C 错误；若要使报警的临界温度降低，由闭合电 路欧姆定律知，电铃电压需增大，达到临界电压电铃才会响，故需增大电源的电动势或把 R2滑片 P向下移动可使电铃电压增大到一定值，电铃才会响，选项 B、D 正确 考向 3 直流电路的计算 4(多选)(2016湖北八校二联)在如图 6甲所示的电路中，电源电动势为 3.0 V，内 阻不计，L 1、L 2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示， R为定值 电阻，阻值为 7.5 .当开关 S闭合后( ) 图 6 AL 1的电阻为 112 5 BL 1消耗的电功率为 7.5 W CL 2的电阻为 7.5 DL 2消耗的电功率为 0.3 W CD S 闭合后，L 1两端的电压为 3.0 V，由乙图可知， I10.25 A，故 P10.75 W， R112 ， A、B 均错； L2与 R及电源串联，把 R和电源等效成电动势为 3 V，内阻为 7.5 的新电源，在图乙中作出新电源的 IU图线，如图，两图线的交点表示出了此时 L2 两端的电压与通过的电流的大小，由图知 U21.5 V， I20.2 A，所以 R2 U2I2 1.50.2 7.5 ， P2 U2I21.50.2 W3 W，C、D 正确 1明确 1个定律、2 个关系 (1)闭合电路的欧姆定律： I . ER r (2)路端电压与电流的关系： U E Ir. (3)路端电压与负载的关系 U IR E E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小 RR r 11 rR 2明确引起电路动态变化的原因 (1)滑动变阻器、热敏电阻或光敏电阻的阻值变化 (2)某支路开关闭合或断开 3程序法分析直流电路的动态变化 R 局 I 总 U 内 I 总 r U 外 E U 内 确定 U 支 、 I 支 增 大 减 小 ER r 减 小 增 大 减 小 增 大 增 大 减 小 考点 2| 交变电流的产生与描述难度：中档题 题型：选择题 五年 1考 (多选)(2016全国丙卷 T21)如图 7所示， M为半圆形导线框，圆心为 OM； N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径 相等；过直线 OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框 M、 N在 t0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM和 ON的轴，以相同的周期 T逆时针 6 匀速转动，则( ) 图 7 A两导线框中均会产生正弦交流电 B两导线框中感应电流的周期都等于 T C在 t 时，两导线框中产生的感应电动势相等 T8 D两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 【解题关键】 解此题抓住三点： (1)线框进入磁场过程中哪个边切割磁感线 (2)线框转动过程中产生的感应电流的变化特点 (3)线框转动一周过程中产生的热量 BC 两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项 A错误；导线框 的转动周期为 T，则感应电流的周期也为 T，选项 B正确；在 t 时，切割磁感线的有效 T8 长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项 C正确； M导线框中一直有感应电流， N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值 不相等，选项 D错误 (2012江苏高考 T13)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图 8所示在磁极 和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角 均为 ，磁场均沿半径方向匝数为 N 49 的矩形线圈 abcd的边长 ab cd l、 bc ad2 l.线圈以角速度 绕中心轴匀速转动， bc 和 ad边同时进入磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为 B、方向始终与 两边的运动方向垂直线圈的总电阻为 r，外接电阻为 R.