
知識(shí)結(jié)構(gòu)
考情分析
思維導(dǎo)圖
4.1 直流電路和交變電路
一、考情分析
二、思維導(dǎo)圖
三、講知識(shí)
1.閉合電路歐姆定律
(1)閉合電路的歐姆定律:I=eq \f(E,R+r).
(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=eq \f(R,R+r)E=eq \f(1,1+\f(r,R))E,路端電壓隨外電阻的增大而增大,隨外電阻的減小而減?。?br>2.直流電路動(dòng)態(tài)分析方法
(1)程序法:基本思路是“部分→整體→部分”。即從阻值的變化入手,由串、并聯(lián)規(guī)律判定R總的變化情況,再由閉合電路歐姆定律判斷I總和U端的變化情況,最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況。
(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)。
(3)極限分析法: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)變阻器的滑片滑到兩端、中間等特殊位置,對(duì)特殊位置進(jìn)行分析討論,從而得到所研究物理量的變化規(guī)律。
3.正弦式交變電流的“四值”
(1)最大值:Em=NBSω.
(2)瞬時(shí)值:e=NBSωsin ωt(從中性面開始計(jì)時(shí)).
(3)有效值:正弦式交變電流的有效值E=eq \f(Em,\r(2));非正弦式交變電流的有效值必須根據(jù)電流的熱效應(yīng),用等效的思想來求解.
(4)平均值:eq \x\t(E)=neq \f(ΔΦ,Δt),常用來計(jì)算通過電路的電荷量.
3.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:eq \f(U1,U2)=eq \f(n1,n2).
(3)電流關(guān)系:只有一個(gè)副線圈時(shí),eq \f(I1,I2)=eq \f(n2,n1).
(4)頻率關(guān)系:f1=f2.
4.變壓器和遠(yuǎn)距離輸電的分析技巧
(1)變壓器的副線圈的電流和功率決定原線圈的電流和功率。
(2)遠(yuǎn)距離輸電問題分析的關(guān)鍵是求中間回路的電流強(qiáng)度的大小。
四、講重點(diǎn)
重點(diǎn)1 電路的基本概念及規(guī)律
一、三個(gè)電流表達(dá)式的比較
二、公式R= eq \f(U,I) 、I= eq \f(U,R) 和U=IR的對(duì)比
三、電路中常見的圖像分析
四.電流表和電壓表的改裝
五.電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率及關(guān)系
重點(diǎn)2 閉合電路歐姆定律及綜合應(yīng)用
一、閉合電路歐姆定律
閉合電路的動(dòng)態(tài)分析技巧
三、閉合電路的功率及效率問題
重點(diǎn)3 交流變電流的產(chǎn)生及描述
1.兩個(gè)特殊位置的比較
2.交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí))
3.對(duì)交變電流“四值”的比較
重點(diǎn)4 理想變壓器 遠(yuǎn)距離輸電
1.理想變壓器及基本關(guān)系的理解
2.理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析問題的解題思路
(1)分清不變量和變量。
(2)弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系。
(3)利用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。
3.理想變壓器中各量的制約關(guān)系
4.分析遠(yuǎn)距離輸電問題的三個(gè)“要點(diǎn)”
重點(diǎn)1 電路的基本概念及規(guī)律
例題1:(2023屆·浙江浙里卷天下高三上學(xué)期開學(xué)考試)如圖所示的安全出口指示燈,該燈配備有兩個(gè)電源——正常電源和緊急備用電源,其中正常亮燈狀態(tài)下,指示燈功率為3W,緊急指示燈亮起時(shí),指示燈功率為6W。假設(shè)在某次消防安全演練中,某商場(chǎng)的200個(gè)緊急指示燈全部正常開啟,持續(xù)時(shí)間為60min。在這次演練中,所有指示燈消耗的電能約為( )
A. 3.6×105JB. 7.2×105J
C. 2.2×106JD. 4.3×106J
【答案】D
【解析】
所有指示燈消耗的電能約為
SKIPIF 1 < 0
故選D。
訓(xùn)練2:(2023屆·北京交大附中高三上學(xué)期開學(xué)考試)下表列出了某品牌電動(dòng)自行車及所用電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù),不計(jì)自身機(jī)械損耗,若該車在額定狀態(tài)下以最大速度行駛,則下列選項(xiàng)正確的是( )
