高考物理二轮总复习讲义教案：直流电路与交流电路.docx

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1、增大减小E 减小 减小 增大Rr增大增大减小高考物理二轮总复习讲义：直流电路与交流电路知识结构考题一直流电路的分析1.明确 1 个定律、2 个关系E(1)闭合电路的欧姆定律：I .Rr(2) 路端电压与电流的关系：UEIr.(3) 路端电压与负载的关系R 1UIR E E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小. Rr r1R2.直流电路动态分析的 3 种常用方法方法 1：程序法R I 局 总U I rU EU 确定 U 、I 内 总 外 内 支 支方法 2：结论法“串反并同”“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电 功率都将减小(增大).

2、“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电 功率都将增大(减小).方法 3：极限法10.2I 0.1因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使 电阻最大或电阻为零去讨论.例 1 如图 1 所示，图甲中 M 为一电动机，当滑动变阻器 R 的触头从一端滑到另一端的过 程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示.已知电流表读数在 0.2 A 以下 时，电动机没有发生转动.不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是( )图 1A. 电路中电源电动势为 3.4 VB. 变阻器的触头向右滑动时，V 读数逐渐减小2C. 此

3、电路中，电动机的最大输出功率为 0.9 WD. 变阻器的最大阻值为 30 解析 由题图甲知，电压表 V 测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，2所以最上面的图线表示 V 的电压与电流的关系，此图线斜率的绝对值大小等于电源的内阻，23.43.0为 r 2 .当电流 I0.1 A 时，U3.4 V，则电源的电动势 EUIr3.4 V0.12 V3.6 V，故 A 错误；变阻器的触头向右滑动时，R 阻值变大，总电流减小，内电压0.80.4减小，路端电压即为 V 读数逐渐增大，故 B 错误；由题图乙可知，电动机的电阻 r 2 M 0.14 .当 I0.3 A 时，U3 V，电动机的输入功

4、率最大，最大输入功率为 PUI30.3 W 0.9 W ，则最大输出功率一定小于 0.9 W ，故 C 错误；当 I0.1 A 时，电路中电流最小，E 3.6变阻器的电阻为最大值，所以 R rr ( 24) 30 ，故 D 正确.M答案 D变式训练1. 阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E(内阻可忽略)连接成如图 2 所示电路.开关 S 断 开且电流稳定时，C 所带的电荷量为 Q ；闭合开关 S，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为1Q .Q 与 Q 的比值为( )2 1 2211总图 22 1 3 2A. B. C. D.5 2 5 3答案 C解析 S 断开时等效电路图如图甲所示.E 2

5、 1 1电容器两端电压为 U R E；1 2 3 2 5R R3S 闭合时等效电路图如图乙所示.E 1 1电容器两端电压为 U R E，2 1 2 3R R2Q U 3由 QCU 得 ，故选项 C 正确. Q U 52 2甲乙2. 如图 3 所示的电路中，电源电动势为 12 V，内阻为 2 ，四个电阻的阻值已在图中标出， 闭合开关 S，下列说法正确的有( )图 3A. 路端电压为 10 VB. 电源的总功率为 10 WC. a、b 间电压的大小为 5 VD. a、b 间用导线连接后，电路的总电流为 1 A答案 AC2020 E解析 外电路的总电阻 R 10 ，总电流 I 1 A，则路端电压 U

6、IR102020 RrV，A 对；电源的总功率 P EI12 W，B 错；a、b 间电压大小为 U 0.515 V0.55ab3t515V 5 V，C 对；a、b 间用导线连接后，外电路的总电阻为 R2 7.5 ，电515E路中的总电流 I 1.26 A，D 错误.Rr考题二交变电流的产生及描述1.线圈通过中性面时的特点(1) 穿过线圈的磁通量最大；(2) 线圈中的感应电动势为零；(3) 线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次.2.交变电流“四值”的应用(1)最大值：E nBS，分析电容器的耐压值；m(2)瞬时值：EE sin t(由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的

7、受力m情况；(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；(4)平均值：En ，计算通过电路截面的电荷量.例 2 图 4 甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为 B 的匀强 磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴 OO(OO沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流 环和电刷与电阻 R10 连接，与电阻 R 并联的交流电压表为理想电压表，示数为 10 V.图 乙是矩形线圈中磁通量 随时间 t 变化的图象.则( )图 4A. 此交流发电机的电动势平均值为 10 2 VB. t0.02 s 时 R 两端的电压瞬时值为零C. R 两端的电压 u 随时间 t 变化的

