重难点11 直流电路和交流电路-2024年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

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一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
重难点11 直流电路和交流电路
1.命题情境源自生产生活中的与直流电路和交流电路的相关的情境或科学探究情境，解题时能从具体情境中抽象出物理模型，正确应用电阻定律、欧姆定律、焦耳定律、闭合电路欧姆定律、交变电流的瞬时值、有效值、变压器工作原理、远距离输电等知识解决物理实际问题。
2.命题中还经常出现含电动机和电解槽的非纯电阻电路，电流、电压关系、输出功率和消耗的电功率的关系。
3. 命题中还经常出现电源消耗的总功率、内部消耗的功率，直流电路和交流电路动态分析问题。
（建议用时：30分钟）
一、单选题
1．（2024·浙江·校联考一模）图甲为一家用变压装置的原理图。将图乙所示的正弦式交流电压加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数比，电表均为理想交流电表。已知变压器副线圈侧的保险丝的熔断电流为，阻值为，滑动变阻器最大阻值为，现滑片从端缓慢移动至端，则此过程中（ ）
A．电流表的示数逐渐减小
B．当滑片位于中点时，电压表读数为
C．要求相同时间内滑动变阻器产热量最多，应将滑片置于端
D．保险丝即将熔断时，原线圈消耗功率为
2．（2023·广东·统考二模）“西电东送”是我国西部大开发的标志性工程之一．如图是远距离输电的原理图，假设发电厂的输出电压恒定不变，输电线的总电阻保持不变，两个变压器均为理想变压器．下列说法正确的是（ ）

A．若输送总功率不变，当输送电压增大时，输电线路损失的热功率增大
B．在用电高峰期，用户电压降低，输电线路损失的热功率增大
C．当用户负载增多，升压变压器的输出电压会增大
D．当用户负载增多，通过用户用电器的电流频率会增大
3．（2023·黑龙江·校联考模拟预测）某物理兴趣小组的同学从一款电子产品中拆下一个特殊电池，用如图甲所示的电路测量该电池的电动势和内阻，其中R1是阻值已知的定值电阻，电流表内阻RA=9R1。改变电阻箱的阻值R，测得几组电流表的读数I，做出图线如图乙所示，图线的斜率为k，截距为a，则该电池的电动势和内阻分别为（ ）

A．，B．，
C．，D．，
4．（2023·浙江宁波·统考模拟预测）下表是某共享电动汽车的主要参数，根据信息，下列说法正确的是（ ）
A．工作时，电动汽车的电动机是将机械能转化成电池的化学能
B．标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为66.5%
C．标准承载下，电动汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，所消耗电能为3kW•h
D．标准承载下，汽车以120km/h速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为30kW
二、多选题
5．（2023·黑龙江·校联考模拟预测）如图所示，在滑动变阻器的滑片P向下端滑动过程中，理想电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为、，理想电流表A1、A2、A3示数变化量的绝对值分别为、、，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1示数增大，电流表A1示数增大
B．电压表V2示数减小，电流表A3示数增大
C．
D．
6．（2016上·宁夏·高三阶段练习）如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝 R构成。已知电吹风的额定电压为，吹冷风时的功率为，吹热风时的功率为，关于该电吹风，下列说法正确的是（ ）

A．电热丝的电阻为
B．若、闭合，则电吹风吹冷风
C．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
D．电动机工作时输出的机械功率为
三、解答题
7．（2023·湖北·模拟预测）如图所示，半径为r=1m的光滑金属圆环固定在水平面内，垂直于环面的匀强磁场的磁感应强度大小为B=4.0 T，一金属棒OA在外力作用下绕O轴以角速度ω=8rad/s沿逆时针方向匀速转动，金属环和导线电阻均不计，金属棒OA的电阻r0=2Ω，电阻R1=20Ω，R2=40Ω，R3=10Ω，R4=60Ω电容器的电容C=4μF。闭合开关S，电路稳定后，求：
（1）通过金属棒OA的电流大小和方向；
（2）从断开开关S到电路稳定这一过程中通过R3的电荷量。（结果保留两位有效数字）

8．（2023·江苏盐城·统考三模）如图甲所示，两足够长的光滑平行导轨固定在水平面内，处于磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距为L，一端连接一定值电阻R。质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒垂直导轨放置，与导轨始终接触良好。在金属棒的中点对棒施加一个平行于导轨的拉力，棒运动的速度v随时间t的变化规律如图乙所示的正弦曲线。已知在0~的过程中，通过定值电阻的电量为q；然后在时撒去拉力。其中v0已知， T 未知， 不计导轨的电阻。求：
（1）电阻R上的最大电压U；
（2）在0~的过程中，拉力所做的功W；
（3）撒去拉力后，金属棒的速度v随位置x变化的变化率k（取撤去拉力时棒的位置x=0）。

一、直流电路的分析与计算
1．直流电路动态分析的3种方法
（1）程序法
R局eq \(――→,\s\up11(增大),\s\d4(减小))I总＝eq \f(E,R＋r) eq \(――→,\s\up11(减小),\s\d4(增大))U内＝I总req \(――→,\s\up11(减小),\s\d4(增大))U外＝E－U内eq \(――→,\s\up11(增大),\s\d4(减小))确定U支、I支。
（2）结论法——“串反并同”（电源内阻不能忽略）
“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）。
（3）极限法
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将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。
2．求解功率最值问题的2点技巧
（1）定值电阻的功率：P定＝I2R
R为定值电阻，P定只与电流有关系，当R外最大时，I最小，P定最小，当R外最小时，I最大，P定最大。
（2）电源的输出功率：当R外＝r时，P出＝eq \f(E2,4r)最大。
3.解决最大功率问题的两点注意
（1）解决最大功率问题时，要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最大功率用P＝I2R＝eq \f(U2,R)分析，可变电阻的最大功率用等效电源法求解。
（2）电源输出功率最大时，效率不是最大，只有50%。
4.电路中常见的图像分析
二、 交流电的产生及“四值”的应用
1．两个特殊位置的特点
（1）线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，eq \f(ΔΦ,Δt)＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变．
（2）线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，eq \f(ΔΦ,Δt)最大，e最大，i最大，电流方向不改变．
2．正弦交流电“四值”的应用
三、 变压器和远距离输电
1．理想变压器动态分析的两种情况
（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．
四、 理想变压器的动态分析
常见的理想变压器的动态分析一般分匝数比不变和负载电阻不变两种情况.
1.匝数比不变的情况（如图甲所示）
（1）U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2不变.
（2）当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化.
（3）I2变化引起P2变化，P1=P2，故P1发生变化.
2.负载电阻不变的情况（如图乙所示）
（1）U1不变，发生变化，故U2变化.
（2）R不变，U2变化，故I2发生变化.
（3）根据P2=，P2发生变化，再根据P1=P2，故P1变化，P1=U1I1，U1不变，故I1发生变化.
空车质量
800kg
电池能量
60kW•h
标准承载
200kg
标准承载下的最大续航
200km
所受阻力与汽车总重比值
0.09
类别
线性元件
非线性元件
电源
图象
物理
意义
反映I和U的正比关系
反映I和U的非正比关系
反映电源的输出特性，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流
注意
问题
图线的斜率的倒数表示导体的电阻，R＝eq \f(U,I)＝eq \f(ΔU,ΔI)，遵从欧姆定律
图线的斜率仅表示电阻的变化趋势，某点的电阻值需用点的坐标值计算，即R＝eq \f(U1,I1)
图线斜率的绝对值表示电源的内阻（注意纵坐标数值是否从零开始）