(全國通用)2015屆高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練六 第2課時 直流電路和交流電路

1、第2課時直流電路和交流電路1純電阻電路和非純電阻電路的電功、電功率的比較(1)純電阻電路：電功WUIt，電功率PUI，且電功全部轉(zhuǎn)化為電熱，有WQUIttI2Rt，PUII2R.(2)非純電阻電路：電功WUIt，電功率PUI，電熱QI2Rt，電熱功率P熱I2R，電功率大于電熱功率，即WQ，故求電功、電功率只能用WUIt、PUI，求電熱、電熱功率只能用QI2Rt、P熱I2R.2電源的功率和效率(1)電源的幾個功率電源的總功率：P總EI電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2r電源的輸出功率：P出UIP總P內(nèi)(2)電源的效率100%100%3交流電的“四值”(1)最大值EmNBS.(2)瞬時值eNBSsin_

2、t.(3)有效值：正弦式交流電的有效值E；非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應(yīng)，用等效的思想來求解計算交流電路的電功、電功率和測定交流電路的電壓、電流都是指有效值(4)平均值：n，常用來計算通過電路的電荷量4理想變壓器的基本關(guān)系式(1)功率關(guān)系：P入P出(2)電壓關(guān)系：.(3)電流關(guān)系：只有一個副線圈時.直流電路動態(tài)分析方法(1)程序法：基本思路是“部分整體部分”即從阻值的變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判定R總的變化情況，再由歐姆定律判斷I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況(2)結(jié)論法“并同串反”：“并同”：指某一電阻增大(減小)時，與它并

3、聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(減小)“串反”：指某一電阻增大(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(增大).考向1直流電路的動態(tài)分析例1如圖1所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點P原來處于靜止狀態(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(nèi)阻r相等當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，則()圖1AR3上消耗的功率逐漸增大B電流表讀數(shù)減小，電壓表讀數(shù)增大C電源的輸出功率逐漸增大D質(zhì)點P將向上運動審題突破當R4的滑片向b端移動時，其電阻如何變化？電容器兩極板間電壓和哪部分電路電壓相等？如何分析電源的輸出功率變化情況？解析滑動變阻器R4的滑片向b

4、端移動時，R4的阻值越來越小，故并聯(lián)電路的總電阻減小，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可得：R3的電壓減小，消耗的功率減小，故A錯誤；電容器電壓等于R3的，故也減小，所以質(zhì)點P將向下運動，所以D錯誤；外電路總電阻減小，所以干路電流I1增大，而R3的電流I3減小，根據(jù)I1I3IA，可得電流表讀數(shù)IA增大，所以B錯誤；因R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等，故外電路電阻大于電源內(nèi)阻，且逐漸減小，由輸出功率與外電阻的關(guān)系可得：電源的輸出功率在增大，所以C正確答案C 某同學(xué)準備用一種金屬絲制作一只電阻溫度計他先通過實驗描繪出一段金屬絲的UI曲線，如圖2甲所示再將該金屬絲與某一定值電阻R0串聯(lián)接在電路中，用電壓表(電壓表的

5、內(nèi)阻遠大于金屬絲的電阻)與金屬絲并聯(lián)，并在電壓表的表盤上標注溫度值，制成電阻溫度計，如圖乙所示下列說法中正確的是()圖2A從圖甲可知，該金屬絲的阻值隨溫度的升高而減小B圖乙中電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大，溫度值越小C選用不同阻值的R0可以改變溫度計的量程，R0越大，量程越大D溫度越高，電源消耗的功率越大答案C解析從圖甲可知，圖線上的點與原點連線的斜率表示電阻的大小，故該金屬絲的阻值隨溫度的升高而增大，所以A錯誤；圖乙中電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明RT的阻值越大，即溫度越高，所以B錯誤；若R0越大，電壓表要偏轉(zhuǎn)同樣的角度，需RT的阻值更大，即溫度更高，量程越大，所以C正確；溫度越高，RT的阻值越大，電

6、路電流越小，所以電源消耗的功率PEI越小，故D錯誤考向2交流電的產(chǎn)生和描述例2如圖3甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機，電阻為r2 矩形線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動變阻器R的最大阻值為R0 ，滑動片P位于滑動變阻器中央，定值電阻R1R0、R2，其他電阻不計從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，閉合開關(guān)S，線圈轉(zhuǎn)動過程中理想交流電壓表示數(shù)是10 V，圖乙是矩形線圈磁通量隨時間t變化的圖象，則下列說法正確的是()圖3A電阻R2上的熱功率為 WB0.02 s時滑動變阻器R兩端的電壓瞬時值為零C線圈產(chǎn)生的e隨時間

