高考物理二輪復習 專題四 電路與電磁感應 第1講 恒定電流與交變電流課件

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1、 第1講恒定電流與交變電流 1.(2016全 國 卷 ，16)一 含 有 理 想 變 壓 器 的 電 路 如 圖 1所 示 ， 圖中 電 阻 R1、 R2和 R3的 阻 值 分 別 為 3 、 1 和 4 ， 為 理 想 交流 電 流 表 ， U為 正 弦 交 流 電 壓 源 ， 輸 出 電 壓 的 有 效 值 恒 定 。 當開 關 S斷 開 時 ， 電 流 表 的 示 數(shù) 為 I； 當 S閉 合 時 ， 電 流 表 的 示 數(shù) 為4I。 該 變 壓 器 原 、 副 線 圈 匝 數(shù) 比 為 ( )圖 1A.2 B.3 C.4 D.5 甲 乙答 案 B 2.(2016全 國 卷 ，17)阻 值

2、相 等 的 四 個 電 阻 、 電 容 器 C及 電 池E(內 阻 可 忽 略 )連 接 成 如 圖 2所 示 電 路 。 開 關 S斷 開 且 電 流 穩(wěn) 定 時 ，C所 帶 的 電 荷 量 為 Q1； 閉 合 開 關 S， 電 流 再 次 穩(wěn) 定 后 ， C所 帶 的電 荷 量 為 Q2。 Q1與 Q2的 比 值 為 ( )圖 2 解 析 S斷 開 時 等 效 電 路 如 圖 甲 所 示 。甲 S閉 合 時 等 效 電 路 如 圖 乙 所 示 。乙答 案 C 3.(多 選 )(2016全 國 卷 ，19)如 圖 3， 理 想 變 壓 器 原 、 副 線 圈 分 別接 有 額 定 電 壓 相

3、 同 的 燈 泡 a和 b。 當 輸 入 電 壓 U為 燈 泡 額 定 電 壓的 10倍 時 ， 兩 燈 泡 均 能 正 常 發(fā) 光 。 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )圖 3A.原 、 副 線 圈 匝 數(shù) 比 為 9 1B.原 、 副 線 圈 匝 數(shù) 比 為 1 9C.此 時 a和 b的 電 功 率 之 比 為 9 1D.此 時 a和 b的 電 功 率 之 比 為 1 9 答 案 AD 4.(2015全 國 卷 ，16)一 理 想 變 壓 器 的 原 、 副 線 圈 的 匝 數(shù) 比 為3 1， 在 原 、 副 線 圈 的 回 路 中 分 別 接 有 阻 值 相 同 的 電 阻 ， 原

4、線圈 一 側 接 在 電 壓 為 220 V的 正 弦 交 流 電 源 上 ， 如 圖 4所 示 。 設 副線 圈 回 路 中 電 阻 兩 端 的 電 壓 為 U， 原 、 副 線 圈 回 路 中 電 阻 消 耗的 功 率 的 比 值 為 k， 則 ( )圖 4 答 案 A 5.(多 選 )(2014新 課 標 全 國 卷 ，21)如 圖 5所 示 ， 一 理 想 變 壓 器 原 、副 線 圈 的 匝 數(shù) 分 別 為 n1、 n2。 原 線 圈 通 過 一 理 想 電 流 表 接 正弦 交 流 電 源 ， 一 個 二 極 管 和 阻 值 為 R的 負 載 電 阻 串 聯(lián) 后 接 到 副線 圈

5、的 兩 端 。 假 設 該 二 極 管 的 正 向 電 阻 為 零 ， 反 向 電 阻 為 無 窮大 。 用 交 流 電 壓 表 測 得 a、 b端 和 c、 d端 的 電 壓 分 別 為 Uab和 Ucd ，則 ( ) 圖 5 A.Uab Ucd n1 n2B.增 大 負 載 電 阻 的 阻 值 R， 電 流 表 的 讀 數(shù) 變 小C.負 載 電 阻 的 阻 值 越 小 ， cd間 的 電 壓 Ucd越 大D.將 二 極 管 短 路 ， 電 流 表 的 讀 數(shù) 加 倍 答 案 BD 備 考 指 導 【 考 情 分 析 】2014 卷 T21： 理 想 變 壓 器 的 動 態(tài) 分 析 及 二

