高中物理高考二轮专题复习课件（可编辑）：专题七第2课时（7）人教大纲版 (2).ppt

第2课时感应电路和直流电路 正 反 基础回扣1 电阻定律 导体的电阻与导体的长度成比 与横截面积成比 数学表达式为r 表示电阻率 电阻率是反映的物理量 其特点是随着温度的改变而改变 金属电阻率随温度升高而 半导体电阻率随温度升高而减小 导体导电性能 增大 2 电功和电功率 1 电流做功的实质是静电力移动电荷做功 简称 2 从功和能的关系来认识 电流做功的过程是电能转化为能的过程 转化的能量在数值上等于 3 电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率 3 两种电路电功和电功率比较 1 纯电阻电路 电功w uit 电功率p ui 且电功全部转化为 有w q uit i2rt p ui i2r 电 功 其它形式 电功 电热 2 非纯电阻电路 电功w uit 电功率p ui 电热q i2rt 电热功率p热 i2r 电功率热功率 即w q 故求电功 电功率只能用w uit p ui 求电热 电热功率只能用q p热 4 电源的功率和效率 1 电源的几个功率 电源的总功率 p总 电源内部消耗的功率 p内 i2r 电源的输出功率 p出 p总 p内 2 电源的效率 100 100 大于 i2rt i2r ui ei 5 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路的电流强度与电源的电动势成正比 与整个电路的电阻成 用公式表示为i 2 实质 因为e i r r 在等式两边同乘以i即可得到三个功率的关系 对整个电路而言 此表达式本身也说明了是守恒的 3 总电流i和路端电压u随外电阻r的变化规律 当r增大时 根据i e r r 可知i减小 根据u e ir可知u 视电源e和r为不变 当r 即断路 时 i 0 u 当r减小时 i增大 u减小 当r 0 即短路 时 i短 u 0 反比 能量转化 增大 e 6 电磁感应中电路问题的处理方法 1 用定律和定律确定感应电动势的大小和方向 2 画出电路 对整个回路进行分析 确定哪一部分是电源 哪一部分为负载以及负载间的连接关系 3 运用闭合电路欧姆定律 串 并联电路的特点 电功率公式联立求解 这一部分知识要求熟练运用楞次定律 电磁感应定律 焦耳定律以及能量转化与守恒定律 注意 在电磁感应中 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势 该导体或回路相当于电源 法拉第电磁感应 楞次 等效 在电源内部 电流由负极流向正极 电源两端电压为路端电压 7 u i图象 1 对电源有 u e ir 如图7 2 1中a线 2 对定值电阻有 u ir 如图7 2 1中b线 3 图中a线常用来分析电源和的测量实验 4 图中矩形oabd ocpd和abpc的 面积 分别表示电源的总功率 功率和内电阻消耗的功率 电动势 内电阻 输出 图7 2 1 思路方法直流电路动态分析的思路 1 分析直流电路的动态变化情况基本思路是 局部 整体 局部 先分析电路结构未变化的 再分析变化的 2 电路中若有电表 则需根据情况首先确定是否为理想电表 一般情况下 若不特殊说明 都按电表处理 3 若电路中有电容器 则需要注意其两端电压变化时引起的电容器的充放电 4 若电路中有灯泡时 则灯泡的亮度是由其功率的大小来决定的 理想 实际消 耗 题型1电路的动态分析例1 2009 辽宁省部分重点中学模拟 如图7 2 2所示电路中 定值电阻r2 r 滑动变阻器的最大阻值为r1 r1远大于r2 r r为电源内阻 在滑动变阻器的滑片p由左端a向右滑动的过程中 以下说法正确的是 a 电压表示数变小 b 滑动变阻器消耗的功率先变大后变小 图7 2 2 c r2消耗的功率先变大后变小 d 滑动变阻器两端的电压变化量大于r2两端的电压变化量 思路导引由r1的变化 闭合电路总电阻r的变化 i总的变化 u端的变化 局部电路的电压或电流的变化 解析由r1减小可知总电阻r减小 