2019高考物理二轮复习 第12讲 直流电路和交流电路课件.ppt

第12讲直流电路和交流电路 总纲目录 考点1直流电路的分析与计算 闭合电路动态分析的两种常用方法 1 程序分析法 流程如下RI总U内U外 2 利用结论法 即 串反并同 法 串反 即某一电阻增大 减小 时 与它串联或间接串联的电阻中的电流 两端电压 消耗的电功率都减小 增大 并同 即某一电阻增大 减小 时 与它并联或间接并联的电阻中的电流 两端电压 消耗的电功率都增大 减小 1 如图所示 C为两极板水平放置的平行板电容器 闭合开关S 当滑动变阻器R1 R2的滑片处于各自的中点位置时 悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态 要使尘埃P向下加速运动 下列方法中可行的是 A 将R1的滑片向左移动B 将R2的滑片向左移动C 将R2的滑片向右移动D 将闭合的开关S断开 答案B尘埃P受到重力和电场力而平衡 要使尘埃P向下加速 就要减小电场力 故要减小电容器两端的电压 电路稳定时 滑动变阻器R1无电流通过 两端电压为零 故改变R1的电阻值无效果 故A错误 滑动变阻器R2处于分压状态 电容器两端电压等于滑动变阻器R2左半段的电压 故要减小滑动变阻器R2左半段的电阻值 滑动变阻器R2的滑片应该向左移动 故B正确 C错误 将闭合的开关S断开 电容器两端电压将增大到等于电源电动势 故P向上加速运动 D错误 2 2018江苏单科 8 4分 多选 如图所示 电源E对电容器C充电 当C两端电压达到80V时 闪光灯瞬间导通并发光 C放电 放电后 闪光灯断开并熄灭 电源再次对C充电 这样不断地充电和放电 闪光灯就周期性地发光 该电路 A 充电时 通过R的电流不变B 若R增大 则充电时间变长C 若C增大 则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D 若E减小为85V 闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 答案BCD因电容器属于非线性元件 电容器在充电过程中 充电电流是非线性减小的 故A错 若R增大 充电电流减小 充电时间变长 故B正确 由Q CU且U 80V为定值可见 C增大时Q增大 闪光灯闪光一次通过的电荷量增大 故C正确 闪光灯闪光一次通过闪光灯的电荷量与电源电动势无关 故D正确 3 2018河北衡水中学六调 多选 某电路如图所示 电源电动势为E 内阻为r R1 R2为定值电阻 R为电位器 滑动变阻器 L1是小灯泡 电压表和电流表均为理想电表 当电位器的触片滑向b端时 下列说法正确的是 A 小灯泡L1将变亮B 电压表示数与电流表A1示数的比值将变大C 电流表A1的示数将变大D 电源的总功率将变大 答案ACD电位器的触片滑向b端时 电位器接入电路的电阻减小 外电路总电阻R总减小 由闭合电路欧姆定律知 总电流变大 电流表A1的示数将变大 则内阻分担电压变大 路端电压变小 电压表V的示数将减小 流过R1和R2的电流均减小 流过L1的电流将增大 灯泡L1将变亮 故A C正确 电压表V的示数与电流表A1示数的比值等于外电路总电阻 可知该比值将变小 故B错误 总电流变大 由P EI知 电源的总功率将变大 故D正确 4 2018四川绵阳模拟 工厂生产的某一批次小灯泡说明书上附有如图甲所示的电压随电流变化图像 乙图是该批次三个小灯泡连接而成的电路 三个灯泡均发光时电压表V2的示数为1V 下列说法正确的是 A 电压表V1的示数为2 0VB 电流表A1的示数为0 6AC 若灯泡L1短路 则电压表V2的示数为5 0VD 电源的输出功率为0 9W 答案B分析电路的连接时 把电压表看做断路 电流表看做导线 题中L2与L3并联 然后再与L1串联组成外电路 电压表V1测量L1两端的电压 电压表V2测量并联电路部分的电压 