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倒數(shù)第6天　電路與電磁感應 考點要求重溫 考點45　歐姆定律(Ⅱ) 考點46　電阻定律(Ⅰ) 考點47　電阻的串聯(lián)、并聯(lián)(Ⅰ) 考點48　電源的電動勢和內(nèi)阻(Ⅱ) 考點49　閉合電路的歐姆定律(Ⅱ) 考點50　電功率、焦耳定律(Ⅰ) 考點51　電磁感應現(xiàn)象(Ⅰ) 考點52　磁通量(Ⅰ) 考點53　楞次定律(Ⅱ) 考點54　法拉第電磁感應定律(Ⅱ) 考點55　自感、渦流(Ⅰ) 考點56　交變電流、交變電流的圖象(Ⅰ) 考點57　正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值(Ⅰ) 考點58　理想變壓器(Ⅱ) 考點59　遠距離輸電(Ⅰ) 要點方法回顧 1.如果電路中電流為I，用電器的電阻為R，用電器兩端電壓為U.請你根據(jù)能量守恒定律就純電阻和非純電阻電路討論U與IR的關(guān)系，由此總結(jié)I＝的適用條件. 答案　純電阻電路中，電能只轉(zhuǎn)化為電熱，則有 UIt＝I2Rt，故I＝ 非純電阻電路中，電能轉(zhuǎn)化為電熱和其他形式的能，則 UIt＝I2Rt＋E其他，故U＞IR 由此可見，I＝只適用于把電能全部轉(zhuǎn)化為電熱的電器，即只適用于純電阻電路. 2.描述電源的功率有三個，它們分別是電源的總功率、電源內(nèi)部消耗的功率和電源的輸出功率，如何求解三個功率，它們之間的關(guān)系如何？ 答案　(1)電源的總功率P總＝EI. (2)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r. (3)電源的輸出功率P出＝P總－P內(nèi)＝UI. 3.在如圖1所示的U－I圖象中，圖線a、b表示的含義有什么不同？ 圖1 答案　(1)對電源有：U＝E－Ir，如題圖中a線. (2)對定值電阻有：U＝IR，如題圖中b線. (3)說明：①圖中a線常用來分析測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗數(shù)據(jù). ②圖中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面積”分別表示電源的總功率、輸出功率和內(nèi)阻消耗的功率. 4.比較下面的典型電路，并在表格空白處填上合適的文字或字母. 電路名稱 電路結(jié)構(gòu) 歐姆定律表達式 能量轉(zhuǎn)化情況 純電阻電路 非純電阻電路 含電容器電路 交流純電電路 答案　歐姆定律表達式自上而下為： I＝；E＝U內(nèi)＋U外或E＝Ir＋U外； 電流穩(wěn)定后I＝； i＝，I＝，Im＝. 能量轉(zhuǎn)化情況自上而下依次為： 電能→內(nèi)能；電能→內(nèi)能＋其他能； 電能→內(nèi)能＋電場能；電能→內(nèi)能. 5.對電路中的特殊元件如何進行等效處理是簡化電路的關(guān)鍵之一，請根據(jù)你的體會和所學的知識，完成下面的表格. 元件 處理方法 ①電路中并聯(lián)的理想電壓表 ②電路中充電完畢的電容器 ③反接的理想二極管 ④電流變化時的理想電感器 ⑤電路中串聯(lián)的理想電流表 ⑥高頻交流電通過大容值電容器 ⑦電流穩(wěn)定后的理想電感器 ⑧正接的理想二極管 ⑨電路中并聯(lián)的非理想電壓表 ⑩電路中串聯(lián)的非理想電流表 答案?、佗冖邰芩谥芬曌鲾嗦?； ⑤⑥⑦⑧所在支路視作短路； ⑨視作理想電壓表與其內(nèi)阻并聯(lián)； ⑩視作理想電流表與其內(nèi)阻串聯(lián). 6.你能敘述分析直流電路動態(tài)問題的程序法嗎？電路動態(tài)分析的技巧有哪些？ 答案　程序法：基本思路是“部分—整體—部分”，即R局(增大或減小)→R總(增大或減小)→I總(減小或增大)→U外(增大或減小)→I部分、U部分的變化. 技巧：(1)任一電阻R阻值增大，與之串聯(lián)(或并聯(lián))的電路的總電阻增大.(2)任一電阻R阻值增大，必將引起與之并聯(lián)的支路中電流I并、電壓U并的增大，與之串聯(lián)的各電路電流I串、電壓U串的減小. 7.請你總結(jié)故障電路的特點與分析方法. 答案　用電器不能正常工作，斷路的表現(xiàn)為電流為零，短路的表現(xiàn)為電流不為零而兩點之間電壓為零.用電壓表測量電路兩點間的電壓，若電壓表有讀數(shù)，說明這兩點與電源之間的連線是通路，斷路故障點就在這兩點之間；若電壓表無讀數(shù)，說明這兩點與電源之間的連線是斷路，斷路故障就在這兩點與電源的連線上. 8.產(chǎn)生感應電流的條件是什么？感應電流的方向有哪幾種判定方法？感應電流的大小如何表示？ 答案　(1)產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化. (2)感應電流的方向判斷 ①從“阻礙磁通量變化”的角度來看，表現(xiàn)出“增反減同”，即若磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；若磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同. ②從“阻礙相對運動”的角度來看，表現(xiàn)出“來拒去留”，即“阻礙”相對運動. ③從“阻礙自身電流變化”角度來看，就是自感現(xiàn)象. 