干路电流增大 路端电压减小 a正确 把r2等效为电源内阻的一部分 因r1远大于r2 r 当r1 r2 r时 功率最大 r1上消耗的功率先变大后变小 b对 由于电流增大 r2消耗功率一直增大 最后不变 c错 由r1 r2 r 可知 r1两端的电 压由接近电源电动势而减小到零 而r2 r 所以电压由接近零逐渐增大到 d正确 答案c 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 即从阻值变化的部分入手 由串 并联规律判断r总的变化情况 再由欧姆定律判断i总和u端的变化情况 最后再由部分电路欧姆定律判定各部分量的变化情况 即2 极端法 即因变阻器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端点去讨论 预测演练1 2009 广东 10 如图7 2 3所示 电动势为e 内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接 只合上开关s1 三个灯泡都能正常工作 如果再合上s2 则下列表述正确的是 a 电源输出功率减小 b l1上消耗的功率增大 c 通过r1上的电流增大 d 通过r3上的电流增大 图7 2 3 解析电源的内阻不计 故电源两端的电压不变 再合上s2 实际上就是将电阻r2并联入电路中 引起总电阻减小 干路总电流必然增大 由p ui知 电源的输出 答案c 预测演练2 2009 徐州市第三次调研 如图7 2 4所示的电路中 电源内阻不计 l为直流电阻不计的理想线圈 d1 d2 d3为三个完全相同的小灯泡 电键s闭合时d1 d2 d3均发光 则在电键s断开后的一小段时间内 以下说法正确的是 图7 2 4 功率应增大 a错 r1处于干路中 c对 由于r1两端的电压u1 ir1 i增大 故u1增大 则l1两端的电压减小 由p 知l1的功率减小 b错 l3和r3两端的电压减小 通过r3的电流必减小 d错 a d1慢慢变暗b d1慢慢变亮 c d3亮度不变d d3慢慢熄灭 解析断开s 电路中总电阻增大 总电流减小 d1两端电压增大 d1变亮 d3变暗 最后保持某一亮度 b正确 答案b 题型2电路中的能量问题例2 2009 内江市第三次模拟 如图7 2 5所示 固定在磁感应强度为b 方向垂直纸面向里的匀强磁场中的正方形导线框abcd的边长为l 其中ab边是电阻为r0的均匀电阻丝 其余三边是电阻可不计的铜导线 现有一段 图7 2 5 解析 1 pq相当于电源 ap与pb并联在外电路中 其中rap rpb 电阻丝ap与pb并联后的电阻 r 长短 粗细 材料均与ab边相同的电阻丝pq架在线框上 并以恒定的速度v从ad边滑向bc边 pq在滑动过程中与导线框的接触是良好的 当pq滑到的距离时 则 1 通过电阻丝pq的电流是多少 2 ap段电阻丝消耗的电功率是多少 整个电路的总电阻r总 r0 r 电阻丝pq产生的感应电动势e blv 通过电阻丝pq的电流i 2 通过电阻丝ap的电流iap ap段电阻丝消耗的功率p iap2rap 答案 预测演练3 2009 上海市普陀区4月质量调研 如图7 2 6所示 电源电动势e 10v 内阻r 0 8 r1 3 2 当电键k断开时 电阻r2消耗的电功率为4w 电键k闭合后 r2和r3的并联电路消耗的总功率也是4w 求 1 r2和r3的阻值 2 k闭合前后 r1消耗的电功率分别为多少 图7 2 6 解析 1 p2 得r2 16 或r2 1 r2和r3并联的电阻为r23 答案 1 16 2 0 8w12 8w 则p23 得r23 16 或r23 1 由电阻并联的特点 若r2 1 则r23 1 所以r2 1 和r23 16 可舍去 若r2 16 同理r23 16 所以r23 16 亦舍去 所以r2 16 r3 2 k闭合前i 0 5a 所以p1 i2r1 0 8w k闭合后i 2a 所以p1 i 2r1 12 8w 题型3电路与传感器问题例3 2009 济南市高考模拟 如图7 2 7所示 m是一小型理想变压器 接线柱a