2023版高考物理步步高大二輪復(fù)習(xí)講義第一篇專題四第10講　直流電路與交變電流【學(xué)生版】-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第10講直流電路與交變電流
命題規(guī)律 1.命題角度：(1)直流電路的分析與計算；(2)交變電流的產(chǎn)生與描述；(3)變壓器與遠(yuǎn)距離輸電.2.常用方法：直流電路和變壓器的動態(tài)分析法，計算有效值的等效法.3.常考題型：選擇題．
考點一直流電路的分析與計算
1．閉合電路歐姆定律的三個公式
(1)E＝U外＋U內(nèi)；(任意電路)
(2)E＝U外＋I(xiàn)r；(任意電路)
(3)E＝I(R＋r)．(純電阻電路)
2．動態(tài)電路分析的三種方法
(1)程序法：部分電路阻值變化→電路總電阻R總變化→干路電流I變化→路端電壓U變化→各支路電流、電壓變化，即R局eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(增大,減小))→R總eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(增大,減小))→I總eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(減小,增大))→U端eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(增大,減小))→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(I分,U分)).
(2)串反并同法：所謂“串反”，即某一電阻阻值增大(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端的電壓、電功率都減小(增大)．所謂“并同”，即某一電阻阻值增大(減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端的電壓、電功率都增大(減小)．
(3)極限法：因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，使滑動變阻器接入電路的電阻最大或電阻為零去討論．
3．電容器的特點
(1)只有當(dāng)電容器充、放電時，電容器所在支路中才會有電流，當(dāng)電路穩(wěn)定時，電容器所在的支路相當(dāng)于斷路．
(2)電路穩(wěn)定時，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓．
例1 (2022·上海市松江區(qū)一模)如圖電路中，電阻R隨溫度升高均勻增大，用這個電阻做探頭測溫，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度．下列說法正確的是( )
A．低溫對應(yīng)電流較大的刻度上，且溫度刻度均勻
B．低溫對應(yīng)電流較大的刻度上，且溫度刻度不均勻
C．高溫對應(yīng)電流較大的刻度上，且溫度刻度均勻
D．高溫對應(yīng)電流較大的刻度上，且溫度刻度不均勻
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例2 (2022·山東濟(jì)寧市高三期末)如圖所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E和r，在滑動變阻器的滑片P由a向b緩慢移動的過程中，下列說法正確的是( )
A．電路的總電阻先減小后增大
B．電源的總功率先增大后減小
C．電容器所帶電荷量先減少后增多
D．電源的效率先減小后增大
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例3 (2021·湖南省1月適應(yīng)性考試·4)有四個電源甲、乙、丙、丁，其路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像分別如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示．將一個6 Ω的定值電阻分別與每個電源的兩極相接，使定值電阻消耗功率最大的電源是( )
A．甲電源 B．乙電源
C．丙電源 D．丁電源
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1.當(dāng)R一定、r變化(針對不同電源)時，由P出＝eq \f(E2,R＋r)知，r越大，P出越?。?br>2．當(dāng)r一定、R變化時，P出隨R的變化情況可通過下面兩個圖像進(jìn)行分析．
考點二交變電流的產(chǎn)生
1．線圈通過中性面時的特點
(1)穿過線圈的磁通量最大．
(2)線圈中的感應(yīng)電動勢為零．
(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．有效值的計算
(1)正弦式交變電流：E＝eq \f(Em,\r(2))，I＝eq \f(Im,\r(2))，U＝eq \f(Um,\r(2)).
(2)非正弦式交變電流：計算有效值時，要根據(jù)電流的熱效應(yīng)，即“一個周期”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”，然后分段求和列式，求得有效值．
3．正弦式交流電“四值”的應(yīng)用
例4 圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場，A為理想交流電流表．線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，已知發(fā)電機(jī)線圈電阻為5 Ω，外接一只阻值為5 Ω的電阻R，不計電路的其他電阻，已知電阻R兩端的電壓隨時間變化的圖像如圖乙所示．則( )
A．線圈的轉(zhuǎn)速為100 r/s
B．交流電流表的示數(shù)為2eq \r(2) A
C．0.01 s時線圈平面與磁場方向平行
D．電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為4 800 J
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例5 (2022·河北省模擬)某周期性變化電流隨時間變化的規(guī)律如圖所示，已知該電流的有效值為2eq \r(2) A，則該交流電的周期為( )
A．37.5 s B．40 s
C．42.5 s D．45 s
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考點三變壓器與遠(yuǎn)距離輸電
1．三個關(guān)系搞清變壓器問題
(1)變與不變的關(guān)系：不變的是功率關(guān)系、磁通量的變化率和周期頻率．理想變壓器工作不損失能量，即輸入功率等于輸出功率；原、副線圈交變電流頻率相同；在沒有漏磁時，原、副線圈磁通量的變化率相同．
(2)高與低，大與小，多與少，粗與細(xì)的關(guān)系：電壓高的線圈電流小，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)；電壓低的線圈電流大，匝數(shù)少，導(dǎo)線粗．
(3)正比與反比的關(guān)系：原、副線圈的電壓與匝數(shù)成正比，單一副線圈的變壓器電流與匝數(shù)成反比．
2．遠(yuǎn)距離輸電問題
(1)理清三個回路
(2)抓住兩個聯(lián)系
①理想的升壓變壓器中線圈1(匝數(shù)為n1)和線圈2(匝數(shù)為n2)中各個量間的關(guān)系是eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2.