A. 電動(dòng)機(jī)的輸入功率為576W
B. 電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為4Ω
C. 該車獲得的牽引力為104N
D. 該車受到的阻力為20N
【答案】A
【解析】
A.電動(dòng)機(jī)的輸入功率
SKIPIF 1 < 0
故A正確;
B.電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)是非純電阻電路,不能用歐姆定律求內(nèi)阻,故B錯(cuò)誤;
CD.電動(dòng)車速度最大時(shí),牽引力等于阻力,由
SKIPIF 1 < 0
可得
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
故CD錯(cuò)誤。
故選A。
重點(diǎn)2 閉合電路歐姆定律及綜合應(yīng)用
例題2:(2023屆·人大附中高三上學(xué)期開學(xué)考試)某學(xué)習(xí)小組用如下電路研究小電動(dòng)機(jī)的電流與電壓關(guān)系。通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值,測(cè)量得到下表記錄的信息。若認(rèn)為小電動(dòng)機(jī)的電阻是不變的,則( )
A. 小電動(dòng)機(jī)的電阻大約為 SKIPIF 1 < 0
B. 當(dāng)小電動(dòng)機(jī)的電壓為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),其發(fā)熱功率為 SKIPIF 1 < 0
C. 當(dāng)小電動(dòng)機(jī)的電壓為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),其電功率為 SKIPIF 1 < 0
D. 當(dāng)小電動(dòng)機(jī)的電壓為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),其對(duì)外做功的功率為 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】
A.將電壓表當(dāng)作理想電壓表,當(dāng)小電動(dòng)機(jī)的電壓為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),電動(dòng)機(jī)卡住未轉(zhuǎn)動(dòng),電功率等于內(nèi)阻發(fā)熱功率
SKIPIF 1 < 0
將第一組數(shù)據(jù)代入可解得
SKIPIF 1 < 0
故A錯(cuò)誤;
B.當(dāng)小電動(dòng)機(jī)電壓為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),電流是0.50A,由P=I2r得其發(fā)熱功率為 SKIPIF 1 < 0 ,故B正確;
C.當(dāng)小電動(dòng)機(jī)的電壓為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),其電功率
SKIPIF 1 < 0
故C錯(cuò)誤;
D.當(dāng)小電動(dòng)機(jī)的電壓為 SKIPIF 1 < 0 時(shí),其對(duì)外做功的功率
SKIPIF 1 < 0
故D錯(cuò)誤。
故選B。
訓(xùn)練2:(2023·黑龍江肇東市四中高三上學(xué)期期末)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫出的U—I圖像如圖丙所示,下列關(guān)于這個(gè)圖像的說法正確的是( )
A. 縱軸截距表示待測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì),即E=1.45V
B. 橫軸截距表示短路電流,即I短=0.5A
C. 電源的內(nèi)阻為2.9Ω
D. 電源的內(nèi)阻為0.5Ω
【答案】AD
【解析】
A.U-I圖像的縱截距為I=0時(shí)的路端電壓,其大小等于待測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì),故
E=1.45V
A正確;
B.橫軸截距表示路端電壓為1.2V時(shí)的電流,并非短路電流, B錯(cuò)誤;
CD.U-I圖像的斜率的絕對(duì)值表示干電池的內(nèi)阻,故
SKIPIF 1 < 0
C錯(cuò)誤,D正確。
故選AD。
重點(diǎn)3 交流變電流的產(chǎn)生及描述