b接在电压u 311 sin314t v 的正弦交流电源上 变压器右侧部分为一火警报警系统原理图 其中r2为用半导体热敏材料制成的传感器 电流表a2为值班室的显示器 显示通过r1的电流 电压表v2显示加在报警器上的电压 报警器未画出 r3为一定值电阻 当传感器r2所在处出现火警时 r2阻值变小 以下说法中正确的是 图7 2 7 a a1的示数不变 a2的示数增大 b a1的示数增大 a2的示数增大 c v1的示数增大 v2的示数增大 d v1的示数不变 v2的示数减小 解析当r2的阻值减小时 副线圈的总电阻减小 副线圈电压不变 电流强度增大 通过r3的电流增大 u3增大 表示数减小 表示数减小 表示数减小 答案d 1 光敏电阻和热敏电阻的阻值分别随光强和温度的增强而减小 2 在对含传感器电路进行动态分析时 可把光敏和热敏电阻当成变阻器处理 预测演练4 2009 鞍山市第二次质检 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小 某同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置 其装置示意图如图7 2 8所示 将压敏电阻平 图7 2 8 放在电梯内 受压面朝上 在上面放一物体m 电梯静止时电流表示数为i0 电梯在不同的运动过程中 电流表的示数分别如图7 2 9所示 下列判断中正确的是 a 甲图表示电梯可能做匀速运动 b 乙图表示电梯可能匀加速上升 c 丙图表示电梯可能匀加速上升 d 丁图表示电梯可能匀减速下降 图7 2 9 例4 2009 象山北仑两地高考适应性考试 22分 如图7 2 10所示 光滑且足够长的平行金属导轨mn和pq固定在同一水平面上 两导轨间距l 0 2m 电阻r1 0 4 导轨上静止放置一质量m 0 1kg 电阻r2 0 1 的金属杆ab 导轨电阻忽略不计 整个装置 解析匀变速直线运动所受压力是恒定的 则电阻和电流都应是恒定 故a c正确 b d应为变加速运动 b d错 答案ac 题型4电磁感应与电路的综合问题 处在磁感应强度b1 0 5t的匀强磁场中 磁场的方向竖直向下 现用一外力f沿水平方向拉杆ab 使之由静止开始运动 最终以8m s的速度做匀速直线运动 若此时闭合开关s 释放的 粒子经加速电场e加速后从c孔对着圆心o进入半径r 的固定圆筒中 筒壁上的小孔c只能容一个粒子通过 圆筒内有垂直水平面向下的磁感应强度为b2的匀强磁场 粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移 也无机械能损失 粒子的质量m 6 4 10 27kg 电荷量q 3 2 10 19c 求 图7 2 10 1 ab杆做匀速直线运动过程中 外力f的功率 2 若 粒子与圆筒壁碰撞5次后恰又从c孔背离圆心射出 忽略 粒子进入加速电场的初速度 求磁感应强度b2 解题关键 1 电容器两板间的电压即为r1两端电压 2 根据 粒子与圆筒壁碰撞次数画出运动轨迹图 利用数学知识求轨迹半径是求b2的关键 解答 1 当ab杆匀速运动时 fa fb 1分 fb b1il i e b2lv 2分 p fav 1分 联立求解得p 2分 将已知条件代入上式得p 1 28w 2分 2 此时回路电流强度为 i 加速电场的电压为u ir1 1 6 0 4v 0 64v 3分 根据动能定理q u 粒子从a孔进入磁场的速度 v 8 0 103m s 3分 由题意知 粒子与圆筒壁碰撞5次后从a孔离开磁场由几何关系求得 dob 60 轨迹半径r 1 0m 4分 又q vb2 故b2 1 6 10 4t 4分 答案 1 1 28w 2 1 6 10 4t 解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似模型来变换物理模型 即把电磁感应的问题等效转换成恒定直流电路 把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路 感应电动势的大小相当于电源电动势 