6、極 管 的 單 向 導 電 性2015 卷 T16： 理 想 變 壓 器 規(guī) 律 的 應 用2016 卷 T16： 理 想 變 壓 器 動 態(tài) 分 析卷 T17： 含 電 容 器 的 直 流 電 路 的 分 析 與 計 算卷 T 19： 理 想 變 壓 器 規(guī) 律 的 應 用直 流 電 路 重 點 考 查 電 路 的 功 率 計 算 、 動 態(tài) 過 程 分 析 等 ； 變 壓 器 、 交 流 電 路 部 分 由 于 與日 常 生 活 、 生 產 緊 密 結 合 ， 在 近 幾 年 高 考 中 考 查 的 頻 率 較 高 。 【 備 考 策 略 】(1)理 解 串 、 并 聯(lián) 電 路 的 特 點

7、 ， 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 的 含 義 。 理 解 交變 電 流 的 “ 四 值 ” 含 義 和 變 壓 器 、 遠 距 離 輸 電 的 原 理 。(2)掌 握 以 下 應 考 技 法 程 序 法 等 效 法 分 析 推 理 法 守 恒 法 直 流 電 路 的 動 態(tài) 分 析規(guī) 律 方 法 閉 合 電 路 動 態(tài) 分 析 的 兩 種 常 用 方 法(1)程 序 分 析 法 ： 流 程 如 下 (2)利 用 結 論 法 ： 即 “ 串 反 并 同 ” 法 “ 串 反 ” 即 某 一 電 阻 增 大 (減 小 )時 ， 與 它 串 聯(lián) 或 間 接 串聯(lián) 的 電 阻 中 的 電 流 、 兩

8、 端 電 壓 、 消 耗 的 電 功 率 都 減 小 (增 大 )； “ 并 同 ” 即 某 一 電 阻 增 大 (減 小 )時 ， 與 它 并 聯(lián) 或 間 接 并聯(lián) 的 電 阻 中 的 電 流 、 兩 端 電 壓 、 消 耗 的 電 功 率 都 增 大 (減 小 )。 1.在 如 圖 6所 示 的 電 路 中 ， E為 電 源 ， 電 源 內 阻 為 r， L為 小 燈 泡 (其燈 絲 電 阻 可 視 為 不 變 )， 為 理 想 電 壓 表 ， R1、 R2為 定 值 電 阻 ，R3為 滑 動 變 阻 器 ， 將 滑 動 變 阻 器 的 滑 片 向 上 移 動 ， 則 ( )精 典 題 組

9、 圖 6A.電 壓 表 的 示 數(shù) 變 大B.小 燈 泡 消 耗 的 功 率 變 小C.通 過 R 2的 電 流 變 小D.電 源 的 內 耗 電 壓 變 大 解 析 將 滑 動 變 阻 器 的 滑 片 向 上 移 動 ， 滑 動 變 阻 器 接 入 電 路 的 阻值 增 大 ， 電 路 中 的 總 電 阻 增 大 ； 由 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 可 得 ， 電 路中 的 電 流 減 小 ， 故 R1兩 端 的 電 壓 減 小 ， 并 聯(lián) 部 分 電 壓 增 大 ， 通 過R2的 電 流 變 大 ， A、 C錯 誤 ； 由 并 聯(lián) 電 路 的 電 流 規(guī) 律 可 知 ， 流 過燈 泡