电流表A1测量干路电流 电流表A2测量通过L3的电流 闭合开关S 电压表V2的示数为1V 表示L2两端的电压为1V 由题图甲可知 此时对应的支路电流I 0 3A 通过L1的干路电流为0 6A 电流表A1的示数为0 6A 选项B正确 此时L1两端电压根据题图甲可知为4 0V 即V1的示数为4 0V 选项A错 此时路端电压为5 0V 干路电流为0 6A 电源输出功率为3 0W 选项D错 若灯泡L1短路 则只有两个灯泡并联 V2测并联电压即路端电压 由于内阻作用 外电路电阻变化 路端电压也变化 不等于原来的5 0V 选项C错 考点2交变电流的产生和描述 1 线圈通过中性面时的特点 1 穿过线圈的磁通量最大 2 线圈中的感应电动势为零 3 线圈每经过中性面一次 感应电流的方向改变一次 2 交流电的 四值 1 最大值Em NBS 可用来分析电容器的耐压值 2 瞬时值e NBS sin t 计算闪光电器的闪光时间 线圈某时刻的受力情况 3 有效值 正弦式交流电的有效值E 非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应 用等效的思想来求解 计算交流电路的电功 电功率和测定交流电路的电压 电流都是指有效值 4 平均值 n 常用来计算通过电路的电荷量 3 有效值的计算方法 1 正弦式交流电的有效值 I U E 2 非正弦式交流电的有效值 根据电流的热效应进行计算 1 2018河北唐山模拟 一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO 轴以相同的角速度匀速转动 通过导线给同一电阻R供电 如图甲 乙所示 其中甲图中OO 轴右侧有磁场 乙图中整个空间均有磁场 两磁场磁感应强度相同 则甲 乙两图中交流电流表的示数之比为 A 1 B 1 2C 1 4D 1 1 答案A题图甲中的磁场只在OO 轴的右侧 所以线框只在半周期内有感应电流产生 如图1 电流表测的是有效值 所以I 题图乙中的磁场布满整个空间 线框中产生的感应电流如图2 所以I 则I I 1 即A正确 2 2018山西太原一模 多选 图1中 单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动 改变线圈的转速 穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲 乙的规律变化 设线圈的电阻为1 0 则 A 图线甲对应线圈在t 0时产生的感应电动势最大B 图线甲 乙对应的线圈在t 0 2s时 线圈平面均平行于磁感线C 图线甲 乙对应的线圈转速之比为5 4D 图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2 5 A 答案BC在t 0时 甲最大 则产生的感应电动势最小 故A错误 因为在t 0 2s时 甲 乙 0 所以线圈平面均平行于磁感线 故B正确 由图可知甲 乙图线对应的周期之比为4 5 而线圈的转速n 所以图线甲 乙对应的线圈转速之比为5 4 故C正确 甲图线对应的线圈中交流电压的峰值Em BS m 0 4 V 5 V 电流的峰值Im 5 A 故D错误 3 2018湖北八校二联 多选 如图所示 矩形单匝线圈abcd 放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中 绕OO 轴匀速转动 转动的周期为T ab的中点和cd的中点的连线恰好位于转轴所在直线上 且转轴OO 位于匀强磁场的边界线上 转轴OO 垂直于磁场方向 线圈电阻阻值为R 外电阻的阻值也为R 从图示位置开始计时 线圈转过30 时的瞬时感应电流为I 则以下判断正确的是 A 线圈的面积为B 线圈消耗的电功率为4I2RC t时刻线圈中的感应电动势为e 2IRsintD t时刻穿过线圈的磁通量为 