2025屆高考物理二輪總復(fù)習(xí)第一編專題4電路與電磁感應(yīng)第1講恒定電流和交變電流課件

第一講恒定電流和交變電流通覽知識(shí)明要點(diǎn)研學(xué)考點(diǎn)提能力目錄索引0102突破熱點(diǎn)聚素養(yǎng)03通覽知識(shí)明要點(diǎn)研學(xué)考點(diǎn)提能力考點(diǎn)一直流電路的分析與計(jì)算高考風(fēng)向標(biāo)考點(diǎn)考題明細(xì)考查頻度直流電路的分析與計(jì)算2024廣西卷,6;2023海南卷,7;2022浙江卷6月,12;2022浙江卷1月,12;2022江蘇卷,2地方卷:3年5考命題角度1閉合電路的動(dòng)態(tài)分析方法1:程序法

最常規(guī)的方法方法2:結(jié)論法——“串反并同”

電源內(nèi)阻不為零

最直接的方法方法3:極限法

適用于變阻器限流接法因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題,可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端,使電阻最大或電阻為零去討論。例1(2024海南模擬)如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻r不能忽略。閉合開關(guān)S后,調(diào)整R的阻值,使電壓表的示數(shù)增大ΔU,在這一過程中(

)D.路端電壓增大,增大量為ΔU答案

A解析

電壓表的示數(shù)增大ΔU,可知電阻R1兩端的電壓增加ΔU,通過R1的電流增大,增大量為

,A正確;R2兩端的電壓減小,內(nèi)阻r和R2兩端的電壓之和減小量為ΔU,通過R2的電流減小,減小量小于

,B、C錯(cuò)誤;電路的總電流減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,則路端電壓增大,增大量為ΔU'=ΔU-ΔUR2<ΔU,D錯(cuò)誤。命題角度2直流電路的分析與計(jì)算例2(2024廣西卷)將橫截面相同、材料不同的兩段導(dǎo)體L1、L2無縫連接成一段導(dǎo)體,總長度為1.00m,接入圖甲電路。閉合開關(guān)S,滑片P從M端滑到N端,理想電壓表讀數(shù)U隨滑片P的滑動(dòng)距離x的變化關(guān)系如圖乙所示,則導(dǎo)體L1、L2的電阻率之比約為(

)

甲

乙A.2∶3 B.2∶1C.5∶3 D.1∶3B例3(2023海南卷)如圖所示的電路中,已知電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì),電容器電容為C,閉合開關(guān)K,待電路穩(wěn)定后,電容器上所帶的電荷量為(

)C規(guī)律總結(jié)

含電容器電路的分析與計(jì)算(1)確定電容器和哪個(gè)電阻并聯(lián),該電阻兩端的電壓即為電容器兩端的電壓。(2)當(dāng)電容器和某一電阻串聯(lián)后接在某一電路兩端時(shí),該電阻阻值可視為零。接在某一電路兩端時(shí),此電路兩端的電壓即為電容器兩端的電壓。(3)電路的電流、電壓變化時(shí),將會(huì)引起電容器的充、放電。如果電容器兩端的電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電。電荷量的多少可根據(jù)ΔQ=C·ΔU計(jì)算,還應(yīng)注意極板的電性是否發(fā)生改變。命題角度3直流電路的最大功率1.當(dāng)R一定時(shí),由P=I2R知,I越大,P越大。2.當(dāng)r一定、R變化時(shí),P出隨R的變化情況可通過下面兩個(gè)圖像進(jìn)行分析。例4(2024江蘇無錫模擬)太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。某太陽能電池在特定光照下工作電流I隨路端電壓U變化的圖線如圖中曲線①所示,輸出功率P隨路端電壓U的變化圖線如圖中曲線②所示。圖中給出了該太陽能電池?cái)嗦冯妷篣0和短路電流I0。當(dāng)路端電壓為U1時(shí),工作電流為I1,且恰達(dá)到最大輸出功率P1,則此時(shí)該太陽能電池的內(nèi)阻為(

)C解析

根據(jù)題意可知,該太陽能電池的電動(dòng)勢為U0,路端電壓為U1時(shí),該太陽能電池的總功率為P總=U0I1,該太陽能電池內(nèi)阻的功率為P內(nèi)=P總-P1,拓展衍生1.(2022北京卷)某同學(xué)利用壓力傳感器設(shè)計(jì)水庫水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示,電路中的R1和R2,其中一個(gè)是定值電阻,另一個(gè)是壓力傳感器(可等效為可變電阻)。水位越高,對(duì)壓力傳感器的壓力越大,壓力傳感器的電阻值越小。當(dāng)a、b兩端的電壓大于U1時(shí),控制開關(guān)自動(dòng)開啟低水位預(yù)警;當(dāng)a、b兩端的電壓小于U2(U1、U2為定值)時(shí),控制開關(guān)自動(dòng)開啟高水位預(yù)警。下列說法正確的是(