8、规律是u10 2cos (100t) VD.当 ab 边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上解析 矩形线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，产生正弦交流电，外电阻R10 ，电42R 622压表示数 10 V，说明Em210 V 即 E 10 2 V.根据题图乙 t0 时磁通量等于 0 可判断 t0 m时 R 两端的电压最大，所以 R 两端的电压随时间变化的规律为 u10 2cos t 10 2 cos(100t) V，选项 C 对.t0.02 s 代入电动势的表达式，此刻 u10 2 V，选项 B 错.根据 楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当 ab 边速度方向向上时，它所受安培力的

9、 方向向下，选项 D 错.电动势平均值为磁通量和时间的比值，而该比值最大为 E 10 2 V，m所以平均值一定比 E 10 2 V 小，选项 A 错.m答案 C变式训练3.如图 5 所示，单匝矩形闭合导线框 abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为 S， 电阻为 R.线框绕与 cd 边重合的竖直固定转轴以角速度 从中性面开始匀速转动，线框转过 时的感应电流为 I，下列说法正确的是( )6图 5A.线框中感应电流的有效值为 2I2IRB.线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 2IC.从中性面开始转过 的过程中，通过导线横截面的电荷量为2 8I RD.线框转一周的过程中，产生的热量为

10、答案 BCnBS 解析 由 E nBS，中性面开始计时，则电流 i sin t，当 t 时电流为 I，则 I mnBS nBS nBS 2I ，则 2I ；由 2I 为电流的最大值，则线框中感应电流的有效值为 22R R R 22RII，故 A 错误；转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 BS .因 n1，则 B 正确；中性n BS BS 2I面开始转过 的过程中，通过导线横截面的电荷量为 t ，则 C 正确；电流的有效值 2 tR R 2 4RI为 2I，则 Q( 2I) R ，则 D 错误. 4.如图 6 甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转5TTm1

11、11 2动，转速与风速成正比.某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则( )图 6A. 电流的表达式为 i0.6sin (10t) AB. 磁铁的转速为 10 r/sC. 风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin (10t) AD. 风速加倍时线圈中电流的有效值为 1.2 A答案 A2解析 通过题图乙可知电流的最大值为 0.6 A，周期 T0.2 s，故 10 rad/s，故电流1的表达式为 i0.6sin (10t) A，故 A 正确；电流的周期为 T0.2 s，故磁体的转速为 n 5 r/s，故 B 错误；风速加倍时，角速度加倍，根据 E nBS 可知产生的感应电动势加倍，m形成的

12、感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为 i1.2sin (20t) A，故 C 错误；根据分析，形成的感应电流 I 1.2 A，故有效值为 ImI23 25A，故 D 错误.考题三变压器及远距离输电1.理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P P入 出.U n(2)电压关系： .U n2 2若 n n ，为降压变压器；若 n n ，为升压变压器. 1 2 1 2I n(3)电流关系：只有一个副线圈时， ；I n2 1有多个副线圈时，U I U I U I U I .1 1 2 2 3 3 n n2.原、副线圈中各量的因果关系(1)电压关系：U 决定 U .1 2(2)电流关系：I 决定 I

13、.2 1(3)功率关系：P 决定 P出 入.61121212223.输电过程的电压关系4.输电过程功率的关系例 3一含有理想变压器的电路如图 7 所示，图中电阻 R 、R 和 R 的阻值分别为 3 、1 1 2 3和 4 ， 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定.当开关 S 断开 时，电流表的示数为 I；当 S 闭合时，电流表的示数为 4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )图 7A.2 B.3 C.4 D.5思维规范流程设变压器原、副线圈匝数比为 kS 断开S 闭合UU I R U kU Uk 5I3I U kI (RR )2 2 3即：k 5I3Ik 4I12I得 k

14、3变式训练UU 4I R 1U kU 1 2U k4I R 2 2Uk 4I12I 5. 如图 8 所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正 确的是( )71 12222221 112图 8A.当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R 消耗的功率变大1B. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大C. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A 示数变大1D.若闭合开关 S，则电流表 A 示数变大，A 示数变大1 2答案 B解析 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端 电压不变，副线圈中的电流减

