学年高中三维专题二轮复习物理江苏专版讲义第一.docx
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学年高中三维专题二轮复习物理江苏专版讲义第一
[学前先做高考题] 高考题最经典,每做一次都有新发现
1.(多选)(2016·江苏高考)如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻为2Ω,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( )
A.路端电压为10V
B.电源的总功率为10W
C.a、b间电压的大小为5V
D.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1A
解析:
选AC 根据串并联电路的特点可得,外电路总电阻为10Ω,根据闭合电路欧姆定律得通过电源的电流为I=A=1A,则路端电压为U=IR外=10V,选项A正确;电源的总功率P=EI=12W,选项B错误;若取电源负极的电势为0,则a点电势为φa=2.5V,b点电势为φb=7.5V,a、b间电压的大小为5V,选项C正确;a、b间用导线连接起来后外电路总电阻为7.5Ω,电路的总电流为I=A≈1.26A,选项D错误。
2.(2015·江苏高考)一电器中的变压器可视为理想变压器,它将220V交变电流改变为110V。
已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为( )
A.200 B.400
C.1600D.3200
解析:
选B 根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系=,得n2===400,选项B正确。
3.(2016·江苏高考)一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。
通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。
在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。
在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )
A.U2>U1,U2降低B.U2>U1,U2升高
C.U2<U1,U2降低D.U2<U1,U2升高
解析:
选C a、b间原线圈的匝数大于c、d间副线圈的匝数,在滑动触头由M点移动到N点的过程中,副线圈的匝数进一步减小,由变压器工作原理=知,U2<U1,且U2降低,选项C正确。
4.(多选)(2016·江苏高考)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。
下列说法正确的有( )
A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作
B.取走磁体,电吉他将不能正常工作
C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
解析:
选BCD 铜不能被磁化,铜质弦不能使电吉他正常工作,选项A错误;取走磁体后,金属弦不能被磁化,弦的振动无法通过电磁感应转化为电信号,音箱不能发声,选项B正确;增加线圈匝数,根据法拉第电磁感应定律E=n知,线圈的感应电动势变大,选项C正确;弦振动过程中,线圈中的磁场方向不变,但磁通量一会儿增大,一会儿减小,则产生的感应电流的方向不断变化,选项D正确。
5.(2015·江苏高考)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。
某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm,线圈导线的截面积A=0.80cm2,电阻率ρ=1.5Ω·m。
如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零,求:
(计算结果保留一位有效数字)
(1)该圈肌肉组织的电阻R;
(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;
(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。
解析:
(1)由电阻定律得R=ρ,代入数据得R≈6×103Ω。
(2)感应电动势E=,代入数据得E≈4×10-2V。
(3)由焦耳定律得Q=Δt,代入数据得Q=8×10-8J。
答案:
(1)6×103Ω
(2)4×10-2V (3)8×10-8J
6.(2017·江苏高考)如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻。
质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。
当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v。
导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。
求:
(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;
(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;
(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P。
解析:
(1)MN刚扫过金属杆时,金属杆中感应电动势为
E=Bdv0
故感应电流为I==。
(2)金属杆所受安培力F=BId
由牛顿第二定律得F=ma
可得磁场区域扫过金属杆后,金属杆的加速度大小
a=。
(3)PQ刚要离开金属杆时,金属杆切割磁感线的速度为v′=v0-v,则感应电动势E=Bd(v0-v)
解得感应电流的功率P==。
答案:
(1)
(2) (3)
7.(2016·江苏高考)据报道,一法国摄影师拍到了“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间。
照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。
如图所示,假设“天宫一号”正以速度v=7.7km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的距离L=20m,地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×10-5T。
将太阳帆板视为导体。
(1)求M、N间感应电动势的大小E;
