选修32模块高考考点对接.docx

选修32模块高考考点对接.docx

《选修32模块高考考点对接.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《选修32模块高考考点对接.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

选修32模块高考考点对接

选修3-2模块高考考点对接

高考七大高频考点例析

（1）闭合线圈中磁通量发生变化应用楞次定律判断感应电流的方向。

（2）导体棒在磁场中切割磁感线用右手定则判断感应电流的方向或电势高低。

（3）利用楞次定律的推广判断物体的相对运动情况。

1．应用楞次定律解题的一般步骤

①→②→③→④

一般步骤也可概括为下列四句话：

“明确增减和方向，‘增反减同’切莫忘，安培定则来判断，四指环绕是流向。

”

2．右手定则的应用

（1）适用范围：

适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。

（2）判断方法：

伸开右手，让拇指与其余四指在同一个平面内，使拇指与并拢的四指垂直；让磁感线垂直穿过手心，使拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。

3．感应电流方向与电势的高低关系

（1）在闭合电路中，内电路上感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路的电流方向一致。

产生感应电动势的部分电路，就是电源。

用右手定则或楞次定律所判定的感应电流方向，就是电源内部的电流方向，所以此电流方向就是感应电动势的方向。

（2）如果一个开路中磁通量发生变化，电路中虽无感应电流，但仍有感应电动势，其判定方法可采取假设法：

假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定内电路中假想电流的方向，即为感应电动势的方向。

[例证1]　（2013·海南高考）如图1，在水平光滑桌面上，两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上，且每个小线圈都各有一半面积在金属框内，在金属框接通逆时针方向电流的瞬间（　　）

图1

A．两小线圈会有相互靠拢的趋势

B．两小线圈会有相互远离的趋势

C．两小线圈中感应电流都沿顺时针方向

D．左边小线圈中感应电流沿顺时针方向，右边小线圈中感应电流沿逆时针方向

[点评]　

