第四板块 层级Ⅱ微专题Ⅱ-2 电路与电磁感应中的STSE问题（课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

微专题 Ⅱ－2 电路与电磁感应中的 STSE问题 01 02 目 录 创新应用(一)　与生产、生活实际相结合 创新应用(二)　与体育运动、娱乐活动相结合 03 创新应用(三)　与科技创新、前沿理论相结合 2 01 创新应用(一)　与生产、生活 实际相结合 电路与电磁感应知识与生产、生活实际联系相对密切，高考命题中与此相关的试题也较多，有选择题，也有计算题，试题难度也大小不一。 [典例]　如图甲所示，是一种手压式环保节能手电筒的结构示意图。使用时，迅速按压手柄，灯泡(可视为纯电阻)就能发光，这种不需要干电池的手电筒的工作原理是利用电磁感应现象。其转动装置和齿轮传动装置的简化原理图如图乙、丙所示。假设图乙中的转动装置由金属内圈和金属外圈构成，内、外圈之间接有一根沿半径方向的金属条ab，灯泡通过电刷分别跟内外线圈相连接(图乙中未画出)。整个转动装置固定在转动轴上，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面(纸面)向里。图丙中的齿轮传动装置中A齿轮固定在转动装置的转动轴上，B、C齿轮同心固定，C轮边缘与手柄相啮合，A、B齿轮边缘相啮合，手柄重力忽略不计(　 ) A．向下压手柄时，齿轮C逆时针转动 B．转动装置中的A齿轮逆时针转动时，电流由a流向b C．手柄向下和向上运动时流过ab杆的电流方向相同 D．流过灯泡的电流大小与手柄向下压的速度大小成正比 [审题建模] 本题以手压式环保节能手电筒利用电磁感应现象发电为背景，通过把实物图简化为示意图为重要的解题信息。 (1)通过转动装置发电，其模型为金属条在磁场中转动产生感应电动势。 (2)构建电路结构，金属条为电源，电源与灯泡串联。 [答案]　D [应用体验] 1．(2023·四川乐山模拟)某同学设 想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应 急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部 安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯 井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在 电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害。当轿厢坠落到图示位置时，关于该装置，以下说法正确的是(　 ) A．从下往上看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向 B．从下往上看，金属线圈B中的感应电流沿顺时针方向 C．金属线圈B对轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用 D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 答案：D 解析：当电梯坠落至如题图位置时，闭合金属线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从下往上看是顺时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从下往上看是逆时针方向，故A、B错误；结合A的分析可知，当电梯坠落至如题图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C错误；闭合线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故D正确。 答案：AD　 3．如图为某人设计的电吹风电路的示意图，a、b、c、d为四个固定触点，可动的扇形金属触片P可同时接触两个相邻触点。触片P处于不同位置时，电吹风可以处于停机、吹热风、吹自然风三种状态。n1和n2分别是理想变压器原线圈和副线圈的匝数。该电吹风正常工作时各项参数如表所示。不考虑小风扇的机械摩擦损耗及温度对电阻的影响。 (1)吹自然风时，触片P应接触哪两个触点？求出变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2。 (2)求吹热风时电热丝中的电流。 (3)求小风扇的内阻。 吹热风时电吹风输入功率P1 500 W 吹自然风时电吹风输入功率P2 60 W 小风扇额定电压U 60 V 小风扇输出机械功率P3 52 W 解析：(1)电吹风处于吹自然风工作状态时，电路中只有带动小风扇的电动机工作，故触片P应与触点b、c接触。 设原线圈输入电压为U0，则变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U0∶U＝220 V∶60 V＝11∶3。 答案：(1)应接触b、c触点　11∶3　(2)2 A (3)8 Ω 02 创新应用(二)　与体育运动、 娱乐活动相结合 在服务人类美好生活的当下，一些新型的科技玩具、文娱活动用品不断走进人们的生活，这类素材也成为命题人命制应用创新类题目的首选。 [典例]　如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续闪烁发光。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化，如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角。在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下的磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连(假设LED灯电阻恒为r)。其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。 (1)在辐条OP转过60°的过程中，求通过LED灯的电流； (2)求圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能。 [审题建