2020版高考物理大二轮培优通用版课件：专题五　第13讲　直流电路和交流电路 .pptx

专 题 五 电 路 与 电 磁 感 应 高考试题统计与命题预测 第 1 3 讲 直 流 电 路 和 交 流 电 路 123 1.(2016全国卷)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可 忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时,C所带的电 荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。Q1与 Q2的比值为( ) 123 答案:C 123 2.(2018全国卷)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生 的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的 热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则 Q方Q正等于( ) 123 答案:D 123 3.(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1 、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ,A为理想交流电流表,U为 正弦交流电源,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( ) A.2B.3C.4D.5 123 答案:B 考点1考点2考点3 直流电路的分析与计算 例1(多选)(2018山东二模)如图所示的电路中,电源电动势为E,内 阻为r,开关S闭合后,平行板电容器中的带电液滴M处于静止状态, 电流表和电压表均为理想电表,则( ) A.带电液滴M一定带正电 B.R4的滑片向上端移动时,电流表示数减小,电压表示数增大 C.若仅将电容器下极板稍微向上平移,带电液滴M将向上极板运 动 D.若将开关S断开,带电液滴M将向下极板运动 考点1考点2考点3 审题 考点1考点2考点3 解析:电容器的上极板带正电,板间电场强度方向向下,带电液滴 M处于平衡状态,则知受到的电场力向上,带电液滴M带负电,故A错 误。R4的滑片向上端移动时,其接入电路的电阻增大,根据“串反并 同”知电流表示数减小,电压表示数增大,故B正确。若仅将电容器 下极板稍微向上平移,因为板间电压U不变,由E= 可得电场E增大, 所以液滴受到的电场力增大,液滴将向上极板运动,故C正确。若将 开关S断开,电容器板间电压增大,液滴受到的电场力增大,液滴将向 上极板运动,故D错误。 答案:BC 考点1考点2考点3 方法归纳闭合电路的动态分析方法 (1)程序法:闭合电路中,由于局部电阻变化(或开关的通断),引起 各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化,分析此类问题的基本步 骤是: 由局部电阻变化判断总电阻的变化; 由U内=Ir判定内电压的变化; 据U=E-U内判断路端电压的变化; 接下来要逐级确定定值电阻的电压或电流的变化,再确定变化 电阻的电压或电流的变化。 考点1考点2考点3 (2)极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器 的滑动端分别滑至两个极端去讨论。 (3)特殊值法:对于某些电路问题,可以采取代入特殊值法判定,从 而得出结论。 (4)结论法:“串反”“并同”,即某一电阻阻值变化,则与该电阻相串 联的用电器两端电压、通过的电流、消耗的功率都将与该电阻阻 值变化情况相反;与该电阻相并联的用电器两端电压、通过的电 流、消耗的功率都将与该电阻阻值变化情况相同。 考点1考点2考点3 对应训练 1.(2018江苏南通二模)图甲电路中,D为二极管,其伏安特性曲线 如图乙所示。在图甲电路中,闭合开关S,滑动变阻器R的滑片P从左 端向右移动过程中( ) A.二极管D消耗的功率变大 B.二极管D的电阻变大 C.通过二极管D的电流减小 D.电源的功率减小 解析:滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中,滑动变阻器 的电阻减小,电路电流增大,由题图乙可知,二极管的电阻减小,电 流、电压增大,消耗的功率也增大,故A正确,B、C错误;电源的功率 为P=EI,因为电流增大,所以电源的功率增大,故D错误。 答案:A 考点1考点2考点3 2.(多选)(2019湖北武汉模拟)如图所示的电路中,电源电动势为E 、内阻为r,定值电阻R1r,静电计的金属小球通过导线与电路中的b 点相连。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片向右滑动一段距离,电 路稳定后,相对滑片未滑动前电压表示数的变化量为U,电流表示 数的变化量为I,且两电表均为理想电表。下列判断中正确的是( ) A.电源的输出功率减小 B.静电计指针张角减小 C.电压表的示数U和电流表的示数I的比值不变 D.U与I的比值不变 考点1考点2考点3 解析:滑片向右滑,R2的有效阻值增大,总外电阻R增大,但不一定 大于电源内阻,故电源的输出功率不一定减小,故A错误;由于R1两 端电压U1减小,稳定时电容器两端电压减小,静电计指针张角减小, 答案:BD 考点1考点2考点3 交变电流的产生与描述 例2(2019重庆4月调研)图甲为小型发电机的结构简图,通过线圈 在两磁极间转动给小灯泡供电,已知小灯泡获得的交变电压如图 乙。则下列说法正确的是 ( ) A.甲图中电压表的示数为6 V B.乙图中的0时刻就是甲图所示时刻 C.乙图中0.5×10-2 s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小 D.乙图中1.0×10-2 s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小 考点1考点2考点3 审题 考点1考点2考点3 解析:甲图中电压表的示数为交变电流的有效值:U= V=6 V, 选项A错误;乙图中的0时刻感应电动势为零,而甲图所示时刻,感应 电动势最大,选项B错误;乙图中0.5×10-2 s时刻,感应电动势最大,则 此时穿过甲图中线圈的磁通量最小,选项C正确;乙图中1.0×10-2 s时 刻感应电动势为零,则此时穿过甲图中线圈的磁通量最大,选项D错 误。 答案:C 考点1考点2考点3 方法归纳解决交变电流问题的几点注意 (1)理解几个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势 及感应电流方向的特点 与中性面重合时,SB,最大, =0,e=0,i=0,电流方向将发生 改变。 