高三專題復(fù)習(xí)說(shuō)課—《電磁感應(yīng)與電路》本專題的內(nèi)容特點(diǎn)、重難點(diǎn)及知識(shí)結(jié)構(gòu)、方法脈絡(luò)等1.本專題的內(nèi)容、特點(diǎn)：《電磁感應(yīng)與電路》是電磁學(xué)的重要專題，包括恒定電流和交變電流、電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用兩個(gè)知識(shí)體系，本專題的特點(diǎn)是內(nèi)容較多，學(xué)生需要掌握的公式、圖像、規(guī)律、實(shí)驗(yàn)很多，容易混淆，因此復(fù)習(xí)時(shí)更應(yīng)注意聯(lián)系、對(duì)比學(xué)習(xí)，同時(shí)注意總結(jié)規(guī)律。2.本專題考查的重點(diǎn)、難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：重點(diǎn)：①直流電路的分析及閉合電路歐姆定律；②楞次定律的理解和應(yīng)用；③感應(yīng)電流的圖象問(wèn)題；④綜合應(yīng)用電路知識(shí)和能量觀點(diǎn)解決電磁感應(yīng)問(wèn)題；⑤交流電的產(chǎn)生及描述問(wèn)題；⑥變壓器原理，三個(gè)決定關(guān)系及遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題．難點(diǎn)：①電磁感應(yīng)過(guò)程中的能量問(wèn)題；②對(duì)楞次定律的理解和應(yīng)用；③法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合電路、力學(xué)等綜合問(wèn)題等3.知識(shí)結(jié)構(gòu)4.方法脈絡(luò)（1）理想變壓器與電路的結(jié)合問(wèn)題程序分析法、利用結(jié)論法：即“串反并同”法（2）交變電流的產(chǎn)生與描述解決這類問(wèn)題時(shí)，通常要寫出交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本書寫思路（3）理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用①理想變壓器問(wèn)題的“三種切入方法”電壓切入法、功率切入法、電流切入法：②遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的處理方法：求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是：熟悉“交流發(fā)電機(jī)→升壓變壓器→輸電線→降壓變壓器→用戶”這一過(guò)程，并畫出這一過(guò)程的示意圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上．以升壓變壓器的副線圈、輸電線、降壓變壓器的原線圈為回路，利用電路知識(shí)分析三者的電壓關(guān)系和功率關(guān)系．（4）電磁感應(yīng)中的圖象圖象問(wèn)題的思路與方法：①圖象選擇問(wèn)題：求解物理圖象的選擇題可用“排除法”，即排除與題目要求相違背的圖象，留下正確圖象．也可用“對(duì)照法”，即按照要求畫出正確的草圖，再與選項(xiàng)對(duì)照．解決此類問(wèn)題關(guān)鍵是把握?qǐng)D象特點(diǎn)、分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過(guò)程的變化或物理狀態(tài)的變化．②圖象分析問(wèn)題：定性分析物理圖象，要明確圖象中的橫軸與縱軸所代表的物理量，弄清圖象的物理意義，借助有關(guān)的物理概念、公式、不變量和定律作出相應(yīng)判斷．在有關(guān)物理圖象的定量計(jì)算時(shí)，要弄清圖象所揭示的物理規(guī)律及物理量間的函數(shù)關(guān)系，善于挖掘圖象中的隱含條件，明確有關(guān)圖象所包圍的面積、斜率，以及圖象的橫軸、縱軸的截距所表示的物理意義（5）電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題eq\a\vs4\al(電學(xué)對(duì)象)eq\a\vs4\al(電源：E＝BLv或E＝n\f(ΔΦ,Δt))電路：E＝I(R＋r)或U＝E－Ireq\a\vs4\al(力學(xué),對(duì)象)eq\a\vs4\al(受力分析：F安＝BIL→F合＝ma)過(guò)程分析：F合＝ma→v→E→I→F安（6）電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題①利用安培力做的功：對(duì)于純電阻電路，導(dǎo)體棒克服安培力所做的功等于電路上產(chǎn)生的焦耳熱，即Q＝－WA.要注意的是，這里Q是指感應(yīng)電路的整個(gè)回路產(chǎn)生的總焦耳熱，而不是僅指產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路產(chǎn)生的焦耳熱．②運(yùn)用焦耳定律：Q＝I2Rt，公式中的電流I若非恒定電流，則要代入電流的有效值；③利用能量守恒定律，其他形式能轉(zhuǎn)化為焦耳熱：Q＝E其他二、近5年高考對(duì)本專題的考查情況2010年14題考查了U-I圖像及電源效率的計(jì)算21題考查了導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小比較正負(fù)極的判斷2011年17題考查了理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用2012年17題考查了自耦變壓器的計(jì)算20題考查了電磁感應(yīng)中的i-t圖像2013年16題考查了電磁感應(yīng)中的v-t圖像2014年21題考查了理想變壓器基本規(guī)律及二極管的應(yīng)用25題考查了電磁感應(yīng)結(jié)合電路的計(jì)算本專題共分兩講。