10、的 電 流 一 定 減 小 ， 故 由 P I2R可 知 ， 小 燈 泡 消 耗 的 功 率 變 小 ，B正 確 ； 因 電 路 中 電 流 減 小 ， 故 電 源 的 內 耗 電 壓 減 小 ， D錯 誤 。答案 B 2.如 圖 7所 示 ， 電 路 中 燈 泡 L1和 L2均 正 常 發(fā) 光 ， 由 于 電 路 某 處 發(fā) 生斷 路 故 障 ， 發(fā) 現(xiàn) 燈 泡 L1變 暗 ， 而 燈 泡 L2變 亮 了 。 則 下 列 判 斷 正確 的 是 ( ) 圖 7A.R 1斷 路B.R2斷 路C.S斷 開D.發(fā) 生 故 障 后 電 容 器 C的 帶 電 荷 量 減 少 解 析 因 為 是 斷 路

11、(相 當 于 該 處 電 阻 增 至 無 窮 大 )， 電 路 中 電 阻 增大 。 此 時 電 路 中 電 流 減 小 ， 路 端 電 壓 增 大 。 L1亮 度 比 原 來 暗 ， 說明 L1中 電 流 減 小 ， 根 據(jù) “ 串 反 并 同 ”規(guī)律，斷路處必定與L1串聯(lián)或間接串聯(lián)。L2比原來亮，說明L2中電流增大，根據(jù)“串反并同”規(guī)律，斷路處必定與L2并聯(lián)或間接并聯(lián)。分析題圖可知，R2出現(xiàn)了斷路故障，S斷開不影響L1、L2。發(fā)生故障后，路端電壓增大，即C兩端電壓增大，所以電容器帶電荷量增加。答案 B 3.(多 選 )如 圖 8所 示 ， 平 行 金 屬 板 中 帶 電 質 點 P原 來

12、處 于 靜 止 狀 態(tài) ，不 考 慮 電 流 表 和 電 壓 表 對 電 路 的 影 響 ， R1的 阻 值 和 電 源 內 阻 r相等 。 將 滑 動 變 阻 器 R4的 滑 片 向 b端 移 動 ， 則 ( )圖 8A.R 3上 消 耗 的 功 率 增 大B.電 流 表 讀 數(shù) 減 小 ， 電 壓 表 讀 數(shù) 增 大C.電 源 的 輸 出 功 率 增 大D.質 點 P將 向 下 運 動 解 析 將 滑 動 變 阻 器 R4的 滑 片 向 b端 移 動 ， 其 接 入 電 路 的 電 阻 減小 ， 外 電 路 總 電 阻 減 小 ， 根 據(jù) 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 分 析 得 知 干

13、 路 電流 I增 大 。 電 容 器 極 板 間 的 電 壓 等 于 R3兩 端 的 電 壓 。 R4減 小 ， 并 聯(lián)部 分 的 總 電 阻 減 小 ， 則 R3的 電 壓 減 小 ， R3上 消 耗 的 功 率 減 小 ， 電容 器 極 板 間 場 強 減 小 ， 質 點 P所 受 的 電 場 力 減 小 ， 所 以 質 點 P將 向下 運 動 。 流 過 電 流 表 的 電 流 IA I I3， I增 大 ， I3減 小 ， 則 IA增 大 ，所 以 電 流 表 讀 數(shù) 增 大 。 R4的 電 壓 U4 U3 U2， U3減 小 ， U2增 大 ，則 U 4減 小 ， 所 以 電 壓 表

14、 讀 數(shù) 減 小 。 由 于 R1的 阻 值 和 電 源 內 阻 r相等 ， 則 外 電 路 總 電 阻 大 于 電 源 的 內 阻 r， 當 外 電 阻 減 小 時 ， 電 源的 輸 出 功 率 增 大 ， A、 B錯 誤 ， C、 D正 確 。答案CD 交 變 電 流 的 產 生 和 描 述規(guī) 律 方 法 解 決 交 變 電 流 的 產 生 和 描 述 的 基 本 方 法 (2)書 寫 交 變 電 流 瞬 時 值 表 達 式 的 基 本 思 路 ： 確 定 正 弦 式 交 變 電 流 的 峰 值 ， 根 據(jù) 已 知 圖 象 讀 出 或 由 公 式 EmnBS求 出 相 應 峰 值 。 明

