专题12　直流电路与交流电路-高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(江苏专用)

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专题12 直流电路与交流电路
【命题规律】
1、命题角度：
（1）直流电路的分析与计算；
（2）交变电流的产生与描述；
（3）变压器与远距离输电.
2、常考题型：选择题．
【知识荟萃】
★考向一、直流电路的分析与计算
直流电路动态分析的三种常用方法
★考向二、交变电流的产生
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．有效值的计算
（1）正弦式交变电流：有效值是最大值的eq \f(1,\r(2))，即E＝eq \f(Em,\r(2))，I＝eq \f(Im,\r(2))，U＝eq \f(Um,\r(2)).
（2）非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值．
3．正弦式交流电“四值”的应用
★考向三、变压器与远距离输电
1．变压器中的制约关系
变压器动态分析方法
（1）变压器动态分析常见的两种情况：
①负载电阻不变，匝数比变化；
②匝数比不变，负载电阻变化.
（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
2.远距离输电问题
（1）理清三个回路
①在电源回路中，P发电机＝U1I1＝P1.
②在输送回路中，I2＝I线＝I3，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R线，ΔP＝I22R线.
③在用户回路中，P4＝U4I4＝P用户.
（2）抓住两个联系
①理想的升压变压器中线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)，P1＝P2.
②理想的降压变压器中线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)，eq \f(I3,I4)＝eq \f(n4,n3)，P3＝P4.
（3）掌握一个守恒：能量守恒关系式P1＝P损＋P3.
3．输电线路功率损失的四个表达式
（1）输送功率是指升压变压器输出的功率，损失功率是指由于输电线发热而消耗的功率．两者关系是P损＝P－P′（P为输送功率，P′为用户所得功率）．
（2）P损＝I线2R线＝eq \f(ΔU2,R线)，I线为输电线路上的电流，ΔU为输电线路上损失的电压，R线为输电线路电阻．
（3）P损＝ΔU·I线．
【经典例题】
【例题1】远距离输电原理图如图所示，原线圈输入电压及输电功率恒定，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，当S由2改接为1时，下列说法错误的是（ ）
A．电压表读数增大B．电流表读数减小
C．输电线上损耗的功率减小D．用户的功率减小
【例题2】汽车蓄电池供电简化电路图如图所示，当汽车启动时，启动开关S闭合，电动机工作，则S闭合后（ ）
A．车灯会变亮
B．蓄电池输出功率减小
C．蓄电池总功率增大
D．电动机对外做功的功率等于其消耗的功率
【例题3】如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1，输入端接在的交流电源上，R1为电阻箱，副线圈连在电路中的电阻R=10Ω，电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．当R1=0时，电压表的读数为30V
B．当R1=0时，若将电流表换成规格为“5V 5W”的灯泡，灯泡能够正常发光
C．当R1=10Ω时，电流表的读数为1A
D．当R1=10Ω时，电压表的读数为6V
【例题4】某款手摇点火器原理如图所示，当钢针和金属板间瞬时电压超过5000V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2T，手摇发电机线圈的面积为，共50匝，不计内阻。变压器可视为理想变压器，其原副线圈匝数比为1∶100。则（ ）
A．电压表的示数为5V时，点火器可以产生电火花
B．电压表的示数为25V时，点火器可以产生电火花
C．线圈转速等于1r/s时，点火器可以产生电火花
D．线圈转速等于2r/s时，点火器可以产生电火花
【精选习题】
一、单选题
1．如图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压。若随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压随时间t变化的图像中，正确的是（ ）
A．B．
C．D．
2．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是（ ）
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．对应P点，小灯泡的电阻为
C．对应P点，小灯泡的电阻为
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