求： 图 8 (1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小 Em； (2)线圈切割磁感线时， bc边所受安培力的大小 F； (3)外接电阻上电流的有效值 I. 【解题关键】 7 关键语句 信息解读 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两 磁场区域的圆心角 均为 . 49 线圈中在一个周期内有电流的时间 t 49 磁场均沿半径方向 线圈在磁场中始终垂直切割磁感线 【解析】 (1) bc、 ad边的运动速度 v l2 感应电动势 Em4 NBlv 解得 Em2 NBl2 . (2)电流 Im 安培力 F2 NBIml Emr R 解得 F . 4N2B2l3r R (3)一个周期内，通电时间 t T 49 R上消耗的电能 W I Rt且 W I2RT2m 解得 I . 4NBl23 r R 【答案】 (1)2 NBl2 (2) (3) 4N2B2l3r R 4NBl23 r R 1高考考查特点 该考点仍为冷考点，借助不同形状的线框切割磁感线考查感应电流产生的条件、变化 周期及电动势大小、有效值的概念要掌握电磁感应现象产生的原因，法拉第电磁感应定 律及交变电流中的基本概念和常用物理量 2解题的常见误区及提醒 (1)感应电动势产生及大小的计算，特别是切割类中的有效长度易错 (2)对周期的理解和有效值的理解及计算易出错 (3)正弦交流电的产生条件及瞬时值表达式不清楚 (4)交变电流“四值”应用不清楚及图象信息把握不准 考向 1 交变电流的产生 5. (高考改编)在例 3(2016全国丙卷 T21)中，若改成如图 9所示的情景单匝矩 形闭合导线框 abcd一半处于磁感应强度为 B的水平有界匀强磁场中，线框面积为 S，电阻 8 为 R.线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴 OO以角速度 匀速转动，固定转轴恰好位 于匀强磁场的右边界试写出线框中感应电流的瞬时值表达式并画出 it图象(图中位置 为计时位置) 图 9 【解析】 线框中产生电动势的最大值 Em BS ，则 Im 12 EmR B S2R 因图中位置为中性面，故电流瞬时值表达式为 i Imsin t sin t B S2R it图象： 【答案】 见解析 考向 2 交变电流的“四值” 6(2016安阳二模)利用实验室的手摇发电机产生的正弦交流电给灯泡 L供电，其电 路如图 10所示当线圈以角速度 匀速转动时，电压表示数为 U，灯泡正常发光已知 发电机线圈的电阻为 r，灯泡正常发光时的电阻为 R，电表均为理想电表，导线电阻可忽 略则( ) 图 10 A图中电流表示数为 Ur B灯泡的额定功率为 U2R r 9 C发电机的线圈中产生的电动势的最大值为 U(1 ) rR D从线圈转到中性面开始计时，灯泡两端电压的瞬时值表达式为 u Usin t2 D 由欧姆定律可知，图中电流表示数为 I ，选项 A错误灯泡的额定功率为 UR P UI ，选项 B错误设发电机的线圈中产生的电动势的最大值为 Em，有效值为 U2R E Em/ ，由闭合电路欧姆定律得 E U Ir， I U/R，联立解得 Em U(1 )，选项 C2 2 rR 错误从线圈转到中性面开始计时，发电机产生的正弦交变电流表达式为 i Isin 2 t ，灯泡两端电压的瞬时值表达式为 u Usin t ，选项 D正确2 7. (2016山西晋城二模)如图 11所示，单匝矩形闭合导线框 abcd全部处于磁感应强 度为 B的水平匀强磁场中，线框面积为 S，电阻为 R.线框绕与 cd边重合的竖直固定转轴以 角速度 从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是( ) 【导学号：25702042】 图 11 A在该线圈两端接上一电容器，要使电容器不被击穿，电容器的最大承受电压为 BS2 B线框中感应电流的有效值为 BS2R C从中性面开始转过 的过程中，通过线框横截面的电荷量为 2 BSR D线框转一周的过程中，产生的热量为 2 B2S2R C 要使电容器不被击穿，电容器的最大承受电压即线框中最大的电动势，为 BS ，A 错误；线框中感应电流的最大值 Im ，由于线框中的感应电流是正弦交流电， BSR 其电流有效值 I ，B 错误；由 q 可知，从中性面开始转过 的过程中， Im2 2BS2R R 2 通过线框横截面的电荷量 q ，C 正确；线框转一周的过程中，产生的热量等于感应电流 BSR 做的功，因此 Q W I2R ，D 错误 2 B2S2R 10 考向 3 