例題3:(2023屆·浙江浙里卷天下高三上學(xué)期開學(xué)考試)如圖所示是輸入電壓為220V,輸出電壓為27V的變壓器,相應(yīng)的線圈匝數(shù)分別為n1和n2,則( )
A. n1n2,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)電流與匝數(shù)成反比可知,輸入電流小于輸出的電流,故B錯(cuò)誤;
C. 因?yàn)檩敵龉β瘦斎牍β氏嗤?,而副線圈兩端電流大,為了減小導(dǎo)線上功率損失,故繞制輸入端線圈的導(dǎo)線比輸出端細(xì),故C正確;
D. 輸出端連接的用電器數(shù)量增加,輸出功率增大,輸入端功率增大,故D錯(cuò)誤。
故選C。
訓(xùn)練3:(2023屆·西南匯高三上學(xué)期開學(xué)考試)如圖所示為輸電能耗演示電路。左側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1 :4,輸入電壓為7.5 V正弦交流電。連接兩理想變壓器的導(dǎo)線的總電阻為r,負(fù)載R的阻值為10Ω。開關(guān)S接1時(shí),右側(cè)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2 : 1, R上的功率為10W;開關(guān)S接2時(shí),右側(cè)變壓器原副線圈匝數(shù)比為1 :2, R上的功率為P。下列判斷正確的是( )
A. r=20ΩB. r=5ΩC. P= SKIPIF 1 < 0 WD. P= SKIPIF 1 < 0 W
【答案】AD
【解析】
AB.當(dāng)開關(guān)S接1時(shí),左側(cè)變壓器次級(jí)電壓
U2=4×7.5V=30V
電阻R上的電壓,即右側(cè)變壓器的次級(jí)電壓
SKIPIF 1 < 0
電流
SKIPIF 1 < 0
則右側(cè)變壓器初級(jí)電壓
SKIPIF 1 < 0
電流
SKIPIF 1 < 0
則
SKIPIF 1 < 0
選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;
CD.當(dāng)開關(guān)S接2時(shí),設(shè)輸電電流為I,則右側(cè)變壓器的次級(jí)電流為0.5I;右側(cè)變壓兩邊電壓關(guān)系可知
SKIPIF 1 < 0
解得
I= SKIPIF 1 < 0 A
則R上的功率
SKIPIF 1 < 0
選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
故選AD。
重點(diǎn)4 理想變壓器 遠(yuǎn)距離輸電
例題4:(2023屆·河南安陽市高三上學(xué)期開學(xué)考試)如圖是遠(yuǎn)距離輸電的電路示意圖,升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器,升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為 SKIPIF 1 < 0 ,降壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為 SKIPIF 1 < 0 ,發(fā)電廠輸出電壓為 SKIPIF 1 < 0 ,輸出電功率為P,升壓變壓器和降壓變壓器之間輸電線總電阻為R,下列說法正確的是( )
A. 若用戶獲得的電壓也為 SKIPIF 1 < 0 ,則 SKIPIF 1 < 0 B. 用戶端并聯(lián)使用的用電器增多時(shí),輸電線上損失的功率增大
C. 輸電線上損失的電壓 SKIPIF 1 < 0 D. 降壓變壓器輸出的電功率 SKIPIF 1 < 0
【答案】BC
【解析】
A.設(shè)升壓變壓器副線圈的電壓為 SKIPIF 1 < 0 ,則由 SKIPIF 1 < 0 得
SKIPIF 1 < 0
同理設(shè)降壓變壓器原線圈電壓為 SKIPIF 1 < 0 ,則由 SKIPIF 1 < 0 得
SKIPIF 1 < 0
因?yàn)檩旊娋€上有電壓損失,故
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
故A錯(cuò)誤;
B.用戶端并聯(lián)使用的用電器增多時(shí),則用電器總電阻減小,則降壓變壓器副線圈總電流增大,則輸電線中電流增大,則由
SKIPIF 1 < 0
可知輸電線上損失的功率增大,故B正確;
C.由題意得,升壓變壓器原線圈的電流為
SKIPIF 1 < 0
則由 SKIPIF 1 < 0 知升壓變壓器副線圈的電流為
SKIPIF 1 < 0
則輸電線上損失的電壓為
SKIPIF 1 < 0
故C正確;
D.由題意得,輸電線上損失的功率為
SKIPIF 1 < 0
則降壓變壓器的輸出功率為
SKIPIF 1 < 0
故D錯(cuò)誤。
故選BC。
