《预测一本通》2012年高考物理 高频考点讲解总结 选择题11（41-43）新人教版

选择题
典例1 （江苏省苏州市2012届高三上学期期末调研测试）在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是（ ）
A.合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮
B.合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些
C.断开开关，a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭
D.断开开关，b逐渐熄灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭
点评：本题考查通电自感和断电自感现象，闭合电键后，由于线圈中自感电动势的阻碍作用，串联有线圈元件的支路中电流不能立即增大，所以该支路中的灯泡会逐渐变亮，直到稳定后，线圈的自感作用消失，线圈就相当于一根导线或者一个电阻（线圈的阻值不能忽略时），最终的电流值按照恒定电流相关知识计算；断开电键后，流过线圈的电流不能立即减小到零，而是和另一支路形成闭合回路，流过线圈的电流方向不变，大小会在原电流的基础上逐渐变小到零，至于“另一支路”上的灯泡是否闪亮，关键是比较断电前后流过灯泡的电流大小。
注意：断电前后，流过灯b的电流方向相反。
典例2 （北京市海淀区2012届高三第一学期期末考试）如图所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数足够大，且直流电阻不可忽略，闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡泡并不闪亮，而是渐渐变暗，选项A正确，B错误；同理，乙电路中的线圈L、灯泡和定值电阻R也组成闭合回路，回路中的电流从断开开关S前通过线圈L的电流大小开始逐渐变小到零，如果断开开关S前通过线圈L的电流小于通过灯泡的电流，灯泡将逐渐变暗，反之，如果通过线圈L的电流大于通过灯泡的电流，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗，所以选项CD均有可能。本题答案为ACD。
点评：本题主要考查灯泡是否闪亮的问题，对于这个问题，我们要清楚以下几点：首先，灯泡闪亮发生在断电自感现象中；其次，这里的灯泡指的是与线圈并联的那个支路上的灯泡，如乙电路中灯泡；第三，也是最关键的一点是，在断电自感现象中，灯泡是否要闪亮取决于断电前后流过灯泡的电流大小的变化，如果断电后流过灯泡的电流大于断电前，则会闪亮，否则不闪亮。
注意：断电前后，流过乙电路中灯泡的电流方向相反。
备考必知：（1）自感现象是由于流过线圈的电流发生变化而产生的一种特殊的电磁感应现象，自感现象的规律都符合电磁感应现象的一般规律，线圈中产生的感应电动势叫做自感电动势；自感电动势总是阻碍原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用，当电流增大时，自感电动势的方向与电流方向相反，当电流减小时，自感电动势的方向与电流方向相同。
（2）通电自感和断电自感：含有线圈的电路，在开关闭合和断开时，通过线圈的电流都会发生变化，线圈中会产生阻碍电流变化的自感电动势，我们把开关闭合时的自感现象称为通电自感；把断开开关时的自感现象称为断电自感。
（3）线圈的自感只是阻碍电流的变化，使电流从初态到末态经历一段时间，而不是阻止电流变化，当电路稳定后，线圈的自感作用消失，线圈就相当于一根导线或者一个电阻（线圈的阻值不能忽略时），最终的电流值按照恒定电流相关知识计算。
（4）在断电自感现象中，灯泡是否要闪亮取决于断电前后流过灯泡的电流大小的变化，如果断电后流过灯泡的电流大于断电前，则会闪亮，否则不闪亮。
预测题1 （湖南省隆回县万和实验学校2012届高三第五次月考）如图所示，L1、L2、然后恢复到原来大小，所以L3闪亮一下后恢复原来的亮度。综上分析，选项D正确。本题答案为D。
预测题2 （湖北省天门、仙桃、潜江2012届高三第一学期期末考试理综卷）如图所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，设实验过程中灯泡均没有损坏，则 （ ）
A．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮；S断开瞬间，LA、LB立即熄灭
B．S闭合瞬间，LA很亮，LB逐渐亮；S断开瞬间，LA逐渐熄灭，LB立即熄灭
C．S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA熄灭，LB亮度不变；S断开瞬间，LA亮一下才熄灭，LB立即熄灭
D．S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后A逐渐变暗到熄灭，B变得更亮；S断开瞬间，A亮一下才熄灭，B立即熄灭
预测题3 （江苏省南通市启东中学2012届高三月考）如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则（ ）
势，已知当开关S由断开变为闭合时，L中电流方向为c到d，所以c点电势低于d点电势，B灯逐渐熄灭；电容器放电，A灯有电流通过，方向由b到a；所以选项D正确。
高频考点42 交变电流的产生、图象和四值
典例1 （江苏省南京市、盐城市2012届高三第一次模拟考试试卷）一种早期发电机原理示意图，如图所示，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，线圈圆心为O点。在磁极绕转轴匀速转动的过程中，当磁极与O点在同一条直线上时，穿过线圈的（ ）