②理想的降壓變壓器中線圈3(匝數(shù)為n3)和線圈4(匝數(shù)為n4)中各個量間的關(guān)系是eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，P3＝P4.
(3)掌握一個守恒：能量守恒關(guān)系式P1＝P損＋P3.
3．輸電線路功率損失的計算
(1)輸送功率P、用戶得到的功率P′與線路損失功率P損的關(guān)系：P損＝P－P′.
(2)P損＝I線2R線＝eq \f(?ΔU?2,R線)＝ΔU·I線，I線為輸電線路上的電流，ΔU為輸電線路上損失的電壓，
R線為輸電線路的電阻．
例6 (2022·山東卷·4)如圖所示的變壓器，輸入電壓為220 V，可輸出12 V、18 V、30 V電壓，匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時間變化為u＝Umcs (100πt)．單匝線圈繞過鐵芯連接交流電壓表，電壓表的示數(shù)為0.1 V．將阻值為12 Ω的電阻R接在BC兩端時，功率為12 W．下列說法正確的是( )
A．n1為1 100匝，Um為220 V
B．BC間線圈匝數(shù)為120匝，流過R的電流為1.4 A
C．若將R接在AB兩端，R兩端的電壓為18 V，頻率為100 Hz
D．若將R接在AC兩端，流過R的電流為2.5 A，周期為0.02 s
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例7 (多選)(2021·山東卷·9)輸電能耗演示電路如圖所示．左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶3，輸入電壓為7.5 V的正弦交流電．連接兩理想變壓器的導(dǎo)線總電阻為r，負(fù)載R的阻值為10 Ω.開關(guān)S接1時，右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，R上的功率為10 W；接2時，匝數(shù)比為1∶2，R上的功率為P.以下判斷正確的是( )
A．r＝10 Ω B．r＝5 Ω
C．P＝45 W D．P＝22.5 W
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1．(多選)(2022·山東省模擬)某電動車總質(zhì)量為6.75×103 kg，若它勻速前進(jìn)500 m用時250 s，該過程中驅(qū)動電機(jī)的輸入電流I＝10 A，電壓為300 V，電動車行駛時所受阻力大小為車總重力大小的eq \f(1,50)，重力加速度g取10 m/s2，機(jī)械效率是輸出功率占輸入功率的百分比．不考慮其他損耗，下列說法正確的是( )
A．驅(qū)動電機(jī)的輸入功率為3 000 W
B．電動車的機(jī)械功率為2 500 W
C．驅(qū)動電機(jī)的內(nèi)阻為3 Ω
D．驅(qū)動電機(jī)的機(jī)械效率為85%
2.(2022·湖北省九師聯(lián)盟高三聯(lián)考)如圖所示的電路中，變壓器為可調(diào)理想自耦式變壓器，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，在M、N兩端輸入恒定的正弦交流電，則下列判斷正確的是( )
A．僅將滑片P1向上移，電壓表示數(shù)變大
B．僅將滑片P1向上移，電流表示數(shù)變大
C．僅將滑片P2向上移，電壓表示數(shù)變大
D．僅將滑片P2向上移，電流表示數(shù)變大P出－R圖像
P出＝eq \f(E2,?r＋R?2)R
短路I＝eq \f(E,r)，P出＝0
斷路I＝0，P出＝0
當(dāng)R＝r時，P出最大，P出＝eq \f(E2,4r)
P出－I圖像
P出＝EI－I2r
短路I＝eq \f(E,r)，P出＝0
斷路I＝0，P出＝0
當(dāng)I＝eq \f(E,2r)時，P出最大，P出＝eq \f(E2,4r)
表達(dá)式
應(yīng)用
最大值
Em＝nBSω
計算電容器的耐壓值
瞬時值
e＝Emsin ωt
計算某時刻所受安培力
有效值
E＝eq \f(Em,\r(2))
電表的讀數(shù)及計算電熱、電功及保險絲的熔斷電流
平均值
eq \x\t(E)＝eq \f(nΔΦ,Δt)
計算通過導(dǎo)體的電荷量

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