第一講：恒定電流和交變電流（用三課時(shí)）第1課時(shí)：知識(shí)點(diǎn)第2課時(shí)：重點(diǎn)題型及方法第3課時(shí)：練習(xí)重點(diǎn)落實(shí)的知識(shí)點(diǎn)：理想變壓器與電路的結(jié)合問(wèn)題、交變電流的產(chǎn)生與描述、理想變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用第二講：電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用（用三課時(shí)）第1課時(shí)：知識(shí)點(diǎn)第2課時(shí)：重點(diǎn)題型及方法第3課時(shí)：練習(xí)重點(diǎn)落實(shí)的知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)中的圖象、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題、電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題四、高考對(duì)本專題的要求及命題趨勢(shì)例1：（2012年,17題）如圖，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1：2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表。現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則（）A.U＝110V，I＝0.2AB.U＝110V，I＝0.05AC.U＝110V，I＝0.2AD.U＝110V，I＝0.2A例2：（2013年，16題）如圖，在光滑水平桌面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d（d＞L）的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場(chǎng)方向豎直向下。導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)，t=0時(shí)導(dǎo)線框的的右邊恰與磁場(chǎng)的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。下列v-t圖像中，可能正確描述上述過(guò)程的是從以上例題可以看出，高考對(duì)本部分內(nèi)容的考查頻率極高，各套試卷均有考查，大部分以選擇題的形式出題，多以中檔難度以上題目出現(xiàn).由于電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本上是每套試題的考查熱點(diǎn)之一，因此對(duì)直流電路的考查頻率很低，交流電路基本上是每年考卷中的必考內(nèi)容，往往以選擇題的形式出現(xiàn)，考查的難度不會(huì)太大，考查的內(nèi)容主要是交流電的產(chǎn)生和描述交流電的幾個(gè)基本物理量及交流電的“四值”、變壓器的工作原理以及遠(yuǎn)距離輸電，法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律一直是高考命題的熱點(diǎn)，且對(duì)其考查穩(wěn)定高考仍將重點(diǎn)考查法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律，綜合試題還涉及力和運(yùn)動(dòng)、能量守恒、電路分析、安培力等知識(shí)．主要的題型還是桿＋導(dǎo)軌模型問(wèn)題、線圈穿越有界磁場(chǎng)問(wèn)題、電磁感應(yīng)的圖象問(wèn)題等．5年來(lái)，由于本專題知識(shí)與現(xiàn)代科技密切相關(guān)，因此考題還可能以科學(xué)技術(shù)的具體問(wèn)題為背景，考查同學(xué)們運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和建模能力．命題趨勢(shì)：預(yù)計(jì)2015年對(duì)交流電路的考查會(huì)以描述交流電的幾個(gè)基本物理量及交流電的“四值”為重點(diǎn)．有時(shí)候會(huì)以選擇題的形式結(jié)合變壓器及遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題考查交流電路中的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題或電路故障問(wèn)題．本專題教案：第一講：恒定電流和交變電流教學(xué)目標(biāo)：1.掌握直流電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的兩種方法2.理解交流電的產(chǎn)生和描述方法3.掌握變壓器的基本規(guī)律和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題分析方法4.掌握解決交變電流綜合問(wèn)題分析的一般思路教學(xué)過(guò)程1．純電阻電路和非純電阻電路的電功、電功率的比較(1)純電阻電路：電功W＝UIt，電功率P＝UI，且電功全部轉(zhuǎn)化為電熱，有W＝Q＝UIt＝eq\f(U2,R)t＝I2Rt，P＝UI＝eq\f(U2,R)＝I2R.(2)非純電阻電路：電功W＝UIt，電功率P＝UI，電熱Q＝I2Rt，電熱功率P熱＝I2R，電功率大于電熱功率，即W>Q，故求電功、電功率只能用W＝UIt、P＝UI，求電熱、電熱功率只能用Q＝I2Rt、P熱＝I2R.2．電源的功率和效率(1)電源的幾個(gè)功率①電源的總功率：P總＝EI②電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r③電源的輸出功率：P出＝UI＝P總－P內(nèi)(2)電源的效率η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%3．交流電的“四值”(1)最大值Em＝NBSω.(2)瞬時(shí)值e＝NBSωsin_ωt.(3)有效值：正弦式交流電的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))；非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)，用等效的思想來(lái)求解．計(jì)算交流電路的電功、電功率和測(cè)定交流電路的電壓、電流都是指有效值．(4)平均值：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，常用來(lái)計(jì)算通過(guò)電路的電荷量．4．理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入＝P出．(2)電壓關(guān)系：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).直流電路動(dòng)態(tài)分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”．