2022届二轮复习 专题五第2课时　直流电路和交流电路 课件（71张）

这是一份2022届二轮复习 专题五第2课时　直流电路和交流电路 课件（71张），共60页。PPT课件主要包含了必备知识链接，规律方法回扣，高考题型，专题限时训练，限时30分钟等内容，欢迎下载使用。
本专题主要复习直流电路和交流电路的相关知识和规律应用。
闭合电路欧姆定律的应用；电路中的能量问题；交流电的产生和描述；变压器和远距离输电。
本专题以选择题的形式命题，对直流电路的考查较少，考查重点在于交流电的性质和特点的分析，变压器的原理及规律的应用，题目考查点单一，难度较小。
1.纯电阻电路和非纯电阻电路
(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功率P热＝I2R，电功______电热，即W>Q，故求电功、电功率只能用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝________、P热＝______。
(1)电源的几个功率①电源的总功率：P总＝______。②电源内部消耗的功率：P内＝I2r。③电源的输出功率：P出＝______＝P总－P内。
(1)最大值Em＝__________，电容器的击穿电压指最大值。(2)瞬时值(从中性面开始计时)e＝_____________。
4.理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P入＝______。
1.直流电路动态分析方法
(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”。即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况。(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)。
2.变压器和远距离输电的分析技巧
(1)变压器副线圈的电流和功率决定原线圈的电流和功率；(2)远距离输电问题分析的关键是求中间回路______的大小。
高考题型2　电路中的功率和效率问题
高考题型1　闭合电路欧姆定律及电路动态分析
高考题型3　交流电的产生和描述
高考题型4　变压器和远距离输电
(1)程序法。(2)“串反并同”法。(3)极限法。
(1)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路。(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。
【例1】 (多选)(2021·辽宁省名校联盟开学考)如图1所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则(　　)
A.电压表读数减小 B.电流表读数减小C.质点P将向下运动 D.R3上消耗的功率逐渐增大
【拓展训练1】 (多选) (2021·福建宁德市第一次质检)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图2所示。当汽车启动时，开关S闭合，启动电机开始工作，车灯变暗，则车灯(　　)
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.电源的总功率变小
【拓展训练2】 (2021·新高考八省大联考广东区模拟)催化燃烧式气体传感器可以检测一氧化碳气体，当一氧化碳气体达到一定的浓度，传感器中的检测片燃烧，使检测片温度上升、检测片的电阻增加，如图3所示电路中，R为催化燃烧式气体传感器的检测片。当环境一氧化碳气体达到一定浓度，会发现(　　)
A.电压表、电流表示数均减小B.电压表，电流表示数均增大C.电压表示数减小，电流表示数增大D.电压表示数增大，电流表示数减小
解析　由题意知当环境一氧化碳气体达到一定浓度，R增大，总电阻增大，则总电流减小，内电压减小，根据U＝E－U内，可知路端电压增大，因此电压表V示数增大，通过滑动变阻器的电流增大，则电流表A示数减小。故选项D正确。
【例2】 (多选)(2021·山东青岛市黄岛区期末)“抗疫”期间，关键区域用机器人运送防疫物资，从而降低了感染的风险。某机器人电动机的额定工作电压为36 V，正常工作时的额定功率为90 W，其所用锂电池的容量为5 000 mA·h，当机器人工作到电池剩余容量为总容量的10%时会停止工作，然后自动充电，下列说法正确的是(　　)A.机器人正常工作时的电流为2.5 AB.机器人的内电阻为14.4 ΩC.机器人可以连续正常工作的时间为108 minD.机器人充满电后正常工作总共消耗的电能为6.48×105 J
【拓展训练3】 (2021·北京市朝阳区期末)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计自身机械损耗，若该车在额定状态下以最大速度行驶，则下列选项正确的是(　　)
A.电动机的输入功率为576 WB.电动机的线圈电阻为4 ΩC.该车获得的牵引力为104 ND.该车受到的阻力为20 N
【拓展训练4】 (多选)(2021·江苏南通市平潮中学期末)如图4所示，电源电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻(R1>r)，R2为可变电阻，C为电容器，闭合开关后改变R2的阻值，则(　　)