cost 答案AD设线圈面积为S 从图示位置开始计时时感应电动势的表达式为e B sin t sin 转过30 时的瞬时电流I sin30 故S 则e 4IRsint A正确 C错误 线圈消耗的电功率为P R 2I2R B错误 t时刻穿过线圈的磁通量为 B cos t cost D正确 4 间距为m的无限长光滑金属导轨水平放置 导轨中间分布有磁感应强度为1T的匀强磁场 磁场边界为正弦曲线 一长为2m的光滑导体棒以1m s的速度匀速向右滑动 如图所示 导轨电阻不计 导体棒电阻为20 定值电阻的阻值为10 则下列分析正确的是 A 电流表示数为AB 电压表的示数是0 5VC 导体棒运动到图示虚线位置时 导体棒的瞬时电流从C到DD 导体棒上消耗的热功率为0 2W 答案B当导体棒切割磁感线时 产生的感应电动势为E BLv 由于有效切割长度按正弦规律变化 且当磁场反向时 感应电流反向 故这个过程产生正弦式交流电 导体棒有效切割长度最长等于m 交流电的最大值Em BLv 1 1V V 有效值为E 1V 由于导体棒接入电路的有效长度为总长度的一半 所以接入电路电阻为10 定值电阻的阻值也为10 则电压表的示数为U E 0 5V 选项B正确 电流表的示数为I A 0 05A 选项A错误 导体棒运动到图示虚线位置时 磁感应强度等于0 瞬时电流等于0 选项C错误 导体棒上消耗的热功率为Pr I2r 0 052 10W 0 025W 选项D错误 方法技巧分析交流电问题时应注意的几点 1 正弦式交流电不只局限于由线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动而产生 匀速切割磁感线的导体棒的有效长度按正弦规律变化 也可产生正弦式交流电 2 电压表 电流表的示数对应交流电的有效值 计算用电器的电热功率时 也应利用电流或电压的有效值 3 对于有电动机的回路 要注意欧姆定律的适用条件 考点3变压器和远距离输电 1 理想变压器的基本关系式 1 功率关系 P入 P出 2 电压关系 3 电流关系 只有一个副线圈时 有多个副线圈时 U1I1 U2I2 U3I3 UnIn 4 输电过程的功率关系注意 1 变压器联系着两个电路 原线圈电路 副线圈电路 原线圈在原线圈电路中相当于一用电器 副线圈在副线圈电路中相当于电源 2 远距离输电示意图中涉及三个电路 在中间的远距离输电线路中升压变压器的副线圈 导线 降压变压器的原线圈相当于闭合回路的电源 电阻 用电器 1 2018山西五地市联考 如图所示 L1 L2 L3 L4为四只规格均为 12V 6W 的灯泡 分别接入理想变压器原 副线圈回路中 a b两端连接交流电源 交流电流表A示数为0 5A 已知灯泡L2正常发光 以下说法正确的是 A a b端输入功率为18WB a b端输入电压为36VC 灯泡L1的功率为6WD 若副线圈回路再并联一只同样的灯泡 L2仍能正常发光 答案C灯泡的额定电流IL A 0 5A 因交流电流表A示数为0 5A 所以灯泡L1正常发光 功率为6W 因L2正常发光 则L3 L4也正常发光 则变压器的输出功率为三只灯泡的总功率 变压器的输入功率等于输出功率 则a b端输入功率等于四只灯泡的总功率 即Pab 6 4W 24W 故A错误 C正确 根据Pab UabIA可得Uab V 48V 故B错误 若副线圈回路再并联一只同样的灯泡 使得副线圈的总电流增大 则原线圈的电流也增大 灯泡L1分担的电压增大 原线圈两端电压减小 副线圈两端电压减小 L2不能正常发光 故D错误 2 2018天津河东一模 在日常生活中 各种家用电器所使用的电压不同 经常需要用变压器把220V交流电变成所需的电压 如图所示为原 副线圈匝数比为n1 n2 10 1的理想变压器 b是原线圈中的中心抽头 电压表和电流表均为理想交流电表 从某时刻开始在原线圈c d两端加上u1 220sin100 