即從阻值的變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判定R總的變化情況，再由歐姆定律判斷I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況．(2)結(jié)論法——“并同串反”：“并同”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(減小)．“串反”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(增大)．例1(單選)如圖1所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等．當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，則()圖1A．R3上消耗的功率逐漸增大B．電流表讀數(shù)減小，電壓表讀數(shù)增大C．電源的輸出功率逐漸增大D．質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng)本題主要考查了直流電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題總結(jié)：直流電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的兩種方法：程序分析法、利用結(jié)論“串反并同”法例2如圖3甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，電阻為r＝2Ω矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為R0＝eq\f(40,7)Ω，滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝eq\f(R0,2)，其他電阻不計(jì)．從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中理想交流電壓表示數(shù)是10V，圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象，則下列說(shuō)法正確的是()A．電阻R2上的熱功率為eq\f(5,7)WB．0.02s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C．線圈產(chǎn)生的e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是e＝10eq\r(2)cos100πt(V)D．線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到t＝eq\f(1,600)s的過(guò)程中，通過(guò)R1的電荷量為eq\f(\r(2),200π)C本題主要考查了交流電的產(chǎn)生和描述總結(jié)：1.線圈通過(guò)中性面時(shí)的特點(diǎn)(1)穿過(guò)線圈的磁通量最大；(2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；(3)線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次．2．交流電“四值”的應(yīng)用(1)最大值：分析電容器的耐壓值；(2)瞬時(shí)值：計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間、線圈某時(shí)刻的受力情況；(3)有效值：電表的讀數(shù)及計(jì)算電熱、電功、電功率及保險(xiǎn)絲的熔斷電流；(4)平均值：計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量．例3如圖5為學(xué)校配電房向各個(gè)教室的供電示意圖，T為理想變壓器，V1、A1為監(jiān)控市電供電端的電壓表和電流表，V2、A2為監(jiān)控校內(nèi)變壓器的輸出電壓表和電流表，R1、R2為教室的負(fù)載電阻，V3、A3為教室內(nèi)的監(jiān)控電壓表和電流表，配電房和教室間有相當(dāng)長(zhǎng)的一段距離，則當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)()圖5A．電流表A1、A2和A3的示數(shù)都變大B．只有電流表A1的示數(shù)變大C．電壓表V3的示數(shù)變小D．電壓表V2和V3的示數(shù)都變小本題主要考查了變壓器和遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題總結(jié)：理想變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況1．負(fù)載電阻不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況．2．匝數(shù)比不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負(fù)載電阻的變化情況．不論哪種情況，要注意兩點(diǎn)：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰(shuí)決定誰(shuí)”的制約關(guān)系．對(duì)電壓而言，輸入決定輸出；對(duì)電流、電功(率)而言，輸出決定輸入．例4如圖7甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極M、N間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為理想交流電流表，V為理想交流電壓表．內(nèi)阻不計(jì)的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，矩形線圈通過(guò)滑環(huán)接一理想變壓器，滑動(dòng)觸頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變變壓器副線圈的輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是()A．電壓表的示數(shù)為10VB．0.01s時(shí)發(fā)電機(jī)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直C．若P的位置向上移動(dòng)、R的大小不變時(shí)，電流表讀數(shù)將減小D．