15、小，则 R 消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数1变大，选项 A 错误，B 正确；当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，副线圈中的电流减 小，则原线圈中的电流也减小，电流表 A 示数变小，选项 C 错误；若闭合开关 S，副线圈1电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R 两端电压变大，R 两端电压减小，电流表 A1 2 2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表 A 示数变大，选项 D 错误.16.如图 9 所示，理想变压器副线圈 1、2 之间的匝数是总匝数的一半，二极管 D 具有单向导 电性(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，R 是可变电阻，K 是单刀双掷开关，原线圈接在 电压不变的正

16、弦交流电源上.下列说法正确的是( )图 9A. 若 R 阻值不变，当 K 分别接 1 和 2 时，电压表读数之比为 21B. 若 R 阻值不变，当 K 分别接 1 和 2 时，电压表读数之比为 21C. 若 K 分别接 1 和 2 时，R 消耗功率相等，则 R 阻值之比为 21D. 若 K 分别接 1 和 2 时，R 消耗功率相等，则 R 阻值之比为 21答案 BC解析 设原线圈与副线圈的匝数分别为 n 、n ，原线圈输入电压为 U ，副线圈两端电压为1 2 1n U nU ，当 K 接 2 时： ，此时电压表示数与副线圈两端的电压相等，即 U U U ， 2 n U 2 22 2n 12 2

17、2 12U n U U T U 功率为 P ；若 K 与 1 相连，则 ，此时电压表的示数为 U ，则 T，2 R n U 2 R 2 R2 2 128222 121n U U 得 U ，此时的功率为：P .由上分析知：电压表的示数之比为 21，电阻 2n1 R1值之比为 21，B、C 对.7.如图 10 所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降 压给用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表).设发 电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用 R 表示，变阻器 R 相当于用户用电器的总电阻.0当用电器增加时，相当于 R 变小，则当用电进

18、入高峰时( )图 10A.电压表 V 、V 的读数均不变，电流表 A 、A 的读数均增大1 2 1 2B.电压表 V 、V 的读数均减小，电流表 A 的读数也减小3 4 3C.电压表 V 、V 的读数之差与电流表 A 的读数的比值不变2 3 2D.发电厂的输出功率增大答案 ACD解析 电压表 V 、V 的读数均不变，因为输入电压和匝数都不变，用电高峰期，电阻减小，1 2电流增大，根据电流与匝数成反比知电流都增大，故 A 正确；输电线上的电压损失增大， 故电压表 V 、V 的读数均减小，电流表 A 的读数增大，电流表 A 的读数增大，故 B 错误；3 4 2 3电压表 V 、V 的读数之差与电流

19、表 A 的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，变压器的 2 3 2输入功率等于输出功率，都增大，故 C、D 正确.专题规范练1.(多选) 如图 1，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和 b.当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )图 1A. 原、副线圈匝数比为 91B. 原、副线圈匝数比为 19C. 此时 a 和 b 的电功率之比为 91 D.此时 a 和 b 的电功率之比为 19 答案 AD911 11 212内1 1解析 设灯泡的额定电压为 U ，两灯泡均能正常发光，所以原线圈输出端电压为 U 9U ，0 1 0 U 9 n

20、U 9 I n副线圈两端电压为 U U ，故 ， ，A 正确，B 错误；根据公式 可得，2 0 U 1 n U 1 I n2 2 2 2 1I 1 ，由于灯泡两端的电压相等，所以根据公式 PUI 可得，灯泡 a 和 b 的电功率之比为 I 9219，C 错误，D 正确.2.(多选)如图 2 所示，A 为巨磁电阻，当它周围的磁场增强时，其阻值增大；C 为电容器.当 有磁铁靠近 A 时，下列说法正确的有( )图 2A. 电流表的示数减小B. 电容器 C 的电荷量增大C. 电压表的示数变小D. 电源内部消耗的功率变大答案 AB解析 当有磁铁靠近 A 时，它周围的磁场增强，其阻值增大，则外电路电阻变大

21、，干路电 流减小，电流表的示数减小，选项 A 正确；电源内阻上的电压减小，故路端电压变大，则 电压表的示数变大，选项 C 错误；根据 QCU 可知，电容器 C 的电荷量增大，选项 B 正确；根据 P Ir 可知，I 减小，则电源内部消耗的功率变小，选项 D 错误，故选 A、B.3. 一自耦变压器如图 3 所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在 a、b 间作为原线圈. 通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、d 间作为副线圈，在 a、b 间输入电压为 U 的交1变电流时，c、d 间的输出电压为 U ，在将滑动触头从 M 点顺时针转到 N 点的过程中( )2A.U U ，U 降低2 1 2C.U