15、確 線 圈 的 初 始 位 置 ， 找 出 對 應 的 函 數(shù) 關 系 式 。a.若 線 圈 從 中 性 面 位 置 開 始 轉 動 ， 則 i t圖 象 為 正 弦 函 數(shù) 圖 象 ， 函數(shù) 式 為 i Imsin t。b.若 線 圈 從 垂 直 中 性 面 位 置 開 始 轉 動 ， 則 i t圖 象 為 余 弦 函 數(shù) 圖 象 ，函 數(shù) 式 為 i I mcos t。 1.利 用 實 驗 室 的 手 搖 發(fā) 電 機 產 生 的 正 弦 交 流 電 給 燈 泡 L供 電 ， 其電 路 如 圖 9所 示 。 當 線 圈 以 角 速 度 勻 速 轉 動 時 ， 電 壓 表 示 數(shù) 為U， 燈

16、泡 正 常 發(fā) 光 。 已 知 發(fā) 電 機 線 圈 的 電 阻 為 r， 燈 泡 正 常 發(fā) 光時 的 電 阻 為 R， 電 表 均 為 理 想 電 表 ， 導 線 電 阻 可 忽 略 ， 則 ( )精 典 題 組 圖 9 答 案 D 2. (多 選 )小 型 發(fā) 電 機 線 圈 共 N匝 ， 每 匝 可 簡 化 為 矩 形 線 圈 abcd， bc邊 長 度 為 L1， 磁 極 間 的 磁 場 可 視 為 勻 強 磁 場 ， 方 向 垂 直 于 線 圈中 心 軸 OO， 線 圈 以 角 速 度 繞 OO勻 速 轉 動 ， 如 圖 10所 示 。 矩形 線 圈 ab邊 和 cd邊 產 生 的

17、感 應 電 動 勢 的 最 大 值 都 為 e0， 不 計 線圈 電 阻 ， 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )圖 10 答 案 AC 3.(多 選 )(2016湖 南 懷 化 模 擬 )如 圖 11甲 所 示 ， 阻 值 為 r 4 的 矩形 金 屬 線 框 與 理 想 電 流 表 、 理 想 變 壓 器 的 原 線 圈 構 成 回 路 ， 標有 “ 12 V 36 W” 的 字 樣 的 燈 泡 L與 理 想 變 壓 器 的 副 線 圈 構 成回 路 ， 燈 泡 L恰 能 正 常 發(fā) 光 ， 理 想 變 壓 器 原 、 副 線 圈 的 匝 數(shù) 之比 為 3 1。 矩 形 金 屬 線 框

18、在 勻 強 磁 場 中 繞 與 磁 感 線 垂 直 的 軸 勻速 轉 動 ， 產 生 的 電 動 勢 隨 時 間 變 化 的 規(guī) 律 如 圖 乙 所 示 。 則 ( )圖 11 答 案 BD 變 壓 器 和 遠 距 離 輸 電 問 題規(guī) 律 方 法 3.原 線 圈 連 接 有 電 阻 的 變 壓 器 問 題 的 處 理變 壓 器 的 原 理 是 電 磁 感 應 中 的 互 感 現(xiàn) 象 ， 變 壓 器 不 能 改 變 恒 定 電流 ， 當 原 線 圈 接 有 電 阻 時 ， 變 壓 器 的 原 線 圈 輸 出 電 壓 不 是 電 源 的電 壓 ， 所 以 求 解 的 關 鍵 是 先 求 出 原