A.增大R2的阻值，电阻R1上的电压也增大B.增大R2的阻值，电容器C上的电荷量增加C.当R2＝0时，电源的输出功率最大D.当R2＝0时，电源的效率最大
【例3】 (2021·1月福建省新高考适应性考试，1)一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的交变电流i随时间t变化关系如图5所示，则(　　)
【拓展训练5】 (2021·6月浙江选考，5)如图6所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足(　　)
1.理想变压器动态分析
(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况。(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况。
2.理想变压器问题分析技巧
(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，对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入。
3.远距离输电问题的解题关键(1)整个输电线路由三个回路组成，回路间通过变压器建立联系。(2)关键是通过分析，利用题目条件，首先求出中间回路的电流。
【例4】 (多选)(2021·河北省普通高中学业水平选择性考试，8)如图7，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(　　)
【例5】 (多选)(2021·山东省普通高中学业水平选择性考试，9)输电能耗演示电路如图8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
【拓展训练7】 (2021·湖南省普通高中学业水平选择性考试，6)如图9，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(　　)
A.L1先变暗后变亮，L2一直变亮B.L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C.L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D.L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
解析　在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，副线圈电路中的总电阻先增大后减小，滑片在R中间时，副线圈电路中总电阻最大。将副线圈电路中的电阻等效到原线圈电路中，等效电路图如图所示，根据理想变压器的工作原理可得R′＝ R副，故R′先增大后减小，则通过灯泡L1(原线圈)的电流先减小后增大，故灯泡L1先变暗后变亮，灯泡L1两端的电压先减小后增大，则原线圈两端的电压先增大后减小，由于理想变压器原、副线圈的匝数比固定，根据原、副线圈匝数比与电流的关
系知，通过副线圈的电流先减小后增大，根据原、副线圈匝数比与电压的关系知副线圈两端的电压先增大后减小，而灯泡L2所在支路电阻一直减小，副线圈两端电压增大的过程中，灯泡L2变亮，之后副线圈两端的电压减小，通过副线圈的电流增大，而R0所在支路电阻一直增大，所以通过R0的电流减小，灯泡L2所在支路电流增大，可见灯泡L2一直变亮，A正确。
1.(多选) (2021·广东四校联考)如图1所示，内阻为r、电动势为E的电源，与灯泡L，电阻R，以及电容器C连接成电路，开始时开关S断开，则开关闭合电路稳定后，与开始时相比(　　)
A.电容器上电荷量增大 B.灯泡L变暗C.电源效率减小 D.电源内阻的热功率增大
2.(2021·江苏南京一中阶段性检测)如图2所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是(　　)
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大
解析　当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，回路总电阻变大，总电流减小，R1消耗的功率减小，A错误；原线圈电流也减小，C错误；原线圈电压不变，副线圈电压也不变，加在R1两端的电压减小，因此电压表V示数增大，B正确；若闭合开关S，回路总电阻减小，总电流增大，R1两端的电压，R2两端的电压减小，流过R2的电流减小，即A2的示数减小，D错误。
3.(2021·广东省普通高中学业水平选择性考试，7)某同学设计了一个充电装置，如图3所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60。下列说法正确的是(　　)
A.交流电的频率为10 HzB.副线圈两端电压最大值为3 VC.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
4.(2021·辽宁葫芦岛市高考一模)一手摇交流发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，内阻不计。转轴位于线圈平面内，并与磁场方向垂直。产生的电动势随时间变化的规律如图4所示，则(　　)