7、t變化的規(guī)律是e10cos 100t (V)D線圈開始轉(zhuǎn)動到t s的過程中，通過R1的電荷量為 C解析R總R1R010 ，I A1 A，UR2 V，根據(jù)公式P得電阻R2上的熱功率為PR2 W，故A正確；0.02 s通過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，故B錯誤；T0.02 s，100 rad/s，E10 V12 V12 V，e12cos 100t(V)，故C錯誤；電動勢的最大值為Em12 VnBS，mBS(Wb)，sin 100t(Wb)，線圈開始轉(zhuǎn)動到t s的過程中，通過電阻的電量為 C，故D正確答案AD以題說法1.線圈通過中性面時的特點(1)穿過線圈的磁通量最大；(2)線圈中的感應(yīng)電動勢為

8、零；(3)線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向改變一次2交流電“四值”的應(yīng)用(1)最大值：分析電容器的耐壓值；(2)瞬時值：計算閃光電器的閃光時間、線圈某時刻的受力情況；(3)有效值：電表的讀數(shù)及計算電熱、電功、電功率及保險絲的熔斷電流；(4)平均值：計算通過電路截面的電荷量 (2014天津7)如圖4甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則()圖4A兩次t0時刻線圈平面均與中性面重合B曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23C曲線a表示的交變電動勢頻率為25 HzD曲線b表示的交變電動勢有效值為10 V答案A

9、C解析A從圖象可知，兩次轉(zhuǎn)動都是從中性面開始計時的，故A正確B.從圖象可知，曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)動的周期之比為23，則轉(zhuǎn)速之比為32，故B錯誤C.由圖象可知曲線a的周期Ta4102 s，則曲線a表示的交變電動勢頻率fa25 Hz，故C正確D.交變電動勢的最大值EmNBS，則曲線a、b表示的交變電動勢的峰值之比為EmaEmbab32，即EmbEma10 V，故曲線b表示的交變電動勢的有效值為E有 V5 V，D錯誤考向3變壓器和遠距離輸電問題例3(2014湖北省八校第二次聯(lián)考)如圖5為學(xué)校配電房向各個教室的供電示意圖，T為理想變壓器，V1、A1為監(jiān)控市電供電端的電壓表和電流表，V2、A2為監(jiān)控校

10、內(nèi)變壓器的輸出電壓表和電流表，R1、R2為教室的負載電阻，V3、A3為教室內(nèi)的監(jiān)控電壓表和電流表，配電房和教室間有相當長的一段距離，則當開關(guān)S閉合時()圖5A電流表A1、A2和A3的示數(shù)都變大B只有電流表A1的示數(shù)變大C電壓表V3的示數(shù)變小D電壓表V2和V3的示數(shù)都變小解析開關(guān)S閉合，負載的總電阻減小，又副線圈的電壓U2不變，所以副線圈的電流增大，電流表A2示數(shù)變大，根據(jù)變流規(guī)律可得原線圈電流增大，電流表A1示數(shù)增大，配電房和教室間有相當長的一段距離，導(dǎo)線所耗電壓增大，故并聯(lián)電路的電壓減小，即電壓表V3示數(shù)減小，所以電流表A3的示數(shù)減小，所以A、B錯誤，C正確；副線圈電壓不變，即V2示數(shù)不變，

11、所以D錯誤答案C以題說法理想變壓器動態(tài)分析的兩種情況1負載電阻不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況2匝數(shù)比不變，討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負載電阻的變化情況不論哪種情況，要注意兩點：一、根據(jù)題意分清變量和不變量；二、弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系對電壓而言，輸入決定輸出；對電流、電功(率)而言，輸出決定輸入 (2014江蘇3)遠距離輸電的原理圖如圖6所示，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，電壓分別為U1、U2，電流分別為I1、I2，輸電線上的電阻為R.變壓器為理想變壓器，則下列關(guān)系式中正確的是()圖6A. BI2CI1U1IR DI

12、1U1I2U2答案D解析根據(jù)理想變壓器的工作原理得I1U1I2U2、.U2不是加在R兩端的電壓，故I2，而I1U1等于R上消耗的功率IR與下一級變壓器的輸入功率之和選項D正確考向4交變電流的綜合問題分析例4如圖7甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩極M、N間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，A為理想交流電流表，V為理想交流電壓表內(nèi)阻不計的矩形線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，矩形線圈通過滑環(huán)接一理想變壓器，滑動觸頭P上下移動時可改變變壓器副線圈的輸出電壓，副線圈接有可調(diào)電阻R，從圖示位置開始計時，發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象如圖乙所示，以下判斷正確的是()圖7A電壓