訓(xùn)練4:(2023屆·河北唐山市高三上學(xué)期開學(xué)考試)某學(xué)校建有節(jié)能環(huán)保風(fēng)力發(fā)電演示系統(tǒng),該系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電部分、遠(yuǎn)距離輸電部分和用戶三部分構(gòu)成,簡(jiǎn)易示意圖如下。已知發(fā)電機(jī)線圖的轉(zhuǎn)速正比于風(fēng)速,輸電導(dǎo)線的等效電阻為 SKIPIF 1 < 0 ,變壓器均為理想變壓器,用戶部分的小燈泡在合理工作電壓范圍內(nèi),忽略其它因素的影響。當(dāng)風(fēng)速變大時(shí),發(fā)電演示系統(tǒng)( )
A. 升壓變壓器的輸入電壓保持不變
B. 升壓變壓器的輸入電流保持不變
C. 輸電導(dǎo)線上的損耗功率變大
D. 用戶部分的小燈泡變亮
【答案】CD
【解析】
A.當(dāng)風(fēng)速變大使,線圈的轉(zhuǎn)速也增大。根據(jù)
SKIPIF 1 < 0
可知,當(dāng)v增大時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨之增大,即產(chǎn)生的輸入電壓增大,故A錯(cuò)誤;
B.由于升壓變壓器的輸入電壓增大,而原副線圈匝數(shù)比值不變,線路上的阻值不變,所以輸入電流也將增大,故B錯(cuò)誤;
C.由于線路中的電流增大,R不變由
SKIPIF 1 < 0
可知,線路損耗的功率變大,故C正確;
D.由于升壓變壓器的輸入電壓增大,而原副線圈匝數(shù)比值不變,所以降壓變壓器的輸出電壓也隨之增大,由
SKIPIF 1 < 0
可知,用戶的燈泡電阻不變,電壓變大,實(shí)際功率將變大,燈泡變亮,故D正確。
故選CD。
近3年考情分析
考點(diǎn)要求
等級(jí)要求
考題統(tǒng)計(jì)
2022
2021
2020
直流電路和交變電路
Ⅱ
2022·北京卷·T13
2022·北京卷·T9
2022·浙江6月卷·T12
2022·浙江1月卷·T12
2022·江蘇卷·T2
2022·重慶卷·T3
2022·北京卷·T4
2022·海南卷·T5
2022·山東卷·T4
2022·湖南卷·T6
2021·江蘇卷·T2
2021·重慶卷·T6
2021·浙江1月卷·T16
2021·北京卷·T5
2021·遼寧卷·T5
2021·天津卷·T3
2021·浙江省6月卷·T5
2021·江蘇卷·T12
2021·北京卷·T19
2021·浙江1月卷·T19
2021·廣東卷·T7
2021·海南卷·T9
2021·河北卷·T8
2021·湖北卷·T6
2021·湖南卷·T6
2021·山東卷·T9
2021·福建卷·T3
2020·全國 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I卷·T17
2020·全國 = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II卷·T19
2020·浙江1月卷·T6
2020·浙江7月卷·T16
2020·海南卷·T4
2020·江蘇卷·T6
2020·北京卷·T12
2020·海南卷·T3
2020·全國 = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III卷·T20
2020·山東卷·T5
2020·天津卷·T6
2020·浙江1月卷·T10
2020·江蘇卷·T2
2020·浙江7月卷·T11
2020·北京卷·T9
電磁感應(yīng)
Ⅱ
2022·重慶卷·T13
2022·重慶卷·T7
2022·江蘇卷·T5
2022·上海卷·T12
2022·湖南卷·T10
2022·廣東卷·T1
2022·廣東卷·T4
2022·山東卷·T12
2022·全國甲卷·T20
2022·全國甲卷·T16
2022·浙江1月卷·T13
2022·海南卷·T18
2022·上海卷·T20
2022·遼寧卷·T15
2022·浙江1月卷·T21
2022·全國乙卷·T24
2021·北京卷·T11
2021·重慶卷·T3
2021·北京卷·T7
2021·全國甲卷·T21
2021·廣東卷·T10
2021·河北卷·T7
2021·河北卷·T5
2021·湖南卷·T10
2021·山東卷·T12
2021·山東卷·T8
2021·福建卷·T7
2021·遼寧卷·T9
2021·浙江省6月卷·T2
2021·天津卷·T12
2021·湖北卷·T16
2021·海南卷·T18
2021·全國乙卷·T25
2021·浙江1月卷·T22
2020·浙江1月卷·T8
2020·江蘇卷·T3
2020·北京卷·T8
2020·全國 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I卷·T21
2020·浙江7月卷·T12
2020·全國 = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III卷·T24