)A.U1<U2B.R2為壓力傳感器C.若定值電阻的阻值越大,開啟高水位預(yù)警時(shí)的水位越低D.若定值電阻的阻值越大,開啟低水位預(yù)警時(shí)的水位越高C解析

由題意可知水位越高,對(duì)壓力傳感器的壓力越大,壓力傳感器的電阻值越小?？刂崎_關(guān)自動(dòng)開啟低水位預(yù)警,此時(shí)水位較低,壓力傳感器的電阻值較大,由于a、b兩端此時(shí)的電壓大于U1,根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知,R1為壓力傳感器,高水位時(shí),壓力傳感器的電阻值較小,壓力傳感器兩端的電壓較小,則U1>U2,A、B錯(cuò)誤。設(shè)電源的內(nèi)阻為r,根據(jù)閉合電路歐姆定律可低水位預(yù)警時(shí),a、b兩端的電壓大于U1,壓力傳感器的電阻值需要比原來大,則水位越低;當(dāng)開啟高水位預(yù)警時(shí),a、b兩端的電壓小于U2,壓力傳感器的電阻值需要比原來大,則水位越低,C正確,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二交變電流及變壓器問題的分析與計(jì)算高考風(fēng)向標(biāo)考點(diǎn)考題明細(xì)考查頻度交變電流及變壓器問題的分析與計(jì)算2024新課標(biāo)卷,20;2024全國甲卷,19;2024山東卷,8;2024廣東卷,1;2024湖北卷,5;2024湖南卷,6;2023河北卷,5;2023遼寧卷,4;2023海南卷,11;2023北京卷,7;2023廣東卷,6;2023山東卷,7;2022山東卷,4;2022湖南卷,6;2022湖北卷,9;2022天津卷,8;2022河北卷,3全國卷:3年2考地方卷:3年15考命題角度1交變電流“四值”及應(yīng)用

溫馨提示

有效值的計(jì)算方法

(2)非正弦式交變電流:計(jì)算有效值時(shí),要根據(jù)電流的熱效應(yīng),即“一個(gè)周期”內(nèi)“相同電阻”上產(chǎn)生“相同熱量”,然后分段求和列式,求得有效值。例5(2024山東卷)如圖甲所示,在-d≤x≤d、-d≤y≤d的區(qū)域中存在垂直O(jiān)xy平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(用陰影表示磁場的區(qū)域),邊長為2d的正方形線圈與磁場邊界重合。線圈以y軸為轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢如圖乙所示。若僅磁場的區(qū)域發(fā)生了變化,線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢變?yōu)閳D丙所示實(shí)線部分,則變化后磁場的區(qū)域可能為(

)C命題角度2理想變壓器的分析與計(jì)算1.三個(gè)基本關(guān)系(1)P入=P出2.三個(gè)決定關(guān)系(1)副線圈輸出的功率決定原線圈輸入的功率;(2)副線圈電流的變化決定原線圈電流的變化;(3)在匝數(shù)比一定的情況下,原線圈兩端的電壓決定副線圈兩端的電壓。例6(多選)(2024全國甲卷)如圖所示,理想變壓器的副線圈接入電路的匝數(shù)可通過滑動(dòng)觸頭T調(diào)節(jié),副線圈回路接有滑動(dòng)變阻器R、定值電阻R0和R1、開關(guān)S。S處于閉合狀態(tài),在原線圈電壓U0不變的情況下,為提高R1的熱功率,可以(

)A.保持T不動(dòng),滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)B.將T向b端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器R的滑片位置不變C.將T向a端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)D.將T向b端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器R的滑片向e端滑動(dòng)答案

AC解析

保持T不動(dòng),說明ab兩端電壓不變,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng)時(shí),電阻減小,流過R1的電流增大,R1的功率增加,A正確;將T向b端移動(dòng),副線圈匝數(shù)減小,副線圈電壓減小,而滑動(dòng)變阻器R的滑片位置不變,說明流過R1的電流減小,R1的功率變小,B錯(cuò)誤;將T向a端移動(dòng),副線圈電壓增加,滑動(dòng)變阻器R的滑片向f端滑動(dòng),電阻減小,流過R1的電流增大,R1的功率增加,C正確;

將T向b端移動(dòng),副線圈電壓減小,滑動(dòng)變阻器R的滑片向e端滑動(dòng),電阻增大,流過R1的電流減小,R1的功率變小,D錯(cuò)誤。命題角度3遠(yuǎn)距離輸電問題(1)理清三個(gè)回路(2)抓住兩個(gè)聯(lián)系