13、表的示數(shù)為10 VB0.01 s時發(fā)電機線圈平面與磁場方向平行C若P的位置向上移動、R的大小不變時，電流表讀數(shù)將減小D若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，則變壓器的輸入功率將增大到原來的4倍審題突破由題圖乙可知交流電的哪些信息？P的位置向上移動，原、副線圈的電壓有何變化？解析電壓表顯示的為有效值，示數(shù)為10 V，A正確；0.01 s時感應(yīng)電動勢最大，故線圈平面與磁場方向平行，故B正確；若P的位置向上移動，匝數(shù)比減小，副線圈電壓增大，R的大小不變時，電流表讀數(shù)將增大，故C錯誤；若P的位置不變、R的大小不變，而把發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速增大一倍，電壓增大為原來的2倍，則變壓器的輸入

14、功率將增大到原來的4倍，故D正確答案ABD以題說法交變電流的綜合問題，涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時值的計算，與電磁感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等，解答時應(yīng)注意以下兩點：1分清交流電路“四值”的不同計算方法和物理意義2學(xué)會將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識應(yīng)用在交流電路中 如圖8所示，邊長為L、匝數(shù)為N，電阻不計的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO轉(zhuǎn)動，軸OO垂直于磁感線，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2.保持線圈以恒定角速度轉(zhuǎn)動，下列判斷正確的是()圖8A在圖示位置時線框中磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大B當可變電

15、阻R的滑片P向上滑動時，電壓表V2的示數(shù)變大C電壓表V1示數(shù)等于NBL2D變壓器的輸入與輸出功率之比為11答案AD解析當線框轉(zhuǎn)到如圖所示位置，穿過線框的磁通量為0，但線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，故選項A正確；電壓表V2測量的是副線圈的電壓，副線圈電壓由原線圈電壓決定，與負載電阻變化無關(guān)，故選項B錯誤；電壓表V1示數(shù)為有效值，等于u1，故選項C錯誤；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，則選項D正確.(限時：40分鐘)題組1直流電路的動態(tài)分析1(2014天津2)如圖1所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置，閉合電鍵S，電路達到穩(wěn)定時，帶電油滴懸浮在兩板之間靜

16、止不動如果僅改變下列某一個條件，油滴仍能靜止不動的是()圖1A增大R1的阻值 B增大R2的阻值C增大兩板間的距離 D斷開電鍵S答案B解析增大R1的阻值，穩(wěn)定后電容器兩板間的電壓升高，帶電油滴所受電場力增大，將向上運動，A錯誤；電路穩(wěn)定后，電容器相當于斷路，無電流通過電阻R2，故R2兩端無電壓，所以，增大R2的阻值，電容器兩板間的電壓不變，帶電油滴仍處于靜止狀態(tài)，B正確；增大兩板間的距離，兩板間的電壓不變，電場強度減小，帶電油滴所受電場力減小，將向下運動，C錯誤；斷開電鍵S后，兩板間的電勢差為零，帶電油滴只受重力作用，將向下運動，D錯誤2如圖2所示是一火警報警電路的示意圖其中R3為用某種材料制成

17、的傳感器，這種材料的電阻率隨溫度的升高而增大值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器當傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是()圖2AI變大，U變小BI變小，U變大CI變小，U變小DI變大，U變大答案D解析當傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，R3的電阻增大，外電路總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I0減小，路端電壓UEI0r變大，即報警器兩端的電壓U變大傳感器R3與電阻R2并聯(lián)部分的電壓U并EI0rIR1，干路電流I0減小，通過R1的電流I減小，故U并變大，電流表的讀數(shù)變大3(2014四川高三“聯(lián)測促改”)2007年諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩

18、位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家，某探究小組查到某磁敏電阻在室溫下的電阻隨磁感應(yīng)強度變化曲線如圖3甲所示，其中R、R0分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值為研究其磁敏特性設(shè)計了圖乙所示電路關(guān)于這個探究實驗，下列說法中正確的是()圖3A閉合開關(guān)S，圖乙中只增加磁感應(yīng)強度的大小時，電壓表的示數(shù)增大B閉合開關(guān)S，圖乙中只改變磁場方向，電壓表的示數(shù)減小C閉合開關(guān)S，圖乙中只增加磁感應(yīng)強度的大小時，流過aP段的電流可能減小D閉合開關(guān)S，圖乙中只增加磁感應(yīng)強度的大小時，電源的輸出功率可能增大答案AD解析由題圖，磁敏電阻的阻值只與磁感應(yīng)強度的大小有關(guān)，故B錯誤；隨著磁感應(yīng)強度變大，電阻變大，閉合開關(guān)S，圖乙中