19、線 圈 中 的 電 流 ， 再 由 電 壓 關 系列 式 。 1.如 圖 12所 示 ， 某 旋 轉 磁 極 式 發(fā) 電 機 的 轉 子 有 兩 對 磁 極 ， 定 子 線圈 的 輸 出 端 接 在 一 理 想 變 壓 器 的 原 線 圈 上 。 不 計 定 子 線 圈 的 電阻 ， 當 轉 子 以 25 r/s的 轉 速 勻 速 轉 動 時 ， 在 定 子 線 圈 中 產 生 頻 率為 50 H z的 正 弦 交 流 電 。 若 使 轉 子 以 50 r/s的 轉 速 轉 動 ， 則 ( )精 典 題 組 圖 12 解 析 轉 速 加 倍 ， 根 據(jù) 2n， 角 速 度 加 倍 ， 根 據(jù)

20、Em NBS，動 生 電 動 勢 的 最 大 值 加 倍 ， 變 壓 器 原 線 圈 兩 端 電 壓 加 倍 ， 根 據(jù) 變壓 器 原 、 副 線 圈 的 電 壓 比 等 于 匝 數(shù) 比 可 知 ， 副 線 圈 兩 端 電 壓 加 倍 ，副 線 圈 中 電 流 加 倍 ， 根 據(jù) 電 流 與 匝 數(shù) 關 系 可 知 電 流 表 的 示 數(shù) 也 加倍 ， 選 項 A正 確 ， B錯 誤 ； 轉 速 加 倍 ， 則 原 線 圈 輸 入 電 壓 頻 率 加倍 ， 為 100 H z， 變 壓 器 不 改 變 電 流 頻 率 ， 所 以 電 阻 R上 交 流 電 的頻 率 為 100 H z， 故 選

21、 項 C錯 誤 ； 根 據(jù) 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 可 知 ，電 動 勢 與 磁 通 量 變 化 率 成 正 比 ， 因 為 電 動 勢 加 倍 ， 變 壓 器 鐵 芯 中磁 通 量 變 化 率 的 最 大 值 變 為 原 來 的 2倍 ， 故 選 項 D錯 誤 。答案 A 2.(2016德 州 模 擬 )如 圖 13所 示 為 遠 距 離 輸 電 的 示 意 圖 ， 升 壓 變 壓器 和 降 壓 變 壓 器 均 為 理 想 變 壓 器 ， 發(fā) 電 廠 的 輸 出 電 壓 和 輸 電 線的 電 阻 均 不 變 。 閉 合 開 關 S后 ( )圖 13A.升 壓 變 壓 器 的 輸

22、出 電 壓 增 大B.降 壓 變 壓 器 的 輸 出 電 流 減 小C.輸 電 線 上 損 耗 的 功 率 增 大D.輸 電 線 上 交 流 電 的 頻 率 減 小 解 析 根 據(jù) 輸 入 電 壓 決 定 輸 出 電 壓 ， 閉 合 開 關 S后 ， 升 壓 變壓 器 的 輸 出 電 壓 不 變 ， 選 項 A錯 誤 ； 閉 合 開 關 S后 ， 負 載 增加 ， 負 載 總 電 阻 減 小 ， 降 壓 變 壓 器 的 輸 出 電 流 增 大 ， 輸 電線 上 電 流 增 大 ， 輸 電 線 上 損 耗 的 功 率 增 大 ， 選 項 B錯 誤 、 C正 確 ； 根 據(jù) 變 壓 器 不 改 變

23、 交 變 電 流 頻 率 可 知 ， 輸 電 線 上 交流 電 的 頻 率 不 變 ， 選 項 D錯 誤 。答案C 圖 14A.開 關 閉 合 后 ， 燈 泡 L1會 變 亮B.開 關 閉 合 后 ， a、 b端 輸 入 功 率 變 小C.開 關 閉 合 前 ， R1、 R2消 耗 的 功 率 相 等D.開 關 閉 合 前 ， 電 源 的 輸 出 功 率 為 5 W 答 案 C 圖 15 答 案 D 高 頻 考 點 九 結 合 理 想 變 壓 器 考 查 交 流 電 路 的 動 態(tài) 分 析滿 分 策 略 理想變壓器的動態(tài)分析是高考命題的重點，考查方向：一是負載不變，匝數(shù)比變化，討論各量的變化情