2020·北京卷·T18
2020·海南卷·T13
2020·山東卷·T12
2020·江蘇卷·T21
2020·天津卷·T11
2020·浙江7月卷·T22
2020·北京卷·T20
近3年考情分析
考點(diǎn)要求
等級(jí)要求
考題統(tǒng)計(jì)
2022
2021
2020
電路的基本概念及規(guī)律
Ⅱ
2022·北京卷·T13
2022·北京卷·T9
2022·浙江6月卷·T12
2022·浙江1月卷·T12
2021·江蘇卷·T2
2020·全國 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I卷·T17
2020·全國 = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II卷·T19
2020·浙江1月卷·T6
2020·浙江7月卷·T16
2020·海南卷·T4
閉合電路歐姆定律及綜合應(yīng)用
Ⅱ
2022·江蘇卷·T2
2020·江蘇卷·T6
2020·北京卷·T12
交流變電流的產(chǎn)生及描述
Ⅱ
2022·重慶卷·T3
2022·北京卷·T4
2022·海南卷·T5
2022·山東卷·T4
2021·重慶卷·T6
2021·浙江1月卷·T16
2021·北京卷·T5
2021·遼寧卷·T5
2021·天津卷·T3
2021·浙江省6月卷·T5
2021·江蘇卷·T12
2021·北京卷·T19
2020·海南卷·T3
理想變壓器 遠(yuǎn)距離輸電
Ⅱ
2022·湖南卷·T6
2021·浙江1月卷·T19
2021·廣東卷·T7
2021·海南卷·T9
2021·河北卷·T8
2021·湖北卷·T6
2021·湖南卷·T6
2021·山東卷·T9
2021·福建卷·T3
2020·全國 = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III卷·T20
2020·山東卷·T5
2020·天津卷·T6
2020·浙江1月卷·T10
2020·江蘇卷·T2
2020·浙江7月卷·T11
2020·北京卷·T9
考情總結(jié)
近幾年高考試題主要考查了交變電流的產(chǎn)生及“四值”,變壓器的原理,電壓比、電流比及功率關(guān)系,變壓器的動(dòng)態(tài)分析,題型以選擇題為主.直接考查閉合電路歐姆定律的題目較少.
應(yīng)考策略
高考題會(huì)以部分電路歐姆定律與閉合電路歐姆定律的應(yīng)用為主線,重點(diǎn)考查電路的動(dòng)態(tài)分析與功率的計(jì)算;與日常生活、生產(chǎn)相聯(lián)系的交變電流規(guī)律、遠(yuǎn)距離輸電也可能會(huì)成為新命題點(diǎn).
公式
適用范圍
公式含義
定義式
I= eq \f(q,t)
一切電路
eq \f(q,t) 反映了I的大小,但不能說I∝q,I∝ eq \f(1,t)
微觀式
I=nqSv
一切電路
從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小
決定式
I= eq \f(U,R)
金屬、電解液
I由U、R決定,I∝U,I∝ eq \f(1,R)
公式
物理意義
適用條件
R= eq \f(U,I)
導(dǎo)體電阻的定義式,反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用
R由導(dǎo)體本身決定,與U、I無關(guān),適用于所有導(dǎo)體
I= eq \f(U,R)
某段導(dǎo)體中電流與兩端電壓和電阻的關(guān)系
適用于純電阻電路
U=IR
沿電流方向電勢(shì)逐漸降低(外電路),電壓等于I和R的乘積
適用于金屬導(dǎo)體、電解液
類別
線性元件
非線性元件
電源
圖象
物理
意義
反映I和U的正比關(guān)系
反映I和U的非正比關(guān)系
反映電源的輸出特性,縱軸截距為電源電動(dòng)勢(shì),橫軸截距為短路電流
注意
問題
圖線的斜率的倒數(shù)表示導(dǎo)體的電阻,R=eq \f(U,I)=eq \f(ΔU,ΔI),遵從歐姆定律
圖線的斜率僅表示電阻的變化趨勢(shì),某點(diǎn)的電阻值需用點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算,即R=eq \f(U1,I1)
圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻(注意縱坐標(biāo)數(shù)值是否從零開始)
改裝為大量程電壓表
改裝為大量程電流表
原理
串聯(lián)電阻分壓
并聯(lián)電阻分流
圖示
R大小
由于U=IgR+IgRg,
所以R=-Rg
由于IgRg=(I-Ig)R,
所以R=
電表
內(nèi)阻
RV=R+Rg>Rg
RA=
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