3．在如图所示的电路中，是定值电阻，、是滑动变阻器，D为理想二极管。电源的电动势为E，内阻为r，接通开关S，质量为m的带电油滴恰能静止在水平放置的两金属板间。若只改变其中的一个条件，下列说法正确的是（ ）
A．将的滑片向下移动，油滴将向上运动
B．将的滑片向右移动，油滴将向下运动
C．断开开关S，将有电子自下而上通过理想二极管
D．增大电容器两极板间的距离，油滴将加速向上运动
4．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，电容器的电容为C．闭合开关S，增大可变电阻R阻值的过程中，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI，则（ ）
A．电压表示数U和电流表示数I的比值为R0+r
B．ΔU和ΔI的比值为r
C．电容器电荷的增加量为CΔU
D．电阻R0两端电压的减小量为ΔU
5．如图所示，R为用于热处理的电阻炉，正常工作电压为交流220V，通电后R在升温过程中电阻值增大很多，利用自耦变压器可使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，通电后刚开始的一段时间内，应将变压器的滑片P（ ）
A．从a缓慢调至bB．从b缓慢调至a
C．从b缓慢调至cD．从c缓慢调至b
6．如图是变电所为市区用户供电的示意图。变压器的输入电压是电网的电压，可视为不变。变压器视为理想变压器，其变压比通过P可调，输电线的电阻为R0，则（ ）
A．用户增多时，A表的示数减小
B．用户增多时，为使用户获得的电压稳定在220V应将P适当上调
C．用户减少时，用户获得的电压会有所降低
D．用户减少时，R0的功率增大
7．“西电东输”是我国实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证。在输送功率一定的情况下，将输电电压提高为原来的4倍，则输电导线上的电能损失将减小为原来的（ ）
A．B．C．D．
8．手摇式发电机的简化图如图所示：发电机线圈内阻，产生的电动势随时间变化的规律为。现将发电机与阻值为的灯泡组成闭合电路，则（ ）
A．电压表的示数为
B．线框转动到图示位置时，灯泡中电流瞬时值为零
C．线框由图示位置转圈，回路中消耗的电能
D．线框由图示位置转圈，通过灯泡的电荷量为
9．随着经济发展，用电需求大幅增加，当电力供应紧张时，有关部门就会对部分用户进行拉闸限电。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（ ）
A．降压变压器的输出电压减小了
B．升压变压器的输出电流增加了
C．输电线上损失的功率减小了
D．发电厂输出的总功率增加了
10．如图所示，闭合电键S，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变暗，电流表读数变小，则故障可能是（ ）
A．R1断路．B．R2断路
C．R3短路．D．R4短路
二、解答题
11．如图甲所示的电路中，使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端，测得电压表V随电流表A的示数变化的图像如图乙所示，不计电表内阻的影响。求：
（1）定值电阻R0的阻值和滑动变阻器的最大阻值Rm；
（2）电源的电动势E和内阻r；
（3）电源输出功率的最大值与最小值。
12．图甲为某同学设计的充电装置示意图，线圈ab匝数为n＝100匝，面积为S＝10－3m2，匀强磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间按正弦规律变化，如图乙所示。理想变压器副线圈接充电器，已知额定电压为6V的充电器恰能正常工作，不计线圈电阻。求：
（1）线圈ab中的最大感应电动势Em；
（2）变压器原、副线圈匝数比n1：n2。
程序法
R局eq \(――→,\s\up7(增大),\s\d5(减小))I总＝eq \f(E,R＋r)eq \(――→,\s\up7(减小),\s\d5(增大))U内＝I总req \(――→,\s\up7(减小),\s\d5(增大))U外＝E－U内eq \(――→,\s\up7(增大),\s\d5(减小))U支＝U外－I总R干eq \(――→,\s\up7(增大),\s\d5(减小))最后确定I支
串联电路注意分析各部分的电压关系，并联电路注意分析各部分的电流关系.
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）．
“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）．
极限法
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
制约关系
电压
副线圈的电压U2＝eq \f(n2,n1)U1，由原线圈的电压U1和匝数比决定
功率
原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定
电流
原线圈电流I1＝eq \f(n2,n1)I2由副线圈电流I2和匝数比决定