(3)掌握一個(gè)守恒能量守恒關(guān)系:P1=P損+P3。例7(2024山東泰安三模)遠(yuǎn)距離輸電的示意圖如圖所示,升壓變壓器的原、電線的總電阻為R=200Ω,變壓器均為理想變壓器。當(dāng)用戶消耗的電功率為110kW時(shí),入戶電壓U4=220V,則升壓變壓器的輸入電壓U1為(

)A.465V B.316.5VC.232.5V D.216.5V答案

B規(guī)律總結(jié)

輸電線路功率損失的四種計(jì)算方法

拓展衍生2.(2024湖北卷)在如圖所示電路中接入正弦式交變電流,燈泡L1的電阻是燈泡L2的2倍。假設(shè)兩個(gè)二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關(guān)S,燈泡L1、L2的電功率之比P1∶P2為(

)A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶4答案

C解析

本題結(jié)合二極管考查交流電路中電功率的計(jì)算。由電路圖可知,二極管導(dǎo)通則短路與其并聯(lián)的燈泡,此時(shí)另一個(gè)燈泡與電源串聯(lián),在正弦式交變電流一個(gè)完整的周期內(nèi),兩個(gè)燈泡有電流通過的時(shí)間相等,都為半個(gè)周期,且電壓有效值相等,根據(jù)P=,可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2,故選C。3.(2023山東卷)某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示,發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1=250V,輸出功率P=500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=50∶1,輸電線總電阻R=62.5Ω,其余線路電阻不計(jì),用戶端電壓U4=220V,功率P4=88kW,所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是(

)A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kWC.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kWD.升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=1∶44答案

C4.(2022湖南卷)如圖所示,理想變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同,滑動(dòng)觸頭P1初始位置在副線圈正中間,輸入端接入電壓有效值恒定的交流電源。定值電阻R1的阻值為R,滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為9R,滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表V的示數(shù)為U,理想電流表A的示數(shù)為I。下列說法正確的是(

)A.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中,I減小,U不變B.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中,R1消耗的功率增大C.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中,I減小,U增大D.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動(dòng)的過程中,R1消耗的功率減小B解析

保持P1位置不變,由題意可知,變壓器接入電路中原、副線圈的匝數(shù)比為2,若原線圈的電流為I,則副線圈的電流為2I,根據(jù)歐姆定律可得副線圈兩端的電壓有效值為U2=2IR1,則變壓器原線圈兩端的電壓有效值為U1=2U2=4IR1,設(shè)輸入電壓有效值為U0,則U0=4IR1+IR2,可得I=。P2向左緩慢滑動(dòng)的過程中,R2減小,I變大,而U1=4IR1,可知變壓器原線圈兩端的電壓有效值變大,輸入電壓有效值不變,則R2兩端的電壓不斷變小,即電壓表示數(shù)U變小,原線圈兩端的電壓、輸入的電流都變大,則變壓器輸入功率變大,根據(jù)原、副線圈的功率相等,可知R1消耗的功率增大,故B正確,A錯(cuò)誤。突破熱點(diǎn)聚素養(yǎng)主題概述重要思維方法:等效電源法、等效電阻法的應(yīng)用一、等效電源法電源的輸出功率與負(fù)載的關(guān)系如圖所示,P出隨R的增大先增大后減小,當(dāng)R=r時(shí)達(dá)到最大,Pm=。P出<Pm時(shí),一個(gè)P出對(duì)應(yīng)兩個(gè)阻值R1和R2,且R1R2=r2。求變化電阻的功率的最大值時(shí)可以利用等效思想,把除變化電阻之外的其他的定值電阻等效成電源的內(nèi)阻。二、等效電阻法等效電阻法是指在含有理想變壓器的電路中,當(dāng)副線圈接純電阻元件時(shí),可以把理想變壓器(含與副線圈串聯(lián)的所有元件)當(dāng)成一個(gè)電阻來處理。設(shè)考向分析等效思維法在分析物理問題時(shí)經(jīng)常用到,等效法是在保證某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、簡單的、形象的物理對(duì)象、物理過程或物理現(xiàn)象替代實(shí)際的、陌生的、復(fù)雜的、抽象的物理對(duì)象、物理過程或物理現(xiàn)象的一種處理方法,解決問題時(shí)可達(dá)到事半功倍的效果。案例探究典例(2024湖南卷)根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì),截至2023年9月,我國風(fēng)電裝機(jī)4億千瓦,連續(xù)13年居世界第一位,湖南在國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。某實(shí)驗(yàn)小組模擬風(fēng)力發(fā)電廠輸電網(wǎng)絡(luò)供電的裝置如圖所示。已知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),升、降壓變壓器均為