交变电流的图象 8(多选)(2016湖南衡阳联考)如图 12甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两 次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势如图乙中曲线 a、 b 所示，则下列说法正确的是( ) 图 12 A曲线 a表示的交变电动势瞬时值 ea36sin 25 t V B曲线 b表示的交变电动势最大值为 28.8 V C t510 2 s时，曲线 a、 b对应的感应电动势大小之比为 3 22 D t610 2 s时，曲线 a对应线框的磁通量最大，曲线 b对应线框的磁通量为 0 AC 由图乙可知， Ema36 V， a rad/s 2Ta 2810 2 25 rad/s，则曲线 a表示的交变电动势瞬时值 ea Emasin at36sin 25 t V， 故 A正确；由图乙知曲线 a、 b表示的交变电流的周期之比为 Ta b(810 2 ) (12102 )23，由 可知 a b Tb Ta32，所以曲线 a、 b表示的交变 2T 电动势的最大值之比为 Ema Emb NBS a NBS b a b32，又知 Ema36 V，则 Emb24 V，故 B错误；曲线 a表示的交变电动势瞬时值 ea36sin 25 t V，曲线 b表示 的交变电动势瞬时值 eb24sin t V，将 t510 2 s代入，得 ea18 21210 2 2 V， eb12 V，| ea| eb3 2，故 C正确；由图乙知 t610 2 s时， a的电动势最大，2 对应线框的磁通量为 0， b的电动势为 0，对应线框的磁通量最大，故 D错误 解决交变电流的产生和描述的基本思路 (1)两个特殊位置的特点 线圈平面与中性面重合时， S B， 最大， 0， e0， i0，电流方向将发 t 生改变 线圈平面与中性面垂直时， S B， 0， 最大， e最大， i最大，电流方向不 t 改变 11 (2)书写交变电流瞬时值表达式的基本思路 确定正弦式交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式 Em nBS 求出相应峰 值 明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式 a若线圈从中性面位置开始转动，则 it图象为正弦函数图象，函数式为 i Imsin t . b若线圈从垂直中性面位置开始转动，则 it图象为余弦函数图象，函数式为 i Imcos t . 考点 3| 变压器问题难度：中档题 题型：选择题 五年 5考 (2016全国乙卷 T16)一含有理想变压器的电路如图 13所示，图中电阻 R1、 R2和 R3的阻值分别为 3 、1 和 4 ， 为理想交流电流表， U为正弦交流电压源， 输出电压的有效值恒定当开关 S断开时，电流表的示数为 I；当 S闭合时，电流表的示 数为 4I.该变压器原、副线圈匝数比为( ) 图 13 A2 B3 C4 D5 【解题关键】 关键语句 信息解读 S断开 副线圈 R2、 R3串联 S闭合 副线圈电阻 R3被短路 理想变压器 电源输出功率等于 R1与副线圈消耗的功率之和 B 设原、副线圈的匝数比为 k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈 电流为 I时，副线圈电流为 kI；原线圈电流为 4I时，副线圈电流为 4kI.根据变压器的输 入功率等于输出功率得 UI I2R1( kI)2(R2 R3) 4UI(4 I)2R1(4 kI)2R2 联立两式代入数据解得 k3 选项 B正确 12 (多选)(2016全国丙卷 T19)如图 14所示，理想变压器原、副线圈分别接有 额定电压相同的灯泡 a和 b.当输入电压 U为灯泡额定电压的 10倍时，两灯泡均能正常发 光下列说法正确的是( ) 图 14 A原、副线圈匝数比为 91 B原、副线圈匝数比为 19 C此时 a和 b的电功率之比为 91 D此时 a和 b的电功率之比为 19 【解题关键】 解此题要把握住如下关系： U Ua U 原 ， . U原Ub n原n副 AD 设灯泡的额定电压为 U0，输入电压为灯泡额定电压的 10倍时灯泡正常发光，则 变压器原线圈的电压为 9U0，变压器原、副线圈的匝数比为 91，选项 A正确，选项 B错 误；由 9U0Ia U0Ib得，流过 b灯泡的电流是流过 a灯泡电流的 9倍，根据 P UI， a、 b灯 泡的电功率之比为 19，选项 C错误，选项 D正确 (多选)(2013江苏高考 T8)如图 15所示，理想变压器原线圈接有交流电源， 当副线圈上的滑片 P处于图示位置时，灯泡 L能发光要使灯泡变亮，可以采取的方法有( ) 图 15 A向下滑动 P B增大交流电源的电压 C增大交流电源的频率 D减小电容器 C的电容 【解题关键】 解此题应注意两点： (1)灯泡变亮的方法有增大副线圈电压和减小容抗 XC两种 (2)容抗 XC与交流电频率和电容的关系为 XC . 