t V 的交变电压 则 A 当单刀双掷开关与a连接时 电压表的示数为22VB 当单刀双掷开关与a连接时 在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中 电压表和电流表的示数均变小C 当单刀双掷开关由a扳向b时 原线圈输入功率变小D 当单刀双掷开关由a扳向b时 调节滑动变阻器滑片到适当位置 有可能实现调节前 后原线圈输入功率相等 答案D当单刀双掷开关与a连接时 由 又n1 n2 10 1 U1 220V 可得副线圈的电压U2 22V 则电压表的示数为22V 故A错误 当单刀双掷开关与a连接时 在滑片P向上移动的过程中 因输入电压及原 副线圈匝数之比不变 则副线圈两端电压不变 所以电压表的示数不变 因变阻器滑片P向上移动 变阻器接入电路的电阻变大 则副线圈电流变小 电流表示数变小 故B错误 当单刀双掷开关由a扳向b时 原线圈匝数变小 根据 可知副线圈两端的电压U2变大 输出功率P2 变大 又输入功率等于输出功率 所以原线圈 输入功率变大 故C错误 当单刀双掷开关由a扳向b时 输出电压变大 调节滑动变阻器滑片到适当位置使其连入电路的电阻R变大 输出功率P2 可能不变 又输出功率等于输入功率 所以有可能实现调节前 后原线圈输入功率相等 故D正确 答案B电压表V2的示数减小了 U 根据变压器的变压比可知降压变压器输入电压减小了 U3 n U 由于升压变压器输入电压不变 因此输电线上的电压增大了n U 因此电流表A1的示数增大了 B正确 根据电流与匝数的关系 电流表A2的示数增大了 A错误 由于发电机的输出电压不变 因此升压变压器的输出电压不变 电压表V1的示数不变 C错误 设原来输电线上的电流为I 则输电线损失的功率增加了R I2R 不等于R D错误 方法技巧原线圈连接有电阻的变压器问题的处理变压器的原理是电磁感应中的互感现象 变压器不能改变恒定电流 当原线圈接有电阻时 变压器的原线圈输出电压不是电源的电压 所以求解的关键是先求出原线圈中的电流 再由电压关系列式 考点4交变电流的综合问题分析 交变电流的综合问题涉及交流电路最大值 有效值 平均值 瞬时值的计算 与电磁感应 安培力 闭合电路欧姆定律的综合应用等 解答时应注意以下两点 1 分清交流电路 四值 的不同计算方法和物理意义 2 学会将直流电路的知识应用在交流电路中 答案B 解析由正弦交流电的产生原理可知 其电动势的最大值Em NBS 而 2 n 有效值E Em 线圈转速变为原来的 则U1 E变为原来的 由 知U2变为原来的 电压表读数变为原来的 选项B正确 R消耗的功率P 故R消耗的功率变为原来的 选项A错误 由P入 P出得 U1I1 故I1变为原来的 即电流表读数变为原来的 选项C错误 变压器不改变交变电流的频率 故通过R的交变电流频率变为原来的 选项D错误 1 2018福建泉州质检 如图所示 面积为S 匝数为N的矩形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中 绕垂直于磁感线的轴OO 匀速转动 通过滑环向理想变压器供电 灯泡L1 L2均正常发光 理想电流表的示数为I 已知L1 L2的额定功率均为P 额定电流均为I 线框及导线电阻不计 则 A 图示位置时穿过线框的磁通量变化率为零B 线框转动的角速度为C 理想变压器原 副线圈的匝数之比为1 2D 若灯L1烧断 电流表示数将增大 答案B图示位置时线框平面与磁场方向平行 产生的感应电动势最大 磁通量变化率最大 故A选项错误 理想变压器输入功率等于输出功率 又两只灯泡都正常发光 则可知矩形线框的输出功率为2P 则有2P I NBS I 可得 故B选项正确 原线圈的电流为I 因两灯泡并联且均正常发光 则副线圈中电流为2I 可知原 副线圈的匝数之比n1 n2 2I I 2 1 故C选项错误 若L1烧断 则副线圈电流减小 