专题四 第15课时　直流电路与交流电路课件PPT

这是一份专题四 第15课时　直流电路与交流电路课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了知识体系，命题规律，专题强化练，高考预测，高考题型1，直流电路的分析与计算，考向一电路基本规律，考向二电路动态分析，高考题型2，交变电流的产生等内容，欢迎下载使用。
第15课时　直流电路与交流电路
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.
高考题型1　直流电路的分析与计算
高考题型2　交变电流的产生
高考题型3　变压器与远距离输电
直流电路动态分析的三种常用方法
例1　(多选)(2021·广东高三二模)离地面高度5.0×104 m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104 m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V.已知雷暴每秒给地球充电的电荷量约为1.8×103 C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则 A.该大气层的等效电阻约为600 ΩB.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 AC.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·mD.该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m
例2　(2021·山东济宁市高三期末)如图1所示，R1、R2和R3都是定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是两理想电压表，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片自图示位置向左缓慢滑动时，下列说法中正确的是 A.电压表V1示数减小B.电压表V2示数增大C.电阻R2消耗的电功率增大D.电压表V1示数的变化量ΔU1的绝对值小于电压表 V2示数的变化量ΔU2的绝对值
解析　当滑动变阻器的滑片自题图所示位置向左缓慢滑动时，R接入电路的阻值减小，总电阻减小，所以总电流变大，则内电压和R1两端的电压增大，所以R2两端的电压减小，通过R2的电流减小，根据并联电路电流的特点，通过R3这部分支路的电流变大，则R3两端的电压变大，电压表V1示数变大，R两端的电压减小，电压表V2示数减小，故A、B错误；由A、B的分析可知，通过R2的电流减小，所以电阻R2消耗的电功率减小，故C错误；
通过以上分析可知，R2两端的电压等于R3两端的电压与R两端的电压之和，R2两端的电压减小，即R3两端的电压与R两端的电压之和减小，而R3两端的电压增大，所以R两端的电压减少的值大于R3两端电压增大的值，即电压表V1示数的变化量ΔU1的绝对值小于电压表V2示数的变化量ΔU2的绝对值，故D正确.
例3　阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图2所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2，Q1与Q2的比值为
考向三　含容电路的分析与计算
解析　S断开时等效电路图如图甲所示.
S闭合时等效电路图如图乙所示.
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)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
例4　(多选)(2019·天津卷·8)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Ф与时间t的关系图像如图3所示.下列说法正确的是
考向一　交变电流的产生及四值
例5　(2018·全国卷Ⅲ·16)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图4所示.则Q方∶Q正等于
1.变压器中的制约关系
2.远距离输电问题(1)理清三个回路
(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＝ ，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.
例6　(多选)(2020·全国卷Ⅲ·20)在图5(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表.已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示.下列说法正确的是A.所用交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为100 VC.电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W
考向一　变压器的分析和计算
解析　根据i2－t图像可知T＝0.02 s，则所用交流电的频率f＝ ＝50 Hz，故A正确；
变压器传输的电功率P＝I22R2＋I2R3＝15.0 W，故D正确.
例7　如图6所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2，且n1r，所以ΔU1>ΔU2，选项D对.
10.(多选)(2021·山东卷·9)输电能耗演示电路如图9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的正弦交流电.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
解析　当开关S接1时，左侧变压器副线圈两端电压U2＝3×7.5 V＝22.5 V
则右侧变压器原线圈两端的电压U3＝2U4＝2×10 V＝20 V
当开关S接2时，设右侧变压器的输电电流为I，则右侧变压器副线圈中的电流为0.5I；根据右侧变压器两边电压与匝数的关系可知
解得I＝3 A则R上的功率P＝(0.5I)2R＝22.5 W故选B、D.
11.(多选)(2021·山东德州市高三期末)如图10所示，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线上.现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧逆时针(俯视)匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金属圆环的半径为 金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图示位置，速度与磁感线垂直.
以下说法正确的是A.导体棒每转动一周电流方向改变一次
解析　导体棒在金属圆环上转动时切割磁感线产生的瞬时感应电动势为e＝ BL2ωcs ωt，则一个周期电流方向改变两次，所以A错误；
12.(多选)(2021·河北卷·8)如图11，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，
再由欧姆定律有U2＝I2R2
解析　由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律有U1＝IR1根据变压器原、副线圈电压与匝数的关系有
由于变压器为理想变压器，则有P0＝P1＋P2＝U1I＋U2I2＝I2R1＋U2I2
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有Emax＝2NBL2ω，
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误.
13.如图12所示理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，两端分别接有四个相同的灯泡(其电阻不随温度变化)，已知4盏灯均能发光，则L1灯实际消耗功率与其他三盏灯实际消耗功率之和的比值为 A.1∶1 B.1∶3 C.9∶1 D.3∶1
可知流过原线圈的电流为2I，因此流过灯L1的电流为3I，根据P＝I2R