人教版新高考物理二轮复习课件　恒定电流和交变电流

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专题四2022高中总复习优化设计GAO ZHONG ZONG FU XI YOU HUA SHE JI内容索引体系构建•真题感悟高频考点•能力突破专项模块•素养培优体系构建•真题感悟【知识回顾•构建网络】 【感悟高考•真题再练】 1.(2020北京卷)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是(　　)A.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系B.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系C.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系D.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系甲 乙答案 B解析 由题图甲可知,tA点对应的电阻阻值较小,由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大,故tA应标在电流较大的刻度上;而tB点对应的电阻阻值较大,由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小,故tB应标在电流较小的刻度上。由题图甲得R=R0+kt,其中R0为图线的纵截距,由闭合电路欧姆定律得 ,联立解得 ,可知t与I是非线性关系,故只有选项B正确。2.(多选)(2020江苏卷)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时(　　)A.车灯的电流变小B.路端电压变小C.电路的总电流变小D.电源的总功率变大答案 ABD解析 开关闭合时,车灯变暗,故流过车灯的电流I灯变小,选项A正确。电路的路端电压为U路=U灯=I灯R灯,I灯变小,路端电压变小,选项B正确。总电流即干路电流为 ,U路减小,干路电流增大,选项C错误。电源总功率为P总=EI干,I干增大,总功率变大,选项D正确。3.(2020山东卷)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3,输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω,额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　)A.1 Ω B.5 Ω C.6 Ω D.8 Ω甲 乙答案 A 4.(多选)(2021山东卷)输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3,输入电压为7.5 V的正弦式交变电流。连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为10 Ω。开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1,R上的功率为10 W;接2时,匝数比为1∶2,R上的功率为P。以下判断正确的是(　　)A.r=10 Ω B.r=5 ΩC.P=45 W D.P=22.5 W答案 BD 5.(多选)(2021河北卷)如图所示,发电机的矩形线圈长为2l、宽为l,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度ω匀速转动时,理想电流表读数为I。不计线圈电阻,下列说法正确的是(　　)答案 BC 高频考点•能力突破【命题点点拨】 【方法规律归纳】1.闭合电路动态分析的三种常用方法方法1:程序法　　　最常规的方法 最直接的方法方法2: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)。　　　方法3:极限法 适用于变阻器限流接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端,使电阻最大或电阻为0去讨论。2.直流电路分析与计算时两种电路的比较 温馨提示 电动机卡住时所在电路为纯电阻电路,此时电动机内阻即为一个普通的发热电阻,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能。3.闭合电路的五种常见图像 [典例1](2021四川绵阳模拟)(命题点1)如图所示,闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中(　　)A.电流表A1的示数变小B.电流表A2的示数变小C.电压表V的示数变小D.电阻R1的电功率变大答案 A解析 程序法:在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路总电阻变大,根据闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变小,选项A正确。由于干路电流变小,根据U外=E-Ir可知外电路两端的电压变大,电阻R1两端的电压U1=IR1变小,则并联部分电路两端的电压变大,即电压表V的示数变大,通过电阻R2的电流变大,即电流表A2的示数变大,选项B、C错误。根据P1=I2R1可知,电阻R1不变,通过R1的电流变小,则电阻R1的电功率变小,选项D错误。结论法:根据“串反并同”,在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中,R变大,与之间接串联部分的电流、电压减小,R1的电功率变小,选项A正确,D错误。与之并联部分的电流、电压变大,选项B、C错误。【思维路径】审题:破题:本题考查闭合电路的动态分析,识别电路结构、明确各电表测量哪部分电路的物理量是解答本题的关键。思考在典例1中,在滑动变阻器R的滑片向右滑动的过程中,电压表示数的变化量ΔU与电流表A1示数的变化量ΔI1的比值 将会怎样变化?答案 保持不变。根据闭合电路欧姆定律得E=U+I1(R1+r),变式得U=E-I1(R1+r),即U-I1关系图像中,图线斜率k=-(R1+r),则 =-(R1+r),故保持不变。【对点训练】1.(2021河北高三模拟)(命题点1)如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,电流表和电压表都是理想电表,闭合开关,在滑动变阻器R的滑片由a向b移动的过程中,下列说法正确的是(　　)A.电压表V1的示数一直变大B.电流表A的示数先变大后变小C.电压表V1的示数变化量大小和电流表的示数变化量大小的比值不变D.