22、 U ，U 升高 2 1 2D.U n 知 U U ；滑动触头从 M 点顺时针旋转至 N 点过程，n 减小，则U n 1 2 2 1 22 2U 降低，C 项正确.21021 m22 m12 222 2m 1 12 m122 21 2 221 24.图 4 为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线圈匝数分 别为 n 、n .在 T 的原线圈两端接入一电压 uU sin t 的交流电源，若输送电功率为 P，输1 2 m电线的总电阻为 2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )n UA.( )n 4r2n PC.4( ) ( ) r n U2 m图 4n

23、 UB.( )n 4r1n P D.4( ) ( ) rn U1 m答案 CU U n n U解析 输入电压为：U ，由 得：U ，又由 PI U ，输电线上损失的电功2 U2 n2 2n1率为：Pn PI 2r4( ) ( ) r，C r 2 n U2 m对.5.(多选) 如图 5(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为 41，R 为阻值随温度升高而T减小的热敏电阻，R 为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表.原线圈所接电压 u 随1时间 t 按正弦规律变化，如图(b)所示.下列说法正确的是( )图 5A. 变压器输入、输出功率之比为 41B. 变压器原、副线圈中的电流之比为 14C.

24、 u 随 t 变化的规律为 u51sin (50t) VD. 若热敏电阻 R 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大T答案 BD解析 由题意知，变压器是理想变压器，故变压器输入、输出功率之比为 11，故选项 AI n 1错误；变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，即 ，故选项 B 正确；由题I n 42 1图(b)可知交流电压最大值 U 51 V，周期 T0.02 s，可由周期求出角速度的值为 100mrad/s，则可得交流电压 u 的表达式 u51sin (100 t) V ，故选项 C 错误；R 处温度升高时，T阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项 D 正确.6

25、.(多选)在如图 6 所示的电路中，电表均为理想电表，闭合开关 S，将滑动变阻器滑片 P 向 左移动一段距离后，下列结论正确的是( )11R图 6A. 灯泡 L 变亮B. 电压表读数变大C. 电容器 C 上电荷量减少D. 电流表读数变小答案 BD解析 滑动变阻器的滑片 P 向左移动，变阻器 R 接入回路的电阻增加，回路中的总阻值增 E大.由 I 知，回路中的电流减小，灯泡 L 变暗，电流表的示数变小，A 错，D 对；由 U 总EIr 知，电流减小，路端电压增大，电压表的示数增大，B 对；由 U EI(rr )，知R LR 两端的电压增大，电容器 C 上的电荷量增加，C 错.7.(多选) 如图

26、7 所示电路中，电源内阻忽略不计.闭合开关，电压表示数为 U，电流表示数 为 I；在滑动变阻器 R 的滑片 P 由 a 端滑到 b 端的过程中( )1图 7A. U 先变大后变小B. I 先变小后变大C. U 与 I 比值先变大后变小D. U 变化量与 I 变化量比值等于 R3答案 BC解析 据题意，由于电源内阻不计，电压表的示数总是不变，故选项 A 错误；滑片滑动过 程中，电阻 R 的阻值先增大后减小，电压不变，所以电流表示数先减小后增大，故选项B、1C 正确；由于电压表示数没有变化，故选项 D 错误.8.(多选)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图 8 为汽车启动原理图，在打开车灯的情况

27、下，电动机未启动时电流表读数为 10 A；电动机启动时电流表读数为 58 A.若电源电动势为 12.5 V，内阻为 0.05 ，电动机内阻为 0.02 ，电流表内阻不计，则电动机启动时( )12外1I 10外22 T2m2m图 8A. 车灯的电压为 9.6 VB. 通过电动机的电流为 48 AC. 电动机的功率为 50 WD. 电动机输出的机械功率为 430 W答案 AD解析 当电动机未启动时，此时 U EI r12.5 V100.05 V12 V外 1 1U 12则车灯的电阻为：R 1.2 1当电动机启动后：U EI r12.5 V 580.05 V 9.6 V ，由于电动机和车灯并联，故外

