全國(guó)2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí)全冊(cè)學(xué)案（打包17套）.zip,全國(guó),2019,高考,物理,二輪,復(fù)習(xí),全冊(cè)學(xué)案,打包,17
專題10 直流電路與交流電路
考題一 直流電路的分析
1.明確1個(gè)定律、2個(gè)關(guān)系
(1)閉合電路的歐姆定律：I＝.
(2)路端電壓與電流的關(guān)系：U＝E－Ir.
(3)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
U＝IR＝E＝E，路端電壓隨外電阻的增大而增大，隨外電阻的減小而減小.
2.直流電路動(dòng)態(tài)分析的3種常用方法
方法1：程序法
R局I總＝U內(nèi)＝I總rU外＝E－U內(nèi)確定U支、I支
方法2：結(jié)論法——“串反并同”
“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).
“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).
方法3：極限法
因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，使電阻最大或電阻為零去討論.
例1 如圖1所示，圖甲中M為一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示.已知電流表讀數(shù)在0.2 A以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).不考慮電表對(duì)電路的影響，以下判斷正確的是( )
圖1
A.電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.4 V
B.變阻器的觸頭向右滑動(dòng)時(shí)，V2讀數(shù)逐漸減小
C.此電路中，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為0.9 W
D.變阻器的最大阻值為30 Ω
解析 由題圖甲知，電壓表V2測(cè)量路端電壓，電流增大時(shí)，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以最上面的圖線表示V2的電壓與電流的關(guān)系，此圖線斜率的絕對(duì)值大小等于電源的內(nèi)阻，為r＝ Ω＝2 Ω.當(dāng)電流I＝0.1 A時(shí)，U＝3.4 V，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝U＋I(xiàn)r＝3.4 V＋0.1×2 V＝3.6 V，故A錯(cuò)誤；變阻器的觸頭向右滑動(dòng)時(shí)，R阻值變大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓即為V2讀數(shù)逐漸增大，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，電動(dòng)機(jī)的電阻rM＝ Ω＝4 Ω.當(dāng)I＝0.3 A時(shí)，U＝3 V，電動(dòng)機(jī)的輸入功率最大，最大輸入功率為P＝UI＝3×0.3 W＝0.9 W，則最大輸出功率一定小于0.9 W，故C錯(cuò)誤；當(dāng)I＝0.1 A時(shí)，電路中電流最小，變阻器的電阻為最大值，所以R＝－r－rM＝(－2－4) Ω＝30 Ω，故D正確.
答案 D
變式訓(xùn)練
1.(2016·全國(guó)甲卷·17)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖2所示電路.開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為( )
圖2
A. B. C. D.
答案 C
解析 S斷開時(shí)等效電路圖如圖甲所示.
電容器兩端電壓為U1＝×R×＝E；
S閉合時(shí)等效電路圖如圖乙所示.
電容器兩端電壓為U2＝×R＝E，
由Q＝CU得＝＝，故選項(xiàng)C正確.
甲 乙
2.(2016·江蘇·8)如圖3所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出，閉合開關(guān)S，下列說法正確的有( )
圖3
A.路端電壓為10 V
B.電源的總功率為10 W
C.a、b間電壓的大小為5 V
D.a、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1 A
答案 AC
解析 外電路的總電阻R＝ Ω＝10 Ω，總電流I＝＝1 A，則路端電壓U＝IR＝10 V，A對(duì)；電源的總功率P總＝EI＝12 W，B錯(cuò)；a、b間電壓大小為Uab＝0.5×15 V－0.5×5 V＝ 5 V，C對(duì)；a、b間用導(dǎo)線連接后，外電路的總電阻為R′＝2× Ω＝7.5 Ω，電路中的總電流I＝≈1.26 A，D錯(cuò)誤.
考題二 交變電流的產(chǎn)生及描述
1.線圈通過中性面時(shí)的特點(diǎn)
(1)穿過線圈的磁通量最大；
(2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；
(3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次.
2.交變電流“四值”的應(yīng)用
(1)最大值：Em＝nBSω，分析電容器的耐壓值；
(2)瞬時(shí)值：E＝Emsin ωt(由中性面開始計(jì)時(shí))，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：E＝n，計(jì)算通過電路截面的電荷量.