24、況；二是匝數(shù)比不變，負載變化，討論各量的變化情況。(1)分析變壓器動態(tài)變化問題的一般思維流程 (2)分 析 變 壓 器 動 態(tài) 變 化 問 題 的 關 鍵弄清變量和不變量，確定是負載電阻不變還是匝數(shù)比不變；弄清變壓器動態(tài)變化中的決定關系，即P2決定P1，I2決定I1，U1決定U2。 滿 分 示 例 (6分)如 圖 16所 示 ， 有 一 矩 形 線 圈 的 面 積 為 S， 匝 數(shù) 為 N， 內 阻 不計 ， 繞 OO軸 在 水 平 方 向 的 磁 感 應 強 度 為 B的 勻 強 磁 場 中 以 角 速度 做 勻 速 轉 動 ， 從 圖 示 位 置 開 始 計 時 。 矩 形 線 圈 通 過

25、 滑 環(huán) 接 一理 想 變 壓 器 ， 滑 動 觸 頭 P上 下 移 動 時 可 改 變 輸 出 電 壓 ， 副 線 圈 接有 可 調 電 阻 R， 下 列 判 斷 正 確 的 是 ( )圖 16 審 題 指 導 第一步：抓關鍵點獲取信息 第 二 步 ： 分 析 選 項 找 解 題 依 據(jù) 滿 分 模 板 答 案 A 滿 分 體 驗 (6分)(2016天津理綜，5)如 圖 17所 示 ， 理 想 變 壓 器 原 線 圈 接 在交 流 電 源 上 ， 圖 中 各 電 表 均 為 理 想 電 表 。 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )圖 17A.當 滑 動 變 阻 器 的 滑 動 觸 頭 P向

26、 上 滑 動 時 ， R 1消 耗 的 功 率 變 大B.當 滑 動 變 阻 器 的 滑 動 觸 頭 P向 上 滑 動 時 ， 電 壓 表 V示 數(shù) 變 大C.當 滑 動 變 阻 器 的 滑 動 觸 頭 P向 上 滑 動 時 ， 電 流 表 A1示 數(shù) 變 大D.若 閉 合 開 關 S， 則 電 流 表 A1示 數(shù) 變 大 ， A2示 數(shù) 變 大 解 析 當 滑 動 變 阻 器 的 滑 動 觸 頭 P向 上 滑 動 時 ， 接 入 電 路 的 阻 值變 大 ， 變 壓 器 副 線 圈 兩 端 電 壓 不 變 ， 副 線 圈 電 路 中 的 電 流 減 小 ，則 R1消 耗 的 功 率 及 其

27、兩 端 電 壓 均 變 小 ， 故 電 壓 表 的 示 數(shù) 變 大 ， 選項 A錯 誤 ， B正 確 ； 當 滑 動 變 阻 器 的 滑 動 觸 頭 P向 上 滑 動 時 ， 副 線圈 中 的 電 流 減 小 ， 則 原 線 圈 中 的 電 流 也 減 小 ， 電 流 表 A1示 數(shù) 變 小 ，選 項 C錯 誤 ； 若 閉 合 開 關 S， 副 線 圈 電 路 中 總 電 阻 減 小 ， 副 線 圈 中的 電 流 變 大 ， R1兩 端 電 壓 變 大 ， R2兩 端 電 壓 減 小 ， 電 流 表 A2示 數(shù)減 小 ， 原 線 圈 中 的 電 流 變 大 ， 電 流 表 A 1示 數(shù) 變 大 ， 選 項 D錯 誤 。答案B