A.磁通量最大，磁通量变化率最大 B.磁通量最大，磁通量变化率最小
C.磁通量最小，磁通量变化率最大 D.磁通量最小，磁通量变化率最小
解析：根据两磁极周围磁感线的分布情况可知，此时穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率最小（为零），选项B正确。本题答案为B。
点评：本题考查交流发电机的工作原理，题图所示位置，虽然穿过线圈的磁通量最大，但是磁通量的变化率却最小为零。
典例2 （福建省厦门市2012届高三上学期期末质量检查）一单相交流发电机的输出两端的交流电压表的示数为2200V
解析：根据图象，Um=220V，T=0.02s，所以，频率f=1/T=50Hz，有效值U有=Um/=220V，选项AB错误；在t=0.01s时，交变电压的瞬时值最大，穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，选项C正确；电压表测量副线圈两端交流电压的有效值，其示数为n2U有/n1=22V，选项D错误。本题答案为C。
点评：本题考查交变电流的图象，根据图象可以直接得到交变电流的最大值和周期，可以间接计算出有效值和频率，根据图象，还可以得到一些隐含信息，如由感应电动势或感应电流的数值确定线圈所在的位置；由感应电动势或感应电流的变化规律确定线圈中磁通量、磁通量变化率的变化情况：当感应电动势或感应电流达到最大值时，线圈中的磁通量变化率最大（即Φ与t关系图线的斜率最大），线圈处于与磁感线平行的位置，此时线圈的磁通量为零；当感应电动势或感应电流达到最小值时（等于零），线圈中的磁通量变化率最小（即Φ与t关系图线的斜率最小），线圈处于中性面的位置，此时线圈的磁通量最大。
备考必知：（1）交流发电机的发电原理：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动时，线圈中便会产生正弦式交流电，这与转轴的位置或者线圈的形状无关，即转轴不一定是对称轴，线圈也不一定是矩形线圈。（2）中性面：指的是与磁感线垂直的平面。可见，当线圈处在中性面位置时，虽然穿过线圈的磁通量最大，但线圈中的感应电动势为零。（3）交变电流的瞬时表达式：交流电瞬时表达式的形式与开始计时时线圈的初位置有关，若从中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为：e=Emsinωt；若从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，瞬时表达式为e=Emsin（ωt+）或e=Emcosωt。（4）交流电的最大值：Em=NBSω，其中N为线圈的匝数，B为匀强磁场的场强，S为线圈的面积（注意S与线圈形状无关），ω为线圈在匀强磁场中转动的角速度。（5）交流电的有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的，即让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，这一交流电流的有效值就跟这个直流电流相等。只有正弦（或余弦）交流电的有效值与最大值之间才有，，。若不是完整的正弦（或余弦）交流电，则必须利用有效值的定义重新计算。（6）交流电四值的应用：计算线圈某时刻的受力情况用瞬时值；讨论电容器的击穿电压，即电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值；计算与电流的热效应有关的量（如计算热量、功、功率以及确定保险丝的熔断电流等）用有效值，电流表、电压表和功率表等电工仪器的示数和各种电器设备“铭牌”上所标的电压、电流值均指有效值，我们平时所提到的交变电流的数值，如我国民用交变电流照明电压220V和动力电压380V等都是指有效值；计算通过电路横截面的电荷量要用平均值：。
预测题1 （山东省莱芜市2012届高三上学期期末检测、山西省2012届高考考前适应性训练预演预练考试）如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ）
A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.线圈先后两次转速之比为3∶2
C.交流电a的瞬时值为u=10sin5πt V D.交流电b电压的最大值为V
1.BCD 解析：在图中t=0时刻，u=0，说明线框处在中性面，穿过线圈的磁通量最大，而磁通量的变化率为零，选项A错误；根据图象可知，线圈先后两次转动的周期之比为2∶3，又n=1/T，所以转速之比为3∶2，选项B正确；交流电a的最大值为10V，周期为0.4s，理想变压器原线圈相连，副线圈线接入一只“220V，60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10A，下列说法正确的是（ ）
A．在图示位置线框中产生的感应电动势最大
B．线框中产生交变电压的有效值为V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22
D．允许变压器输出的最大功率为5000W
2.C 解析：在图示位置穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，所以线框中产生的感应电动势最小，选项A错误；线框中产生交变电压的最大值em=NBSω=50××0.5×100V=V，有效值为U1=em/=250V，选项B错误；副线圈的输出电压等于灯泡 C.外力做功平均功率
D.从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e=NBSωsinωt