在應用楞次定律時一定要注意：“阻礙”不等于“反向”；“阻礙”不是“阻止”. ④右手定則：對部分導線在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應電流的情況，右手定則和楞次定律的結(jié)論是完全一致的.這時，用右手定則更方便一些. (3)感應電流的大小 由法拉第電磁感應定律可得I＝n或I＝nsin θ. 9.法拉第電磁感應定律的內(nèi)容是什么？公式E＝n在具體應用中有兩種不同的表現(xiàn)形式，各在什么情況下應用？你還知道哪些計算感應電動勢的方法？ 答案　(1)內(nèi)容：閉合回路中感應電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比.公式E＝n. (2)兩種形式：①回路與磁場垂直的面積S不變，磁感應強度發(fā)生變化，則ΔΦ＝ΔBS.由此對應的E＝nS，此式中的叫磁感應強度的變化率，等于B－t圖象切線的斜率 .若是恒定的，即磁場是均勻變化的，那么產(chǎn)生的感應電動勢就是恒定的. ②磁感應強度B不變，回路與磁場垂直的面積發(fā)生變化，則ΔΦ＝BΔS.此時對應的E＝nB，ΔS的變化是由部分導體切割磁感線所致.比如線圈繞垂直于勻強磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變電動勢就屬于這種情況. (3)計算感應電動勢的其他方法 ①當回路中的一部分導體做切割磁感線運動時，E＝Blvsin θ. ②當長為l的導體棒繞一個端點以角速度ω旋轉(zhuǎn)切割磁感線時，E＝Bl2ω. 10.導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電流的過程是能的轉(zhuǎn)化和守恒的過程，這一過程中通過什么力做功？將什么形式的能轉(zhuǎn)化為電能？功和產(chǎn)生的電能有什么關(guān)系？ 答案　外力對導體棒做功轉(zhuǎn)化為棒的機械能，同時，棒又克服安培力做功，將棒的機械能又轉(zhuǎn)化為電能，克服安培力做的功等于電能的增加. 11.請比較安培定則、左手定則、右手定則及楞次定律，并填寫下表. 基本現(xiàn)象 應用的定 則或定律 運動電荷、電流產(chǎn)生磁場 安培定則 磁場對運動電荷、電流的作用力 左手定則 電磁感應 部分導體切割磁感線運動 右手定則 閉合回路磁通量的變化 楞次定律 12.電磁感應過程中的動態(tài)分析問題是力學和電學知識的結(jié)合，此類問題分析的基本方法和關(guān)鍵是什么？ 答案　(1)基本方法 ①用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向. ②求回路中的電流強度. ③分析、研究導體受力情況(注意安培力用左手定則判定其方向). ④列動力學方程或平衡方程求解. (2)動態(tài)問題分析要抓好受力情況、運動情況的動態(tài)進行分析. 13.如何求解電磁感應中感應電荷的電荷量？感應電荷量與哪些因素有關(guān)？ 答案　設在時間Δt內(nèi)通過導線截面的電荷量為q，則根據(jù)電流定義式及法拉第電磁感應定律得： q＝IΔt＝Δt＝Δt＝n 可見，在電磁感應現(xiàn)象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應電流，在時間Δt內(nèi)通過導線截面的電荷量q僅由線圈的匝數(shù)n、磁通量的變化量ΔΦ和閉合電路的電阻R決定，與磁通量發(fā)生變化的時間無關(guān). 14.中性面的含義是什么？線圈通過中性面時有何性質(zhì)和特點？ 答案　(1)中性面：當線圈平面轉(zhuǎn)動至垂直于磁感線位置時，各邊都不切割磁感線，感應電動勢為零，即線圈中沒有感應電流，這個特定位置叫做中性面. (2)性質(zhì)和特點 ①線圈通過中性面時，磁感線垂直于該時刻的線圈平面，所以磁通量最大，磁通量的變化率為零； ②線圈平面每次轉(zhuǎn)過中性面時，線圈中感應電流方向改變一次，線圈轉(zhuǎn)動一周通過中性面兩次，故一個周期內(nèi)線圈中電流方向改變兩次； ③線圈平面處于跟中性面垂直的位置時，線圈平面平行于磁感線，磁通量為零，磁通量的變化率最大，感應電動勢、感應電流均最大，電流方向不變. 15.下面的表格是關(guān)于交變電流“四值”的比較，請完成填空. 物理量 物理含義 重要關(guān)系式 使用情況及說明 瞬時值 交變電流某一時刻的值 e＝________ i＝________ 計算線圈某一時刻受力情況 最大值 最大的瞬時值 Em＝______ Im＝ 電容器的擊穿電壓 有效值 跟交變電流的______等效的恒定電流值 對于正(余)弦交流電有： Em＝____E Um＝____U Im＝____I (1)計算與電流熱效應有關(guān)的量 (2)電氣設備銘牌上所標的值 (3)保險絲的熔斷電流 (4)交流電表的示數(shù) 平均值 交變電流圖象中的圖線與時間軸所圍的____與____的比值 ＝Bl ＝ 計算通過電路截面的電荷量 答案　NBSωsin ωt　　NBSω　熱效應　　　　面積　時間 16.理想變壓器動態(tài)變化問題的分析思路是什么？ 答案　 I2I1P1