电压表V2的示数变化量大小和电流表的示数变化量大小的比值变大答案 C解析 分析电路图可知,滑动变阻器左右两部分并联,之后与 R0串联,电压表V1测量的是路端电压,电流表A测量的是回路总电流,电压表V2测量的是定值电阻R0两端的电压。在滑片由a向b移动的过程中,并联总电阻先增大后减小,干路总电流先变小后变大,路端电压先增大后减小,选项A、B错误。根据E=U+Ir,知电压表V1的示数变化量和电流表的示数变化量的比值的绝对值等于电源的内阻r,所以两表示数变化量大小的比值不变,选项C正确。电流表测量的是干路总电流,也是流过R0的电流,根据 ,可知电压表V2的示数变化量大小和电流表的示数变化量大小的比值不变,选项D错误。2.(多选)(2021山东高三模拟)(命题点2)某电动车总质量为6.75×103 kg,它匀速前进500 m用时250 s,该过程中驱动电机的输入电流I=10 A,电压为300 V,电动车行驶时所受阻力为车总重力的 ,重力加速度g取10 m/s2,机械效率是输出功率占输入功率的百分比。不考虑其他损耗,下列说法正确的是(　　)A.驱动电机的输入功率为3 000 WB.电动车的机械功率为2 500 WC.驱动电机的内阻为3 ΩD.驱动电机的机械效率为85%答案 AC 3.(2021北京西城高三一模)(命题点3)如图所示的U-I图像中,直线a为电源的路端电压与电流的关系,直线b、c分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路,则(　　)A.两个电阻的电功率相等B.R1接在电源上时,电源的输出功率较大C.R2接在电源上时,电源内阻的热功率较大D.两种情况下,电源中非静电力做功的功率相等答案 B解析 由图线的交点读出,R1接在电源上时U1=0.5U0,I1=0.5I0,电源的输出功率P1=U1I1=0.25U0I0;R2接在电源上时电压U2=0.75U0,通过R2的电流I2=0.25I0,则电源的输出功率P2=U2I2= U0I0,所以R1接在电源上时,电源的输出功率较大,选项A错误,B正确。由题图可知,电源接R1时电路中的电流大,所以电源内阻的热功率较大,选项C错误。电源非静电力做功的功率为P=IE,所以电流大的,非静电力的功率大,选项D错误。【命题点点拨】 【方法规律归纳】1.解答交变电流问题的三点注意(1)理解两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:线圈与中性面重合时,S⊥B,Φ最大, =0,e=0,i=0,电流方向将发生(2)区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值。　　　　　　 　变交流为直流(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流电路中的有关问题。温馨提示 原线圈串联或并联负载时的解题策略:原线圈串联分压电阻时,输入端前端电压等于分压电阻电压和变压器输入电压之和;原线圈并联电阻时,输入端总电流等于分流电阻电流与原线圈电流之和。3.理想变压器动态分析的两种情况 4.远距离输电的三个关系 温馨提示 理想变压器能变电压、电流,但不能变功率、频率;对远距离输电问题要区别输电电压和输电线上损失的电压。[典例2]多选)(2021河北保定高三第一次模拟)(命题点3)一交流发电机组为某用户区供电的示意图如图所示,发电机组能输出稳定的电压。升压变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2=1∶10,线圈两端的电压分别为U1、U2;输电线的总电阻为r;降压变压器的原、副线圈匝数之比为n3∶n4=10∶1,线圈两端电压分别为U3、U4;L是用户区里一常亮的灯泡;三个回路的干路电流分别为I1、I2、I3。随着用电高峰的到来,用户区开启了大量的用电器,下列说法正确的是(　　)A.电压U4不变,始终等于U1B.电流I1始终等于I3C.L变暗D.输电线的电阻消耗的功率减小答案 BC 思维点拨 解答这类问题关键要理解“三个回路”:发电机与升压变压器原线圈组成一个回路;升压变压器副线圈与降压变压器原线圈组成一个回路;降压变压器副线圈与用户区的用电器组成一个回路。素养提升 输电线路功率损失的计算方法 【对点训练】4.(2021辽宁丹东高三一模)(命题点1)图甲为一台小型发电机的示意图,单匝线圈绕OO'轴转动。若从某位置开始计时,产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为r,外接灯泡的电阻为9r。下列说法正确的是(　　)甲 乙A.线圈是从垂直中性面位置开始计时的B.电动势表达式为e=6 sin 50πt(V)C.电流方向每秒改变50次D.理想电压表示数为5.4 V答案 D 5.(2020山东卷第5题变式题)(命题点1、2)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入的交变电流如图乙所示,电阻R=22 Ω,则(　　)A.交变电流的频率为100 HzB.t=0.005 s时电压表的读数为22 VC.t=0.01 s时电流表读数为1 AD.该变压器原线圈的输入功率为22 W甲 乙 答案 D 6.(2021山东高三一模)(命题点3)“新疆准东—安徽皖南”±1 100 kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程,输电容量为1.2×107 kW。输电线路流程可简化为若直流输电线电阻为10 Ω,不计变压器与整流等造成的能量损耗,直流变交流时,有效值不会变化。当输电线路电流为5×103 A时,下列说法正确的是(　　)A.输电功率为1.2×1010 WB.输电导线上损失的功率为2.5×108 W,损失的电压为50 kVC.降压变压器匝数比为11∶5D.若保持输送功率不变,用550 kV输电,用户得到的功率比1 100 kV输电时减少1×109 W答案 B解析 理想变压器本身不消耗能量,输入功率等于输出功率,输电导线输送功率为P2=U2I2=1 100×103×5×103 W=5.5×109 W,选项A错误。输电导线上损失的功率ΔP= =(5×103)2×10 W=2.5×108 W,损失的电压ΔU=I2R=5×103×10 V=50 kV,选项B正确。输电导线末端电压7.(2021江苏南京高三二模)(命题点2、3)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.输电线上损失的功率减小D.用户的功率减小答案 D专项模块•素养培优等效电源法、等效电阻法的应用【主题概述】一、等效电源法电源的输出功率与负载的关系如图所示,P出随R的增大先增大后减小,当R=r时达到最大,Pm= 。P出