其余部分相当于外电路 并画出等效电路图 通过电路的有关物理量建立感应电动势与带电粒子在磁场内运动之间的联系 预测演练5如图7 2 11所示 在竖直面内有两平行金属导轨mn pq 导轨间距为l 电阻不计 一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动 棒与导轨垂直 并接触良好 导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场 磁感应强度为b 导轨右边与电路连接 电路中的三个定值电阻阻值分别为2r r和r 在nq间接有一水平放置的平行板电容器c 板间距离为d 1 当ab以速度v0匀速向左运动时 电容器中质量为m的带电微粒恰好静止 试判断微粒的带电性质及带电荷量的大小 图7 2 11 2 ab棒由静止开始以恒定的加速度a向左运动 讨论电容器中带电微粒的加速度如何变化 设带电微粒始终未与极板接触 解析 1 棒匀速向左运动 感应电流为顺时针方向 电容器上板带正电 因为微粒受力平衡 静电力方向向上 场强方向向下 所以微粒带负电 mg uc ir i e blv0 由以上各式得q 2 由题意可得 mg ma v at 所以a 设经时间t0 微粒受力平衡 mg uc 求出t0 当t t0时 a1 越来越小 加速度方向向下 答案 1 负电 2 见解析 当t t0时 a2 0 当t t0时 a3 越来越大 加速度方向向上 1 2009 福州模拟 如图7 2 12所示电路 l为自感线圈 电阻很小可忽略不计 a1和a2为相同的电灯 下列说法正确的是 a 闭合电键s时 电灯a1先亮 a2逐渐变亮 图7 2 12 b 闭合电键s以后 电路稳定 a1 a2一样亮 c 断开s时 a1立即熄灭 a2亮一下后熄灭 d 闭合s时与断开s时 通过a2的电流方向相同 答案c 2 2009 重庆市第二次质量调研抽测 如图7 2 13所示的电路中 电源电动势为e 内电阻为r 在滑动变阻器r2的滑片向上滑动的过程中 电阻r3上消耗的电功率 a 一直增大b 一直减小 c 保持不变 d 先增大后减小 图7 2 13 解析r2上移时其值减小 r总减小 通过电源的电流增大 r3两端电压减小 由p 知b正确 答案b 3 2009 北京市朝阳区模拟 某一电学黑箱内可能有电容器 电感线圈 定值电阻等元件 在接线柱间以如图7 2 14甲所示的 z 字形连接 两接线柱间只有一个元件 为了确定各元件种类 小华同学把dis计算机辅助实验系统中的电流传感器 相当于电流表 与一直流电源 滑动变阻器 开关串联后 分别将ab bc cd接入电路 闭合开关 计 算机显示出的电流随时间变化的图象分别如图丙中a b c所示 则下列判断中正确的是 图7 2 14 a ab间是电容器b bc间是电感线圈c cd间是电容器d cd间是定值电阻 解析电容器的特性是 闭合开关后 瞬间充电结束后 电路中不再有电流 a对应的ab应是电容器 a对 电感线圈对变化的电流有阻碍 对恒定电流无阻碍 bc间为电感线圈 b正确 定值电阻的特性是加恒定电压 瞬间即产生恒定的电流 d正确 答案abd 4 2009 茂名市第二次高考模拟 如图7 2 15所示 为了使白炽灯泡l在电路稳定后变得更亮 可以采取的方法有 a 只减小电容器c两板间的距离 b 只增大电容器c两板间的距离 c 只增大电阻r2的阻值 d 只增大电阻r1的阻值 图7 2 15 解析画出如下图所示的等效电路 要使灯泡l更亮 则应增大r2两端的电压 c正确 c 5 2009 辽宁省部分重点中学高考模拟 将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中 如图7 2 16所示 在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器 能随时显示出金属块和弹簧对箱子上顶板和下底板的压力大小 将箱子置于电梯中 随电梯沿竖直方向运动 当箱子随电梯以a 4 0m s2的加速度竖直向上做匀减速运动时 