12 fC BC 要使灯泡变亮，根据欧姆定律，一方面可使变压器的输出电压 U2变大，另一方 面可使电路对交流电的阻碍作用减小由 知，向下滑动 P时， U2变小，选项 A错误； U1U2 n1n2 增大交流电源的电压 U1， U2变大，选项 B正确；由 XC 知，增大交流电源的频率时， 12 fC 13 容抗 XC变小，选项 C正确；减小电容器 C的电容，容抗 XC变大，选项 D错误 1高考考查特点 (1)该考点是本专题的命题热点，理想变压器的原理、基本规律的应用、电路结构的变 化及分析与计算是主要命题角度 (2)熟练掌握理想变压器的“三种关系” ，能用直流电路动态分析方法结合变压器制约 关系分析动态问题是突破该考点的关键 2解题的常见误区及提醒 (1)变压器“电压比”中电压是指变压器两端的电压 (2)公式 仅用于“一原一副”的情况 “一原多副”要结合功率关系求解 I1I2 n2n1 (3)变压器动态变化类要看清电路结构，找到变化原因，分清变量、不变量 考向 1 变压器的基本关系 9(2015江苏高考 T1)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将 220 V交变电流 改变为 110 V已知变压器原线圈匝数为 800，则副线圈匝数为( ) 【导学号：25702043】 A200 B400 C1 600 D3 200 B 根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系 ，得 U1U2 n1n2 n2 400，选项 B正确 n1U2U1 800110220 考向 2 变压器动态分析 10(高考改编)(多选)在例 5(2016全国乙卷 T16)改为如下情景)，如图 16是自耦 变压器的示意图，负载变化时输入电压不会有大的波动，输电线的电阻用 R0表示如果变 压器上的能量损失可以忽略，以下说法正确的是( ) 图 16 A开关 S1接 a，闭合开关 S后，电压表 V示数减小，电流表 A示数增大 14 B开关 S1接 a，闭合开关 S后，原线圈输入功率减小 C断开开关 S，开关 S1接 a时电流表的示数为 I1，开关 S1接 b时电流表的示数为 I2，则 I1I2 D断开开关 S，开关 S1接 a时原线圈输入功率为 P1，开关 S1接 b时原线圈输入功率 为 P2，则 P1U1，由 I 可知， I1I2，选项 C错误；由 P UI可知， UR P1P2，选项 D正确 11(多选)(2016湖北襄阳二联)如图 17所示，理想变压器原线圈 a、 b两端接正弦 交变电压 u， u220 sin 100 t(V)，电压表 V接在副线圈 c、 d两端(不计导线电阻)，2 则当滑动变阻器滑片向右滑动时( ) 图 17 A电压表示数不变 B电流表 A2的示数始终为 0 C若滑动变阻器的滑片不动，仅改变 u，使 u220 sin 200 t(V)，则电流表 A12 的示数增大 D若滑动变阻器的滑片不动，仅改变 u，使 u220 sin 200 t(V)，则电流表 A12 的示数减小 AC 电压表示数为副线圈两端电压，副线圈两端电压只与原线圈两端电压及原副线圈 匝数比有关，故 A正确；因电容器“通交流、隔直流” ，则电流表 A2始终有示数，B 错误； 改变 u后，交变电流的频率变大，电容器的容抗减小，故 A1示数增大，C 正确、D 错误 变压器分析与计算的两点技巧 (1)理想变压器问题中的两个“理清” 理清变量和不变量如原线圈电压不变，原、副线圈的匝数比不变，其他物理量可 随电路的变化而发生变化 理清动态变化过程中的决定关系，如 U2由 U1决定， P1、 I1由 P2、 I2决定 15 (2)理想变压器问题的分析流程 由 分析 U2的情况； U1U2 n1n2 由 I2 分析 I2的情况； U2R 由 P1 P2 I2U2判断输入功率的情况； 由 P1 I1U1分析 I1的变化情况 热点模型解读| 远距离输电模型 考 题 2015福建高考 T15 2014江苏高考 T3 2014浙江高考 T15 模