(2)在太阳帆板上将一只“1.5V,0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻,试判断小灯泡能否发光,并说明理由;
(3)取地球半径R=6.4×103km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。
解析:
(1)感应电动势E=BLv,代入数据得E=1.54V。
(2)不能,因为穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流。
(3)在地球表面有G=mg
“天宫一号”做匀速圆周运动,有G=m
解得h=-R,代入数据得h≈4×105m(数量级正确即可)。
答案:
(1)1.54V
(2)见解析 (3)4×105m
十八、直流电路的分析和计算
[抓牢解题本源]
一、掌握三个基本定律
1.欧姆定律:
I=
2.电阻定律:
R=ρ
3.焦耳定律:
Q=I2Rt
二、区分电功和电热、电功率和热功率
意义
公式
联系
电功
电流在一段电路中所做的功
W=UIt
对纯电阻电路,电功等于电热:
W=Q=UIt=I2Rt
对非纯电阻电路,电功大于电热:
W>Q
电热
电流通过导体产生的热量
Q=I2Rt
电功率
单位时间内电流所做的功
P电=UI
对纯电阻电路,电功率等于热功率:
P电=P热=UI=I2R
对非纯电阻电路,电功率大于热功率:
P电>P热
热功率
单位时间内导体产生的热量
P热=I2R
三、理解闭合电路欧姆定律的两种表达形式
1.电流形式:
I=适用于纯电阻电路。
2.电压形式:
E=U+Ir适用于所有的闭合电路。
四、闭合电路的功率问题
1.电源内阻消耗的功率:
P内=I2r
2.电源总功率:
P总=EI=UI+I2r
3.电源的输出功率:
P出=UI=EI-I2r
4.当R=r时,输出功率最大:
Pm=
5.电源的效率:
η=×100%
[研透常考题根]
直流电路的动态分析
[例1] (2017·南京三模)如图所示的电路,R1、R2、R4均为定值电阻,R3为热敏电阻(温度升高,电阻减小),
电源的电动势为E,内阻为r,起初电容器中悬停一质量为m的带电尘埃,当环境温度降低时,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都减小
B.电压表和电流表的示数都增大
C.电压表和电流表的示数变化量之比保持不变
D.带电尘埃将向下极板运动
[思路点拨]
(1)读懂电路图,知道电容器的端电压等于R4的端电压,根据温度降低,判断电路的总电阻的变化,再判断支路电压和电流的变化。
(2)根据电容器板间电压的变化,分析板间场强的变化,判断带电尘埃的受力情况,从而分析其运动情况。
[解析] 当环境温度降低时,R3的阻值增大,外电路总电阻增大,则总电流减小,所以电流表的示数减小,题图中并联部分的总电阻增大,由串联电路电压与电阻成正比的规律知:
并联部分的电压增大,则电压表的示数增大,故A、B错误;电压表的示数为U=E-I(R1+r),则得电压表和电流表的示数变化量之比为=R1+r,保持不变,故C正确;电容器板间电压增大,板间场强增大,带电尘埃所受的电场力增大,则带电尘埃将向上极板运动,故D错误。
[答案] C
[备考锦囊]
闭合电路动态问题的三种分析方法
(1)程序分析法:
流程如下
(2)结论分析法:
即“串反并同”法。
“串反”
即某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大)
“并同”
即某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小)
(3)极限分析法
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将其滑片分别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零分别讨论。
[即时训练]
(2017·启东市模拟)如图所示,图中的三个电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片P向左端缓慢移动时,下列说法正确的是( )
A.电压表V2的读数减小,电流表A的读数增大
B.电压表V1的读数增大,电压表V2的读数增大
C.电阻RP消耗的功率增大,电容器C所带电量增加
D.电压表V2的读数减小,电流表A的读数减小
解析:
选D 滑片P左移时,滑动变阻器连入电路的阻值增大,根据串反并同规律知,电压表V1的读数增大,电压表V2的读数减小,电流表A的读数减小,A、B错误,D正确;视r+R1+R2为电源的等效内电阻,根据电源的输出功率与外电阻的关系知,由于电阻RP与r+R1+R2的大小关系未知,因此电阻RP消耗的功率是增大还是减小无法判断,由于电容器C两端的电压增大,处于充电状态,其所带电量增加,C错误。
电源的功率和效率
[例2] (多选)如图所示,电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是2r。
当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,下列说法中正确的是( )
A.电路中的电流变大
B.电源的输出功率先变大后变小
C.滑动变阻器消耗的功率变小
D.定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小
[思路点拨]
(1)电源的输出功率的变化情况由外电阻与内电阻的大小关系来判断。
(2)分析R上功率变化时,将R视为外电阻,把R0+r视为电源内阻。
(3)根据电流的变化判断R0上功率的变化情况。
[解析] 电路中电流I=,R减小,所以I变大,A正确;由于R0=r,在P由a端向b端滑动时,R外逐渐减小至R0,刚好等于内阻r,所以电源的输出功率逐渐增大,B错误;将R0视为等效电源内阻的一部分,在P由a端向b端滑动时,等效外电阻由2r变为0,R消耗的功率为等效电源的输出功率,逐渐变小,C正确;由PR0=I2R0可知,I变大,PR0变大,D错误。
[答案] AC
[备考锦囊]
电源的输出功率随外电路电阻R的变化关系
当R=r时
电源的输出功率最大,为Pm=
当R>r时
随R的增大,电源的输出功率越来越小
当R 随R的增大,电源的输出功率越来越大 当P出 每个输出功率对应两个外电阻阻值R1和R2,且R1R2=r2 [即时训练] (2017·江苏名校大联考)如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,R1=3Ω。 电键S断开时,R2的功率为4W,电源的输出功率为4.75W,
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