5.(2021·辽宁丹东市一模)图5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(　　)
6.(2021·广东六校第三次联考)无线充电是近几年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如图6甲所示，充电基座接上220 V、50 Hz家庭用交流电(电压变化如图乙所示)，受电线圈接上一个理想二极管给手机电池充电。下列说法正确的是(　　)
A.乙图中的E0的大小为220 VB.基座线圈和受电线圈通过互感实现能量传递C.在t1时刻，受电线圈中的电动势达到最大D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
8. (2021·山东青岛市期末教学质检)理想变压器与额定电压均为12 V的四个相同灯泡连接成如图8所示的电路，开关S断开时，灯泡L1、L2、L3都正常发光，忽略灯泡电阻随温度的变化。下列说法正确的是(　　)
A.理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1B.理想变压器原线圈所接交流电源的电压为24 VC.闭合开关S，灯泡L1、L2、L3仍能正常发光D.闭合开关S，灯泡L1可能烧毁
解析　开关S断开时，灯泡L1、L2、L3都正常发光，则原线圈的电流为I，副线圈的电流为2I，由变压器原、副线圈电流与匝数成反比，则变压器原副线圈匝数比为2∶1，所以A错误；变压器的输出电压为U2＝12 V，由变压器原、副线圈电压与匝数成正比，所以变压器的输入电压U1＝24 V，则理想变压器原线圈所接交流电源的电压为U＝U1＋12 V＝36 V，所以B错误；利用等效法，把副线圈看成一个电阻串联在原线圈中，闭合开关S，等效电阻变小，则原线圈中的电流会变大，所以灯泡L1可能烧毁，则D正确；闭合开关S，原线圈中的电流会变大，则灯泡L1分的电压变大，所以原线圈的输入电压U1变小，则副线圈的电压U2也变小，所以灯泡L1、L2、L3不能正常发光，都会变暗的，则C错误。
9.(2021·山东临沂市等级考试模拟)特高压输电技术已成为继高铁、核电之后中国在世界范围内的第三张高科技名片。如图9为特高压远距离输电示意图，变压器为理想变压器，特高压输电电压U保持不变，输电线路的等效电阻为R0，用户电路为纯电阻电路，总电阻为R，当R变小时，不考虑其他因素的影响，则下列说法正确的是(　　)
A.变压器原线圈中的电流变小B.变压器输出端的电压变大C.用户获得的功率一定变大D.输电线损耗的功率与用户获得的功率的比值变大
10.(多选)(2021·湖北宜昌市联考)如图10所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U0的灯泡L1和L2。原、副线圈的匝数比为3∶1。S断开时两灯泡均能正常发光，则(　　)
A.电源电压U＝4U0B.S断开时，灯泡L1和L2的电流之比为1∶1C.S断开时，灯泡L1和L2的功率之比为1∶3D.S闭合后，灯泡L2仍能正常发光
11.(2021·广东惠州市第三次调研)如图11甲所示的电路中，S为单刀双掷开关，电表为理想电表，Rt为热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，理想变压器原线圈接如图乙所示的正弦交流电，则(　　)
12.(2021·广东肇庆市第二次统一测试)如图12所示，一小型水电站通过升压变压器和降压变压器给某生活区供电，发电机组输出电压恒定，输电线电阻R保持不变。该生活区夜晚用电量大于白天用电量，则夜晚与白天比较(　　)
A.发电机的输出功率不变B.用户获得的电压升高C.输电线上损失的功率减小D.降压变压器输入电压降低
解析　生活区夜晚用电量大于白天用电量，所以对应的发电机的输出功率夜晚大于白天，A错误；夜晚输电线上电流比白天大，输电线上的电压损失比白天大，降压变压器的输入电压比白天低，到达用户时，用户获得的电压比白天低，B错误，D正确；根据P损＝I2R线，知夜晚输电线上损失的功率变大，C错误。
13.(2021·北京海淀区期末)如图13所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度L1＝50 cm，bc边和ad边的长度L2＝20 cm，匝数n＝100匝，线圈的总电阻r＝10 Ω，线圈位于磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值R＝90 Ω的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OO′以角速度ω＝400 rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。
答案　(1)i＝2cs(400t) A　(2)180 W　(3)5×10－3 C
解析　(1)对于n匝线圈，ab边与cd边一起切割磁感线的情况，应有Em＝nBL1L2ω＝200 V
从线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电流随时间变化的函数关系式为i＝Imcs ωt＝2cs(400t) A。