（1）楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化为电能。

（2）从能的转化和守恒定律本质上看，楞次定律可广义地表述为感应电流的“效果”总是要反抗（或阻碍）引起感应电流的“原因”，常见的有四种：

①阻碍原磁通量的变化（“增反减同”）。

②阻碍导体的相对运动（“来拒去留”）。

③通过改变线圈面积来“反抗”（“增缩减扩”）。

④阻碍原电流的变化（自感现象）。

1．（2013·上海高考）如图2，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。

当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向（　　）

图2

A．向左　　　　　　　B．向右

C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里

2．如图3，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。

一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中（　　）

图3

A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针

B．感应电流方向一直是逆时针

C．安培力方向始终与速度方向相反

D．安培力方向始终沿水平方向

3．金属环水平固定放置，现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环（　　）

A．始终相互吸引　　　　　B．始终相互排斥

C．先相互吸引，后相互排斥D．先相互排斥，后相互吸引

（1）应用E＝n进行电动势大小的计算或结合B－t图象进行定性分析及结合楞次定律画出i－t（u－t）图象。

（2）对于导体棒在磁场中切割的情况，考查E＝Blv的应用，常见模型有平动切割，转动切割。

1．对法拉第电磁感应定律表达式E＝的理解

（1）E＝中，ΔΦ是电路中磁通量的变化量，Δt是磁通量变化所用的时间。

（2）ΔΦ的单位是韦伯（Wb），Δt的单位是秒（s），E的单位是伏特（V）。

（3）若闭合线圈是由n匝线圈串联组成，则整个线圈的总电动势是单匝线圈的n倍，即E＝n。

（4）利用E＝进行定量计算，所得结果是Δt时间间隔内的平均电动势。

若磁通量是均匀变化的，即其变化率是恒定的，则平均电动势和瞬时电动势相等。

2．切割类电动势的计算

（1）平动切割E＝Blv或E＝Blvsinθ。

（2）转动切割：

E＝Bl2ω。

3．涉及图象问题要注意图象的斜率及规定的正方向，分时间段研究是常用方法。

[例证2]　如图4，在水平面（纸面）内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨。

空间存在垂直于纸面的均匀磁场。

用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。

下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是（　　）

图4

图5

[点评]　本题考查了电磁感应中的图象问题，运用法拉第电磁感应定律写出感应电流的表达式，明确式中的定量和变量，再分析边角几何关系，是解决本类问题的方法之一。

4.（2018·天津高考）如图6所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。

第一次ab边平行MN进入磁场。

线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则（　　）

图6

A．Q1＞Q2　q1＝q2　　　　　B.Q1＞Q2　q1＞q2

C．Q1＝Q2　q1＝q2D．Q1＝Q2　q1＞q2

5．（2016·北京高考）如图7，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1，若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。

则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为（　　）

图7

A．c→a,2∶1B．a→c,2∶1

C．a→c,1∶2D．c→a,1∶2

6．（2018海南高考）EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分钱，OO′间的距离为l，磁场方向垂直于纸面向里。

一边长为l的正方形导线框沿O′O方向匀速通过磁场，t＝0时刻恰好位于图示位置。

规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图可能正确的是（　　）

图8

图9

7.（2016·广东理综）如图10所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图示，可能正确的是（　　）

图10

图11

在电路中含有自感线圈，通过开关的闭合或断开分析因自感作用引起的电路中电流的变化情况或分析与线圈并联（串联）的小灯泡的明暗情况，题目类型多为选择题，难度不大。

1．自感现象中自感线圈的作用

（1）通电自感：

通电时电流增大，阻碍电流增大，自感电动势和原来电流方向相反。

（2）断电自感：

断电时电流减小，阻碍电流减小，自感电动势与原来电流方向相同。

自感线圈的特点可以总结为这样几句话：

闭合时，像电阻；稳定时，像导线；断开时，像电源。

2．断电自感中灯泡闪亮一下的条件

解决此类问题要先分析断电前电路的工作状态，明确阻值关系、电流关系、灯泡是否闪亮取决于断电瞬间流过灯泡的电流比断电前通过灯泡的电流大还是小，若大则会闪亮一下；若小或等于则不会闪亮一下。

[例证3]　（2011·北京高考）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开头S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。

检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。

虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。

你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）

图10

A．电源的内阻较大　　　B．小灯泡电阻偏大

C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大

8．（2010·海南高考）下列说法正确的是（　　）

A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势

B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反

C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反

D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反

9．（2010·江苏高考）如图11所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。

在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S。

下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是（　　）图11

图12

10．（2008·江苏高考）如图13所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计。

电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有

（　　）

图13

A．a先变亮，然后逐渐变暗

B．b先变亮，然后逐渐变暗

C．c先变亮，然后逐渐变暗

D．b、c都逐渐变暗

以导体棒在磁场中切割磁感线形成感应电流为背景，考查电磁感应与直流电路。

与力学知识、能量转化与守恒定律的综合应用，通常以计算题的形式出现，难度稍大。

电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，从而影响其运动状态，故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。

解决此类问题要将电磁学知识和力学知识综合起来应用。

其解题一般思路：

（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小、方向。

（2）依据欧姆定律求出电流。

（3）分析导体受力情况（包括安培力，安培力方向用左手定则判定）。

（4）根据牛顿第二定律或平衡条件列动力学方程或平衡方程求解。

[例证4]　（2011·天津高考）如图14所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。

完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m＝0.02kg，电阻均为R＝0.1Ω，整个装置处在垂直于图14

导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。

取g＝10m/s2，问

（1）通过棒cd的电流I是多少，方向如何？

（2）棒ab受到的力F多大？

（3）棒cd每产生Q＝0.1J的热量，力F做的功W是多少？

11．（2013·安徽高考）如图17所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω。

一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5。

在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T。

将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为（重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6）（　　）

图17

A．2.5m/s　1WB．5m/s　1W

C．7.5m/s　9WD．15m/s　9W

12．（2011·福建高考）如图16，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0<θ<90°），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。