3.BC 解析：Q=，选项A错误，B正确；外力做功平均功率等于电路消耗的电功率，即P=U有2/（R+r）=，选项C正确；从图示位置开始计时，t=0时，e=em=NBSω，所以感应电动势随时间按余弦规律变化，即e=NBSωcosωt，选项D错误。本题答案为BC。
高频考点43 变压器的动态分析问题
典例1 （广东省深圳高级中学2012届高三上学期期末试题）如图所示，有一理想变压器，原线圈接在电压一定的正弦交流电源上，副线圈电路中接入三个电阻R1、R2、R3，各功率随负载变化而变化。解题的关键是要明确变量之间的相互制约关系。
输入电压决定输出电压，当开关S闭合时，输入电压U入不变，所以输出电压U出也不变，电压表V1示数不变，选项A错误；当开关S闭合时，输出电路的总电阻变小，而输出电压U出不变，所以输出电流I出变大，输入电流I入=n2I出/n1也变大，故电流表A1和A2示数均变大，选项CD错误；输出电流I出变大时，而输出电压U出不变时，电阻R2两端的电压U2=U出-I出R1变小，所以选项C正确。
本题答案为B。
点评：主要考查部分电路欧姆定律和变压器关系的综合应用。当电路中的一部分电阻发生变化时，必将引起电路中各处的电流和电压随之发生变化，判断这类问题，首先分清变量和不变量，抓住不变量是永恒的解题思路和策略；然后分析阻值的变化，根据局部变化判断电路中总电流变化，再由此分析对其他各部分电路的影响。研究过程中要交替运用欧姆定律和串并联电路的性质和特点，结合变压器的中的电流、电压与匝数比关系，特别是要抓住变压器动态变化中的决定关系，如P2决定P1，I2决定I1，U1决定U2，找到表达式进行分析判定。
典例2 （江西省九江市2012届高三第一次模拟考试）如图所示是一个理想变压器的示意图，S为单刀双掷并关，P是滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的交变电压，同理分析，可知选项B正确；若U1不变，S置于b处，将P向上滑动，那么输出电压U2=n2U1/n1不变，而副线圈电路的总电阻增大，所以输出电流I2将减小，I1=n2I2/n1也减小，选项C正确；若P的位置不变，S置于a处，将U1增大，那么输出电压、输出电流都增大，输入电流I1也增大，选项D错误。本题答案为BC。
点评：变压器的动态变化问题主要有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈电压、电流、功率随匝数比变化而变化；二是匝数比不变，原副线圈电压、电流、功率随负载变化而变化。不论是哪一种，都要注意：（1）根据题意弄清不变量和变量，特别是要抓住不变量；（2）弄清变压器动态变化中的决定关系，即P2决定P1，I2决定I1，U1决定U2：。
备考必知：（1）变压器的工作原理：线圈的互感现象或者说成是电磁感应现象或者是法拉第电磁感应定律。（2）电压关系：或者或者（多个副线圈时），即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。（3）电流关系：根据P入=P出可求出，或者n1I1=n2I2或者n1I1=n2I2+n3I3+n4I4+n5I5+…（有多个副线圈时）。（4）功率关系：P入＝P出，即I1U1＝I2U2（一个副线圈）或者I1U1＝I2U2+I3U3+I4U4+…（多个副线圈）。（5）各物理量之间的制约关系：输入电压U1决定输出电压U2；输出功率P出决定输入功率P入；输出电流I2决定输入电流I1。
预测题1 （湖北省八市2012届高三3月联考试卷理综卷、北京市海淀区2012届高三第一学期期末考试物理试题、浙江省五校2012届高三下期初联考理综试题）如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=6∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变， B正确；输出电压的最大值不变，而频率加倍后，定值电阻R的阻值不变，电感线圈L的感抗增加，电容器C的容抗减小，所以流过灯泡Ⅰ的电流不变，亮度不变，流过灯泡Ⅱ的电流减小，亮度变暗，而流过灯泡Ⅲ的电流增大，亮度变亮，选项C错误，D正确。本题答案为BD。
预测题2 （山东省德州市2012届高三上学期期末考试试题）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比nl∶n2=4∶l，原线圈接图乙所示的正弦交流电，副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻RT（阻值随温度的升高而减小）及报警器P组成闭合电路，回路中电流增加到一定值时报警器P将发出警报声。则以下判断正确的是（ ）
A. 变压器副线圈中交流电压u的表达式u=9sin100πt V
B．电压表示数为9V
C．RT处温度升高到一定值时，报警器P将会发出警报声
D．RT处温度升高时，变压器的输入功率变小
2.AC 解析：根据图乙可知，输入交流电的最大值为36V，周期T=0.02s，所以ω=2π/T=100π，输入交流电压的瞬时值为u1=36sin100πt V，那么变压器副线圈中交流电压u的表达式u2=u1=9sin100πt V，所以选项A正确；考虑到报警器P也有电阻，所 C．Q不动，将P沿逆时针方向移动，变压器的输入功率变大
D．P、Q都不动，断开开关S，L1将变暗
3.C 解析：P不动，只将Q向右移动时，输出电压U出不变，输出电路的总电阻R出增大，所以输出功率P出=U出2/R出减小，变压器的输入功率P入=P出也减小，选项A错误；P不动，只将Q向左移动时，输出电压U出不变，输出电路的总电阻R出变小，输出电流I出=U出/R出变大，流过两灯的电流均变大，两灯均变亮，选项B错误；Q不动，只将P沿逆时针方向移动时，相当于原线圈匝数不变，增大副线圈匝数，所以，变压器的输出电压变大，所以输出功率P出=U出2/R出变大，输入功率P入=P出也变大，选项C正确；若P、Q都不动，