例2 圖4甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(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′(OO′沿水平方向)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10 Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)為10 V.圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象.則( )
圖4
A.此交流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平均值為10 V
B.t＝0.02 s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零
C.R兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是
u＝10cos (100πt) V
D.當(dāng)ab邊速度方向向上時(shí)，它所受安培力的方向也向上
解析 矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦交流電，外電阻R＝10 Ω，電壓表示數(shù)10 V，說明＝10 V即Em＝10 V.根據(jù)題圖乙t＝0時(shí)磁通量等于0可判斷t＝0時(shí)R兩端的電壓最大，所以R兩端的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律為u＝10cos ωt＝10cos(100πt) V，選項(xiàng)C對(duì).t＝0.02 s代入電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式，此刻u＝10 V，選項(xiàng)B錯(cuò).根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流總是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以當(dāng)ab邊速度方向向上時(shí)，它所受安培力的方向向下，選項(xiàng)D錯(cuò).電動(dòng)勢(shì)平均值為磁通量和時(shí)間的比值，而該比值最大為Em＝10 V，所以平均值一定比Em＝10 V小，選項(xiàng)A錯(cuò).
答案 C
變式訓(xùn)練
3.如圖5所示，單匝矩形閉合導(dǎo)線框abcd全部處于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為S，電阻為R.線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框轉(zhuǎn)過時(shí)的感應(yīng)電流為I，下列說法正確的是( )
圖5
A.線框中感應(yīng)電流的有效值為2I
B.線框轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線框的磁通量的最大值為
C.從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為
D.線框轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生的熱量為
答案 BC
解析 由Em＝nBSω，中性面開始計(jì)時(shí)，則電流i＝sin ωt，當(dāng)ωt＝時(shí)電流為I，則I＝，則2I＝；由＝2I為電流的最大值，則線框中感應(yīng)電流的有效值為＝I，故A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線框的磁通量的最大值為BS＝.因n＝1，則B正確；中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為t＝＝，則C正確；電流的有效值為I，則Q＝(I)2R·＝，則D錯(cuò)誤.
4.如圖6甲為風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易模型，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比.某一風(fēng)速時(shí)，線圈中產(chǎn)生的正弦式電流如圖乙所示，則( )
圖6
A.電流的表達(dá)式為i＝0.6sin (10πt) A
B.磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/s
C.風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式為i＝1.2sin (10πt) A
D.風(fēng)速加倍時(shí)線圈中電流的有效值為1.2 A
答案 A
解析 通過題圖乙可知電流的最大值為0.6 A，周期T＝0.2 s，故ω＝＝10π rad/s，故電流的表達(dá)式為i＝0.6sin (10πt) A，故A正確；電流的周期為T＝0.2 s，故磁體的轉(zhuǎn)速為n＝＝5 r/s，故B錯(cuò)誤；風(fēng)速加倍時(shí)，角速度加倍，根據(jù)Em＝nBSω可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加倍，形成的感應(yīng)電流加倍，故風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式為i＝1.2sin (20πt) A，故C錯(cuò)誤；根據(jù)分析，形成的感應(yīng)電流Im＝1.2 A，故有效值為I＝＝ A，故D錯(cuò)誤.
考題三 變壓器及遠(yuǎn)距離輸電
1.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：＝.
若n1＞n2，為降壓變壓器；若n1＜n2，為升壓變壓器.
(3)電流關(guān)系：只有一個(gè)副線圈時(shí)，＝；
有多個(gè)副線圈時(shí)，U1I1＝U2I2＋U3I3＋……＋UnIn.
2.原、副線圈中各量的因果關(guān)系
(1)電壓關(guān)系：U1決定U2.
(2)電流關(guān)系：I2決定I1.
(3)功率關(guān)系：P出決定P入.