上顶板的传感器显示的压力为4 0n 下底板的传感器显示的压力为10 0n 取g 10m s2 若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半 则升降机的运动状态可能是 图7 2 16 a 匀加速上升 加速度大小为5m s2 b 匀加速下降 加速度大小为5m s2 c 匀速上升 d 静止状态 答案b 6 2009 海淀区5月期末练习 两块水平放置的金属板间的距离为d 用导线与一个多匝线圈相连 线圈电阻为r 线圈中有竖直方向均匀变化的磁场 其磁通量的变化率为k 电阻r与金属板连接 如图7 2 17所示 两板间有一个质量为m 电荷量为 q的油滴恰好处于静止状 图7 2 17 态 重力加速度为g 则线圈中的磁感应强度b的变化情况和线圈的匝数n分别为 a 磁感应强度b竖直向上且正在增强 n b 磁感应强度b竖直向下且正在增强 n c 磁感应强度b竖直向上且正在减弱 n d 磁感应强度b竖直向下且正在减弱 n 解析对油滴受力分析 mg qe 电容器下极板电势较高 由楞次定律可判知磁感应强度b向下正在减弱或b向上且正在增强 e u e nk 由以上各式可求得n d正确 d 7 2009 汕头市二模 如图7 2 18所示 c为闭合铜线圈 由绝缘细绳吊着处于螺线管的附近 螺线管的轴线垂直于线圈平面 与螺线管的导线与金属导轨连接组成闭合回路 导体棒ab在方向垂直于纸面向外的匀强磁场中沿导轨运动 则 a 若ab向右做匀速运动 线圈c中有感应电流产生且被螺线管排斥 b 若ab向左做匀速运动 线圈c中有感应电流产生且被螺线管吸引 图7 2 18 c 若ab向右做减速运动 线圈c中有感应电流产生且被螺线管吸引 d 若ab向右做加速运动 线圈c中有感应电流产生且被螺线管吸引 解析当ab棒匀速运动时 线圈中电流恒定 产生的磁场恒定 c无感应电流 静止不动 由楞次定律可知c正确 答案c 8 2009 上海市普陀区4月质量调研 如图7 2 19甲所示 两根足够长 电阻不计的光滑平行金属导轨相距为l 1m 导轨平面与水平面成 30 角 上端连接r 1 5 的电阻 质量为m 0 2kg 阻值r 0 5 的金属棒ab放在两导轨上 距离导轨最上端为d 4m 棒与导轨垂直并保持良好接触 整个装置处于匀强磁场中 该匀强磁场方向与导轨平面垂直 磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示 前4s内为b kt 前4s内 为保持ab棒静止 在棒上施加了一平行于导轨平面且垂直于ab棒的外力f 已知当t 2s时 f恰好为零 若g取10m s2 求 1 磁感应强度大小随时间变化的比例系数k 2 t 3s时 电阻r的热功率pr 3 前4s内 外力f随时间t的变化规律 4 从第4s末开始 外力f拉着导体棒ab以速度v沿斜面向下作匀速直线运动 且f的功率恒为p 6w 求v的大小 图7 2 19 解析 1 e kld i 当t 2s时 mgsin ktil k 2 在前4s里都有i 1a pr i2r 12 1 5w 1 5w 3 设沿斜面向上为f的正方向 f fa mgsin fa bil ktil f mgsin kilt 0 2 10 0 5 0 5 1 1t n 1 0 5t n 4 从第4s末开始 b 2t 且不变 e blv i mgsin bil 得v 2m s 答案 1 0 5t s 2 1 5w 3 f 1 0 5t n 4 2m s 9 2009 广东 18 如图7 2 20甲所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻r1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图乙所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和b0 导线的电阻不计 求0至t1时间内 图7 2 20 1 通过电阻r1上的电流大小和方向 2 通过电阻r1上的电荷量q及