原线圈的电流也相应减小 故D选项错误 2 2017江西上饶重点中学六校联考 多选 如图所示 导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置 电阻不计 半径相等的金属圆环上 圆环通过电刷与导线接在匝数比n1 n2 10 1的理想变压器原线圈两端 变压器副线圈接一滑动变阻器R0 匀强磁场的磁感应强度为B 方向竖直向下 导体棒ab长为L 电阻不计 绕与ab平行的水平轴 也是两圆环的中心轴 OO 以角速度 匀速转动 如果滑动变阻器的阻值为R时 通过电流表的电流为I 则 A 滑动变阻器上消耗的功率为P 100I2RB 变压器原线圈两端的电压U1 10IRC 取ab在环的最低处时t 0 则导体棒ab中感应电流的表达式是i Isin tD ab沿环转动过程中受到的最大安培力F BIL 答案AD由 得I2 10I 变阻器上消耗的功率为P R 10I 2R 100I2R 故A正确 副线圈的电压为U I2R 10IR 根据 可得变压器原线圈两端的电压U1 100IR 故B错误 ab在最低处时 ab棒垂直切割磁感线 此时的感应电动势最大 感应电流最大 所以棒ab中感应电流的表达式应为i Icos t 故C错误 ab在最低处时 感应电流最大 最大值为I 此时的安培力也最大 最大安培力为F BIL 故D正确 答案A计时起点 Em NBS e NBS cos t A正确 矩形线圈经时间t q t 0 B错误 当P位置不动 n1不变 由 知U2不变 电压表读数不变 C错误 当P位置向上移动 n1减小 由 知U2增大 I2 增大 由 知I1增大 电流表读数增大 D错误 1 2018课标 16 6分 一电阻接到方波交流电源上 在一个周期内产生的热量为Q方 若该电阻接到正弦交流电源上 在一个周期内产生的热量为Q正 该电阻上电压的峰值均为u0 周期均为T 如图所示 则Q方 Q正等于 A 1 B 1C 1 2D 2 1 答案D本题考查交变电流的有效值及焦耳定律 根据交变电流有效值的定义及焦耳定律可得 Q方 T Q正 T T 故 选项D正确 答案BC本题中导线框的半径旋转切割磁感线时产生大小不变的感应电流 故A项错误 两导线框产生的感应电流的周期与线框转动周期相同 B项正确 在t 时 两导线框切割磁感线的导线长度相同 且切割速度大小相等 故产生的感应电动势相等 均为E BR2 C项正确 两导线框中感应电流随时间变化的图像如图所示 故两导线框中感应电流的有效值不相等 D项错误 3 2016课标 19 6分 多选 如图 理想变压器原 副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b 当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时 两灯均能正常发光 下列说法正确的是 A 原 副线圈匝数比为9 1B 原 副线圈匝数比为1 9C 此时a和b的电功率之比为9 1D 此时a和b的电功率之比为1 9 答案AD由题意知U 10U灯 a b均正常发光 则变压器输入电压U1 9U灯 而输出电压U2 U灯 所以原 副线圈匝数比n1 n2 U1 U2 9 1 而I1 I2 n2 n1 1 9 所以两灯功率之比Pa Pb U灯I1 U灯I2 1 9 选项A D正确 4 2016课标 16 6分 一含有理想变压器的电路如图所示 图中电阻R1 R2和R3的阻值分别为3 1 和4 为理想交流电流表 U为正弦交流电压源 输出电压的有效值恒定 当开关S断开时 电流表的示数为I 当S闭合时 电流表的示数为4I 该变压器原 副线圈匝数比为 A 2B 3C 4D 5 答案B设原 副线圈匝数比为n 根据能量守恒 当S断开时 UI I2R1 nI 2 R2 R3 当S闭合时 4UI 4I 2R1 4nI 2R2 联立解得n 3 所以B正确