3.輸電過程的電壓關(guān)系
4.輸電過程功率的關(guān)系
例3 (2016·全國(guó)乙卷·16)一含有理想變壓器的電路如圖7所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為( )
圖7
A.2 B.3 C.4 D.5
[思維規(guī)范流程]
設(shè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為k
S斷開
S閉合
?U＝k2·5I＋3I
?U＝k2·4I＋12I
即：k2·5I＋3I＝k2·4I＋12I
得k＝3
變式訓(xùn)練
5.(2016·天津·5)如圖8所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表.下列說法正確的是( )
圖8
A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大
B.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大
C.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大
D.若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大
答案 B
解析 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，接入電路的阻值變大，變壓器副線圈兩端電壓不變，副線圈中的電流減小，則R1消耗的功率及其兩端電壓均變小，故電壓表的示數(shù)變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，副線圈中的電流減小，則原線圈中的電流也減小，電流表A1示數(shù)變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若閉合開關(guān)S，副線圈電路中總電阻減小，副線圈中的電流變大，R1兩端電壓變大，R2兩端電壓減小，電流表A2示數(shù)減?。辉€圈中的電流也變大，電流表A1示數(shù)變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
6.如圖9所示，理想變壓器副線圈1、2之間的匝數(shù)是總匝數(shù)的一半，二極管D具有單向?qū)щ娦?正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，R是可變電阻，K是單刀雙擲開關(guān)，原線圈接在電壓不變的正弦交流電源上.下列說法正確的是( )
圖9
A.若R阻值不變，當(dāng)K分別接1和2時(shí)，電壓表讀數(shù)之比為2∶1
B.若R阻值不變，當(dāng)K分別接1和2時(shí)，電壓表讀數(shù)之比為∶1
C.若K分別接1和2時(shí)，R消耗功率相等，則R阻值之比為2∶1
D.若K分別接1和2時(shí)，R消耗功率相等，則R阻值之比為∶1
答案 BC
解析 設(shè)原線圈與副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈輸入電壓為U1，副線圈兩端電壓為U2，當(dāng)K接2時(shí)：＝，此時(shí)電壓表示數(shù)與副線圈兩端的電壓相等，即U2＝U22＝U1，功率為P2＝；若K與1相連，則＝，此時(shí)電壓表的示數(shù)為U2′，則·＝·T，得U2′＝，此時(shí)的功率為：P1＝.由上分析知：電壓表的示數(shù)之比為∶1，電阻值之比為2∶1，B、C對(duì).
7.如圖10所示是發(fā)電廠通過升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時(shí)再通過降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖(圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表).設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻.當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R變小，則當(dāng)用電進(jìn)入高峰時(shí)( )
圖10
A.電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，電流表A1、A2的讀數(shù)均增大
B.電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A3的讀數(shù)也減小
C.電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變
D.發(fā)電廠的輸出功率增大
答案 ACD
解析 電壓表V1、V2的讀數(shù)均不變，因?yàn)檩斎腚妷汉驮褦?shù)都不變，用電高峰期，電阻減小，電流增大，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比知電流都增大，故A正確；輸電線上的電壓損失增大，故電壓表V3、V4的讀數(shù)均減小，電流表A2的讀數(shù)增大，電流表A3的讀數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；電壓表V2、V3的讀數(shù)之差與電流表A2的讀數(shù)的比值不變，等于輸電線的電阻值，變壓器的輸入功率等于輸出功率，都增大，故C、D正確.
專題規(guī)范練
1.(多選)(2016·全國(guó)丙卷·19)如圖1，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光.下列說法正確的是( )
圖1
A.原、副線圈匝數(shù)比為9∶1
B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶9
C.此時(shí)a和b的電功率之比為9∶1
D.此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9
答案 AD
解析 設(shè)燈泡的額定電壓為U0，兩燈泡均能正常發(fā)光，所以原線圈輸出端電壓為U1＝9U0，副線圈兩端電壓為U2＝U0，故＝，＝＝，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)公式＝可得，＝，由于燈泡兩端的電壓相等，所以根據(jù)公式P＝UI可得，燈泡a和b的電功率之比為1∶9，C錯(cuò)誤，D正確.
2.(多選)如圖2所示，A為巨磁電阻，當(dāng)它周圍的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，其阻值增大；C為電容器.當(dāng)有磁鐵靠近A時(shí)，下列說法正確的有( )
圖2
A.電流表的示數(shù)減小
B.電容器C的電荷量增大
C.電壓表的示數(shù)變小
D.電源內(nèi)部消耗的功率變大
答案 AB
解析 當(dāng)有磁鐵靠近A時(shí)，它周圍的磁場(chǎng)增強(qiáng)，其阻值增大，則外電路電阻變大，干路電流減小，電流表的示數(shù)減小，選項(xiàng)A正確；電源內(nèi)阻上的電壓減小，故路端電壓變大，則電壓表的示數(shù)變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)Q＝CU可知，電容器C的電荷量增大，選項(xiàng)B正確；根據(jù)P內(nèi)＝I2r可知，I減小，則電源內(nèi)部消耗的功率變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，故選A、B.
3.(2016·江蘇·4)一自耦變壓器如圖3所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈.通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈，在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中( )
圖3
A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高
C.U2
n2知U2
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