28、 2 2U车灯的电压为 9.6 V，即选项 A 正确；则此时通过车灯的电流为 I 8 A，故通过电灯 1 R动机的电流为 I 58 A8 A50 A，故选项 B 错误；此时电动机的功率为：PI U 机 机 外 2509.6 W480 W，故选项 C 错误；此时电动机输出的机械功率为：P PI r 430 W，出 机 机故选项 D 正确.9.如图 9 所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为 T，转轴 O O 垂直1 2于磁场方向，线圈电阻为 2 .从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过 60时的感 应电流为 1 A.下列说法正确的是( )图 9A. 线圈消耗的电功率为 1

29、WB. 线圈中感应电流的有效值为 2 A2C.任意时刻线圈中的感应电动势为 e2 2cos tT2T 2D.任意时刻穿过线圈的磁通量为 sin t答案 D解析 从垂直中性面开始其瞬时表达式为 iI cos ，则电流的最大值为：I m mi2 A；cos 线圈消耗的电功率为：PI r(2 II ) r4 W，故 A 错误；有效值为：I 2 A，故 B 2 213T TTT T1 1错误；感应电动势的最大值为：E I r22 V4 V；任意时刻线圈中的感应电动势为：m meE cosm2 2 2t4cos t.故 C 错误；任意时刻穿过线圈的磁通量为： sin t；根据公m2 2T 2T 2式 E

30、 NBSN 可得： ，故 sin t，故 D 正确.m m m10.如图 10 所示，矩形闭合导线框 ABCD 处于可视为水平方向的匀强磁场中，线框绕垂直于 磁场的轴 OO匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接有一只“11 V,33 W”的灯 泡.当灯泡正常发光时，变压器输入电压 u33 2cos (10t) V.下列说法正确的是( )图 10A. 图示位置可能是计时起点B. 图示位置线框中产生的磁通量变化率最小C. 变压器原、副线圈匝数之比为 3 21D. 通过电流表 A 的电流为 2 A答案 B解析 根据瞬时值表达式可知，线框转动的计时起点是线框平面与磁感线平行的位置，不是 图示的位

31、置，选项 A 错误；图示位置线框中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，选项 BU n正确；变压器原线圈的电压有效值为 33 V，副线圈电压为 11 V，根据 ，则变压器原、U n2 2副线圈匝数之比为 31，选项 C 错误；根据输出功率与输入功率相等可知，通过电流表 A P 33的电流为 I A1 A，选项 D 错误.U 33111.(多选)如图 11 所示，图线表示某电池组的输出电压电流关系，图线表示其输出功 率电流关系.根据图线可以求出( )图 11A. 电源电动势B. 电源内阻C. 电池组的输出电压为 45 V 时输出功率为 100 W14I 51 1U n221R1D.电池组的输出功率为

32、 120 W 时，电路消耗的总功率为 200 W答案 ABD解析 UI 图线与 U 轴交点表示电路处于断路状态，则电源的电动势 EU50 V.电源的U 5025内阻等于图线斜率绝对值大小，则有 r| | 5 ，故 A、B 正确；电池组的输5 V出电压为 45 V 时，内电压为 5 V ，故电流为 1 A ，故输出功率为：PUI45 V 1 A5 45 W，故 C 错误；电池组的输出功率为 120 W 时，由 PI 图线读出电流 I4 A，故电路 消耗的总功率为 PEI50 V4 A200 W，故 D 正确.12.如图 12 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比 n n 15，原线圈接 u 110

33、sin (100t)1 2 1V 的交流电，电阻 R R 25 ，D 为理想二极管，则( )1 2图 12A.通过电阻 R 的电流为 2 A1B. 二极管的反向耐压值应大于 550 VC. 原线圈的输入功率为 200 W15D.通过原线圈的电流为 A11答案 BU n解析 由原线圈接 u 110sin 100t V 与原、副线圈的匝数比 n n 15，根据 可1 1 22 25 110 U知，副线圈的电压为 U V275 2 V，通过电阻 R 的电流为 I 11 2 A，1 2 R1故 A 错误；变压器副线圈电压最大值为 U 2U 550 V，故二极管的反向耐压值应大于2m 2550 V，选项 B 正确；R 消耗的功率为 P U I 6 050 W，故原线圈消耗的功率大于 6 0501 R1 2 R1nW，选项 C 错误；通过电阻 R 的电流为 I 11 2 A，则通过原线圈的电流应该大于 I1 R1 n21I 55 2 A，选项 D 错误. R115