若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來(lái)的4倍本題主要考查了交變電流的綜合問(wèn)題分析總結(jié)：交變電流的綜合問(wèn)題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值的計(jì)算，與電磁感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等，解答時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：1．分清交流電路“四值”的不同計(jì)算方法和物理意義．2．學(xué)會(huì)將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識(shí)應(yīng)用在交流電路中．第二講：電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)：1.理解楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容并會(huì)進(jìn)行應(yīng)用2.學(xué)會(huì)分析并解決電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的一般方法3.掌握電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析思路教學(xué)過(guò)程1．楞次定律中“阻礙”的表現(xiàn)(1)阻礙磁通量的變化(增反減同)．(2)阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(來(lái)拒去留)．(3)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)．2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算(1)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，常用于計(jì)算平均電動(dòng)勢(shì)．①若B變，而S不變，則E＝neq\f(ΔB,Δt)S；②若S變，而B(niǎo)不變，則E＝nBeq\f(ΔS,Δt).(2)導(dǎo)體棒垂直切割磁感線：E＝Blv，主要用于求電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值．(3)如圖1所示，導(dǎo)體棒Oa圍繞棒的一端O在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(1,2)Bl2ω.圖13．感應(yīng)電荷量的計(jì)算回路中發(fā)生磁通量變化時(shí)，在Δt時(shí)間內(nèi)遷移的電荷量(感應(yīng)電荷量)為q＝I·Δt＝eq\f(E,R)·Δt＝neq\f(ΔΦ,RΔt)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R).可見(jiàn)，q僅由回路電阻R和磁通量的變化量ΔΦ決定，與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間Δt無(wú)關(guān)．4．電磁感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱當(dāng)電路中電流恒定時(shí)，可用焦耳定律計(jì)算；當(dāng)電路中電流變化時(shí)，則用功能關(guān)系或能量守恒定律計(jì)算．解決感應(yīng)電路綜合問(wèn)題的一般思路是“先電后力”，即：先作“源”的分析——分析電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r；接著進(jìn)行“路”的分析——分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便求解安培力；然后是“力”的分析——分析研究對(duì)象(通常是金屬棒、導(dǎo)體、線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；接著進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的分析——根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型；最后是“能量”的分析——尋找電磁感應(yīng)過(guò)程和研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其能量轉(zhuǎn)化和守恒的關(guān)系．例1(雙選)如圖2甲所示，螺線管匝數(shù)n＝1000匝，橫截面積S＝10cm2，螺線管導(dǎo)線電阻r＝1Ω，電阻R＝4Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的B－t圖象如圖乙所示(以向右為正方向)，下列說(shuō)法正確的是() 圖2A．通過(guò)電阻R的電流是交變電流B．感應(yīng)電流的大小保持不變C．電阻R兩端的電壓為6VD．C點(diǎn)的電勢(shì)為4.8V本題主要考查了楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用總結(jié)：1.法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，常有兩種特殊情況，即E＝neq\f(ΔB,Δt)S和E＝nBeq\f(ΔS,Δt)，其中eq\f(ΔB,Δt)是B－t圖象中圖線的斜率，若斜率不變則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定不變的．2．楞次定律中的“阻礙”有三層含義：阻礙磁通量的變化；阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；阻礙原電流的變化．要注意靈活應(yīng)用．例2(單選)(2014·新課標(biāo)Ⅰ·18)如圖4(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上．在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖(b)所示．已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是()圖4本題主要考查了電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的分析