金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒图16

接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（　　）

A．运动的平均速度大小为v

B．下滑的位移大小为

C．产生的焦耳热为qBLv

D．受到的最大安培力大小为sinθ

13．（2011·山东高考）如图17甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。

两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。

磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直。

先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止

释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。

用ac表示c的加速度，图17

Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。

图18中正确的是（　　）

图18

14．（2011·重庆高考）有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如图19所示。

该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。

电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R。

绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻。

若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U，求：

图19

（1）橡胶带匀速运动的速率。

（2）电阻R消耗的电功率。

（3）一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。

以线圈在磁场中的运动或以图象为背景考查交变电流的瞬时规律、有效值的定义及其计算、有效值与平均值的区别、Φ－t图象与e－t图象的对应关系等。

1．交变电流的最大值和瞬时值的求解

（1）电动势最大值的求解方法：

Em＝nBSω。

（2）求交变电动势瞬时值的步骤：

①确定线圈转动是从哪个位置开始计时。

②确定表达式是正弦还是余弦。

③确定线圈转动的角速度ω及线圈匝数n、磁感应强度B、线圈面积S等。

④求出峰值Em＝nBSω，写出表达式，代入时间求瞬时值。

2．φ－t图象与e－t图象的对应

φ－t图象与e－t图象是互余的关系，如图20所示，在图象上可直接找出e与φ的关系，而且φ－t图象的斜率反映了磁通量的变化率的大小。

图20

[例证5]　（2013·山东高考）图23甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。

线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。

以下判断正确的是（　　）

图23

A．电流表的示数为10A

B．线圈转动的角速度为50πrad/s

C．0.01s时线圈平面与磁场方向平行

D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左

15．（2011·天津高考）在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图22甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（　　）

图22

A．t＝0.005s时线框的磁通量变化率为零

B．t＝0.01s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311V

D．线框产生的交变电动势频率为100Hz

16．（2011·安徽高考）如图23所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B。

电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动（O轴位于磁场边界）。

则线框内产生的感应电流的有效值为（　　）

A.　　　　　　　　B.图23

C.D.

17．（2010·广东高考）如图24是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的（　　）

A．

周期是0.01s图24

B．最大值是311V

C．有效值是220V

D．表达式为u＝220sin100πt（V）

对变压器，常考查变压器的电压比、电流比、输入功率和输出功率的求解，电路以及线圈匝数变化的动态分析；对于远距离输电问题，常考查输电过程中电能损失的计算和提高输电效率的方法，是交流电与生产、生活、实际结合比较密切的知识点，通常以选择题的形式进行考查。

1．变压器的几种关系

（1）输入功率等于输出功率P入＝P出，U1I1＝U2I2。

（2）原、副线圈两端的电压跟匝数成正比，＝。

（3）原、副线圈中的电流跟匝数成反比，＝（仅限一个副线圈）。

（4）原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同。

2．远距离输电中的几个问题

（1）远距离输电的结构及电损计算

项目

内容

远距离输电电网结构图

损失电压

ΔU＝IR＝U2－U3

损失电功率

ΔP＝I2R＝R＝IΔU＝，

ΔP＝P2－P3

（2）远距离输电的求解思路

①无论是要减小电压损失，还是要减小功率损失，都要求减小输电线路的电阻大小，提高输送电压。

②远距离输电的解题模式大致有三种：

a．已知输送电路的功率损失向电厂和用户方向求解。

b．已知电厂方面信息，沿能量流向求解。

c．已知用户方面信息，逆能量流向求解。

[例证6]　（2013·广东高考）如图27，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻RL＝6Ω，AB端电压u1＝12sin100πt（V）。

下列说法正确的是（　　）

图27

A．电流频率为100Hz　　B.的读数为24V

C.的读数为0.5AD．变压器输入功率为6W

[点评]　

（1）有关负载发生变化时，电流和电压如何变化的判断：

首先要由U1∶U2＝n1∶n2判断U2是否发生变化，再根据U2及负载电阻变大变小的情况，由欧姆定律确定副线圈中的电流I2的变化情况，最后再由P入＝P出判断原线圈中电流的变化情况。

