适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题4电路与电磁感应第1讲恒定电流和交变电流课件

这是一份适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题4电路与电磁感应第1讲恒定电流和交变电流课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，体系构建•真题感悟，高频考点•探究突破，专项模块•素养培优，知识网络构建，高考真题再练，命题点点拨，等效电阻法等内容，欢迎下载使用。
1.(多选)(2023全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(　　)A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间
解析 由于1、2间的电势差为正,所以1要接电源正极。若电源接在1、4之间,如图甲所示,不管电阻R接在1、3之间还是接在2、4之间,3、4间的电势差一定是正的,即U34>0,与题目已知条件不符合,选项A、B错误。因此电源接在1、3之间,若电阻R接在1、4之间,如图乙所示,则U13=U12+U23=5.5 V,同时U13=U14+U43,因为U43=-U34=1.5 V,所以只要UR=U14=4 V就能满足题目要求,选项C正确。若电阻R接在2、4之间,如图丙所示,则U23=2.5 V,同时U23=U24+U43,因为U43=-U34=1.5 V,所以只要UR=U24=1 V就能满足题目要求,选项D正确。
2.(多选)(2023湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为4∶1,小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形,共n匝,总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动,带动小轮及线圈绕转轴转动,转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内,
下列说法正确的是(　　)A.线圈转动的角速度为4ω
D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮
3.(2022山东卷)如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcs(100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时,电阻消耗的功率为12 W。下列说法正确的是(　　)
A.n1为1 100,Um为220 VB.BC间线圈匝数为120匝,流过R的电流为1.4 AC.若将R接在AB两端,则R两端的电压为18 V,频率为100 HzD.若将R接在AC两端,则流过R的电流为2.5 A,周期为0.02 s
4.(2022广东卷)下图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈,n1>n2,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相等,且均连接阻值为R的电阻,转子是中心在O点的条形磁体,绕O点在该平面内匀速转动时,两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响,下列说法正确的是(　　)A.两线圈产生的电动势的有效值相等B.两线圈产生的交变电流频率相等C.两线圈产生的电动势同时达到最大值D.两电阻消耗的电功率相等
的电功率也不相等,故A、D错误。两线圈产生的交变电流周期与条形磁体旋转周期相等,则两线圈产生的交变电流的频率相等,故B正确。当线圈的轴线与磁体两端的平面平行时,线圈中的磁通量为零,磁通量变化率最大,感应电动势最大,可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值,故C错误。
5.(2022河北卷)张家口市坝上地区的风力发电场是北京冬奥会绿色电能的主要供应地之一,其发电、输电简易模型如图所示,已知风轮机叶片每秒转z转,通过转速比为1∶n的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动,发电机线圈面积为S,匝数为N,匀强磁场的磁感应强度为B,t=0时刻,线圈所在平面与磁场方向垂直,发电机产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。
忽略线圈电阻,下列说法正确的是(　　)
解析 由题意可知,发电机线圈的转速为nz,则输出交变电流的频率为f=nz, B错误。线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动,产生正弦式交变电流,其电动势的最大值为Em=NBSω,角速度ω=2πf,可解得Em=2πNBSnz,忽略线圈电阻,则
【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](2023江西九江二模)(命题点1)如图所示的电路中,定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r,各电表均为理想电表。闭合开关后,将滑动变阻器滑片向上滑动,电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则(　　)A.V1、V2、V3、A示数均变小B.ΔU2=ΔU1+ΔU3
D.电源输出功率先增大后减小
解析 闭合开关后,将滑动变阻器滑片向上滑动,其接入电路的电阻增大,电路中总电流减小,则V1、A示数均变小,内电压减小,则V2示数变大,由于U2=U1+U3,则V3示数变大,故A错误。根据U2=U1+U3,V2示数变大,V1示数变小,V3示数变大,分析可知ΔU2=ΔU3-ΔU1,故B错误。根据闭合电路欧姆定
于电源内阻阻值r,所以滑动变阻器滑片向上滑动,外电路总电阻增大,电源输出功率一直减小,故D错误。
【对点训练】1. (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
2.(2023湖北武汉期末)(命题点2、3)如图所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线,则下列说法正确的是(　　)A.电源的输出功率随外电阻的增大而增大B.当电流为5.5 A时,输出功率达到最大值
3.(2023北京西城区一模)(命题点2、3)某同学根据查阅到的某种热敏电阻的R-t特性曲线(如图甲所示),设计了图乙所示的恒温箱温度控制电路。图乙中,Rt为热敏电阻,R1为可变电阻,控制系统可视作R=200 Ω的电阻,电源的电动势E=9.0 V,内阻不计。当通过控制系统的电流小于2 mA时,加热系统将开启,为恒温箱加热;当通过控制系统的电流等于2 mA时,加热系统将关闭。
下列说法正确的是(　　)A.若要使恒温箱内温度保持20 ℃,应将R1调为500 ΩB.若要使恒温箱内温度升高,应将R1增大C.若恒温箱内温度降低,通过控制系统的电流将增大D.保持R1不变,通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化
【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;原线圈并联分流电阻时,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)(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
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.(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(　　)
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
5.(2023广东广州一模)(命题点1)某小组用如图甲所示的风速仪研究交流电,风杯在风力作用下带动与其连在一起的永磁体转动;某一风速时,线圈中产生的交变电流如图乙所示,已知风杯转速与风速成正比,则(　　)A.该交变电流的周期为t0B.该交变电流的峰值为C.风速增大,产生的交变电流周期增大D.风速增大,产生的交变电流峰值增大
解析 由图像可知该交变电流的周期为2t0,故A错误。该交变电流的峰值为Imax,故B错误。风速增大,转速增大,产生的交变电流周期减小,故C错误。风速增大,产生的交变电流峰值增大,故D正确。
6.(多选)(2022福建卷)(命题点3)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电。图中交流电源电压为6 V,定值电阻R1=R2=20 Ω,小灯泡L1、L2的规格均为“6 V　1.8 W”,理想变压器T1、T2原、副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1。分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ,两电路都稳定工作时(　　)A.L1与L2一样亮B.L2比L1更亮C.R1上消耗的功率比R2的大D.R1上消耗的功率比R2的小
7.(2023广西南宁一模)(命题点2)如图所示,一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上,正弦交流电压u=311sin 100πt(V),L1和L2为相同的灯泡,电阻R2=352 Ω恒定不变,定值电阻阻值R为灯泡阻值的 。当滑片P处于如图所示位置时,AB端与滑片P到B端匝数比为4∶1,S1、S2闭合时,两灯泡均正常发光。下列说法正确的是(　　)A.灯泡正常发光的电压U0=22 VB.灯泡正常发光的电功率P=22 WC.S1、S2均闭合时,将P沿逆时针方向转动,L1变亮D.断开S1,闭合S2,将P沿逆时针方向转动,电阻R消耗的电功率变大
线圈匝数比为4∶1到原、副线圈匝数比为1∶1的变化过程中,R与L2在原线圈回路中的等效电阻减小,可知原线圈电流增大,L1变亮,故C正确。从原、副线圈匝数比为4∶1到原、副线圈匝数比为1∶1的变化过程中,R消耗的功率有最大值,可知R消耗的功率先增大后减小,故D错误。
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