与中性面垂直时,SB,=0, 最大,e最大,i最大,电流方向不 变。 (2)区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值。 考点1考点2考点3 (3)确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运用 直流电路的规律处理交变电流电路中的有关问题。 (4)交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 确定正余弦交变电流的峰值,根据已知图象或由公式Em=nBS 求出相应峰值,其中= =2f=2n。 明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。 a.若线圈从中性面开始计时,则e-t图象为正弦函数,e=Emsin t; b.若线圈从垂直中性面开始计时,则e-t图象为余弦函数,e=Emcos t。 考点1考点2考点3 对应训练 3.(2019山东聊城二模)如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂 直于磁感线的中心轴OO'匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应 电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若外接电阻R=70 ,线圈 电阻r=10 ,则下列说法正确的是( ) A.线圈的角速度为100 rad/s B.0.01 s末穿过线圈的磁通量最大 C.通过线圈的最大电流为1.25 A D.电压表的示数为87.5 V 考点1考点2考点3 答案:C 考点1考点2考点3 4.(多选)(2019辽宁大连二模)近年来,手机无线充电功能的广泛应 用为人们提供了很大便利。如图甲为充电原理示意图。充电板接 交流电源,对充电板供电,充电板内的励磁线圈可产生交变磁场,从 而使手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通 入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时方向为正),下列说法正 确的是( ) 考点1考点2考点3 A.感应线圈中产生的是恒定电流 B.感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反 C.t3时刻,感应线圈中电流的瞬时值为0 D.t1t3时间内,c点电势高于d点电势 考点1考点2考点3 解析:励磁线圈产生的磁场随电流变化,因为电流不是均匀变化, 磁场也不是均匀变化,所以感应电动势: ,就不是恒 定的,感应电流也就不是恒定的,A错误;感应电流方向阻碍引起感 应电流磁通量的变化,当励磁线圈电流减小,磁场减小时,感应电流 与励磁线圈电流同向,阻碍磁场减小,B错误;t3时刻,励磁线圈电流变 化率为零,磁感应强度变化率为零, ,感应电动势为 零,感应电流为零,C正确;t1t2时间内,励磁线圈正向减小,磁场向上 减小,感应电流磁场向上,根据安培定则可判断c点电势高于d点电 势,同理可判断t2t3时间内c点电势高于d点电势,D正确。 答案:CD 考点1考点2考点3 理想变压器 远距离输电 例3(多选)(2018湖南衡阳二模)如图是一个理想变压器的示意图, S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器的滑动触头,R0是定值电阻,保持 交变电压U1不变,下列说法正确的是( ) A.若P的位置不变,S由a合到b处,则电压表示数增大 B.若P的位置不变,S由a合到b处,则电流表示数减小 C.若S置于b处,将P向上滑动,则电流表示数增大 D.若S置于b处,将P向上滑动,则电压表示数增大 考点1考点2考点3 审题 考点1考点2考点3 解析:S由a切换到b,原线圈匝数变小,由于原线圈两端的电压恒定 不变,根据公式 可知,所以副线圈电压变大,电阻不变,所以R 上电压增大,即电压表示数增大。电阻不变,所以R上电流增加,副线 圈消耗的功率增大,所以原线圈输入功率增大,而输入电压不变,则I1 将增大,电流表示数增大,故A正确,B错误;若S置于b处,由于原线圈 两端的电压恒定不变且变压器原副线圈的匝数不变,所以副线圈电 压不变,将P向上滑动,变阻器电阻变大,电流变小, ,知I1变小, 则电流表示数减小,R0两端电压变小,则滑动变阻器电压变大,即电 压表示数增大,C错误,D正确。 答案:AD 考点1考点2考点3 方法归纳变压器动态变化分析方法 1.变压器动态分析常见的两种情况 (1)负载不变,匝数比变化; (2)匝数比不变,负载变化。 2.处理此类问题应注意三点 (1)根据题意分清变量和不变量; (2)要弄清“谁决定谁”的制约关系电压是输入决定输出,电流 和功率是输出决定输入; (3)动态分析顺序: 由U1和 决定U2; 由负载电阻R和U2决定I2; 由P2=U2I2,确定P1; 由P1=U1I1,确定I1。 考点1考点2考点3 对应训练 5.(2019陕西汉中二模)有4个完全相同的灯泡连接在理想变压器 的原、副线圈中,电源输出电压U恒定不变,如图所示。若将该线路 与交流电源接通,且开关S接在位置1时,4个灯泡发光亮度相同;若将 开关S接在位置2时,灯泡均未烧坏。则下列说法正确的是( ) A.该变压器是降压变压器,原、副线圈匝数比为41 B.该变压器是升压变压器,原、副线圈匝数比为14 C.当开关接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变亮 D.当开关接位置2时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变暗 考点1考点2考点3 解析:四个灯泡亮度相同,所以原线圈电流与副线圈电流之比为 13,根据电流与匝数成反比知原副线圈的匝数比为31,可知该变 压器是降压变压器,故AB错误;开关接到2位置,原线圈输入电压变 大,根据电压与匝数的关系可知副线圈电压变大,所以灯泡的电流 变大,灯泡仍能发光,但亮度变大,故C正确,D错误。 答案:C 考点1考点2考点3 6.(多选)(2019广东深圳二模)中国特高压远距离输电技术已成为 国际标准,使“煤从空中走、电送全中国”成为现实。如图为远距离 输电示意图,发电厂输出电压U1=104 V,输出功率P1=109 W,两个理 想变压器的匝数比分别为n1n2=1100、n3n4=1001,输电线总电 阻r=50 。则( ) A.U4=U1 B.I4=I1 C.通过电阻r的电流I2=2×104 A D.电阻r损耗的电功率为5×107 W 考点1考点2考点3 答案:BD