（2）对于变压器，输出的电能决定输入的电能。

18.（2013·四川高考）用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V，通过负载的电流图像如图28所示，则（　　）

图28

A．变压器输入功率约为3.9W

B．输出电压的最大值是110V

C．变压器原、副线圈匝数比是1∶2

D．负载电流的函数表达式i＝0.05sin（100πt＋）A

19．（2013·江苏高考）如图29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29

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

20．（2010·江苏高考）在如图28所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。

随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有（　　）

图28

A．升压变压器的输出电压增大

B．降压变压器的输出电压增大

C．输电线上损耗的功率增大

D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

21．（2011·江苏高考）如图29甲为一理想变压器，ab为原线圈，ce为副线圈，d为副线圈引出的一个接头，原线圈输入正弦式交变电压的u－t图象如图乙所示。

若只在ce间接一只Rce＝400Ω的电阻，或只在de间接一只Rde＝225Ω的电阻，两种情况下电阻消耗的功率均为80W。

图29

（1）请写出原线圈输入电压瞬时值uab的表达式。

（2）求只在ce间接400Ω电阻时，原线圈中的电流I1。

（3）求ce和de间线圈的匝数比。

以传感器中敏感元件的特点为背景综合考查电路的动态分析、电路的连接，自动控制等，出题方式多以选择和实验为主。

传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路组成，其中敏感元件是传感器的核心元件，是利用材料的某种敏感效应制成的。

转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电学信号转换成电信号的电子元件。

转换电路的作用是将此电信号转换成易于传输或测量的电学量输出，结构如图：

→→→→

[例证7]　（2010·新课标全国卷）用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。

某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图30虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。

为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图30所示，图中的电压表内阻很大。

RL的测量结果如下表所示。

图30

表1

温度t（℃）

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

RL阻值（Ω）

54.3

51.5

48.3

44.7

41.4

37.9

34.7

回答下列问题：

（1）根据图30所示的电路，在图31所示的实物图上连线。

（2）为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作RL－t关系图线。

图31

图32

（3）在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图33所示。

电流表的读数为________，电压表的读数为________，此时等效电阻RL的阻值为________。

热敏电阻所处环境的温度约为________。

图33

22．（2011·江苏高考）美国科学家WillardS．Boyle与GeorgeE．Smith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。

CCD是将光学量转变成电学量的传感器。

下列器件可作为传感器的有（　　）

A发光二极管B．热敏电阻

C．霍尔元件D．干电池

23．（2010·全国Ⅱ）如图36，一热敏电阻RT放在控温容器M内；○为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9Ω，S为开关。

已知RT在95℃时的阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω。

现要求在降温过程中测量在95～20℃之间的多个温度下RT的阻值。

（1）在图中画出连线，完成实验原理电路图。

图36

（2）完成下列实验步骤中的填空：

①依照实验原理电路图连线。

②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃。

③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全。

④闭合开关。

调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________。

⑤将RT的温度降为T1（20℃

⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________。

⑦逐步降低T1的数值，直到20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥。

参考答案

[例证1]　

[解析]　通电瞬间由安培定则知穿过小线圈在金属框内部分的磁感应强度大于金属框外的部分且合磁场方向垂直向外，由楞次定律知，两小线圈中感应电流都沿顺时针方向，C正确，D错误，根据“增减反同”原理，通电瞬间两小线圈有远离的趋势，A错，B对。

[答案]　BC

1．解析：

当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确。

答案：

B

2．解析：

圆环从位置a运动到磁场分界线前，磁通量向里增大，感应电流为逆时针；跨越分界线过程中，磁通量由向里最大变为向外最大，感应电流为顺时针；再摆到b的过程中，磁通量向外减小，感应电流为逆时针，所以选A；由于圆环所在处的磁场，上下对称，所受安培力竖直方向平衡，因此总的安培力沿水平方向