19、只增加磁感應(yīng)強度的大小時，磁敏電阻的阻值變大，電壓表的示數(shù)增大，故A正確；增加磁感應(yīng)強度，aP段的兩端電壓增加，而電阻沒變，故通過aP的電流一定增大，故C錯誤；如果原來的外電阻小于內(nèi)電阻，增加磁感應(yīng)強度的大小時，磁敏電阻的阻值變大，可能使得外電路電阻等于電源的內(nèi)阻，此時電源的輸出功率最大，故電源輸出功率可能增大，故D正確題組2交流電的產(chǎn)生和描述4一個匝數(shù)為100匝，電阻為0.5 的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按如圖4所示規(guī)律變化則線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為()圖4A5 A B2 A B6 A D2 A答案B解析01 s時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢為E1n1

20、/t11 V，電流為2 A；11.2 s內(nèi)，感應(yīng)電動勢E2n2/t25 V，感應(yīng)電流為10 A，一個周期內(nèi)發(fā)熱量為IRt1IRt2I2R(t1t2)，得I2 A，B正確5如圖5所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈的周期為0.02 s，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場方向，線圈總電阻為2 ，匝數(shù)為100匝從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，t s時線圈中感應(yīng)電流為1 A那么()圖5A線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AB線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的焦耳熱為0.16 JCt s時穿過線圈磁通量的變化率為0.02 Wb/sD線圈中的感應(yīng)電動勢瞬時值表達式為e4sin 100t(V)答案C解析由于從中性面開始，感應(yīng)電流的瞬時值

21、表達式為：iImcos t(A)，將t s代入可得，Im2 A，因此感應(yīng)電流的有效值為I A，A錯誤；線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的焦耳熱QI2Rt()220.02 J0.08 J，B錯誤；線圈中的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式eUmcos t(V)ImRcos t(V)4cos 100t(V)，D錯誤；而t s時有瞬時值e4cos V2 V，而根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，en，因此t s時穿過線圈磁通量的變化率為0.02 WB/s，C正確6如圖6甲所示，矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，輸出交流電的電動勢圖象如圖乙所示，則()圖6At0.01 s時刻穿過線框回路的磁通量變化率為零Bt0.02

22、s時刻穿過線框回路的磁通量為零C線圈轉(zhuǎn)動周期為0.01 sD電動勢有效值為22 V答案AD解析t0.01 s和t0.02 s時刻感應(yīng)電動勢等于零，所以穿過線框回路的磁通量變化率為零，但此時穿過線框的磁通量最大，故A正確，B錯誤；由題圖乙可知T0.02 s，故C錯誤；根據(jù)正弦式交變電動勢有效值和峰值的關(guān)系可得，該交變電動勢的有效值為E22 V，故D正確題組3變壓器和遠距離輸電問題7(2014山東17)如圖7所示，將額定電壓為60 V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220 V和2.2 A以下判斷正確的是()

23、圖7A變壓器輸入功率為484 WB通過原線圈的電流的有效值為0.6 AC通過副線圈的電流的最大值為2.2 AD變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2113答案BD解析變壓器的輸入功率P1P2I2U22.260 W132 W，選項A錯誤；由得，選項D正確；由得I1I22.2 A0.6 A，選項B正確；根據(jù)I得通過副線圈的電流的最大值I2mI22.2 A，選項C錯誤8(2014福建16)圖8為模擬遠距離輸電實驗電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1n42R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化當A、B端接入低壓交流電源時()圖8AA1、A2兩表的示數(shù)相同BL1、L2兩燈泡的亮度相同CR1消耗的功率大于R3消耗的功率DR2兩端

24、的電壓小于R4兩端的電壓答案D解析設(shè)A、B兩端所加電壓為U.由歐姆定律知，通過A2表的電流大小I2.通過升壓變壓器升壓后輸出電壓UU，降壓變壓器輸入端獲得的電壓為UI12RUI12R，燈泡L1兩端電壓為(UI12R)，則通過燈泡L1的電流為.故由變壓器電流變化規(guī)律得I1.又因為n1n42R，所以I1I2，故燈泡L1亮度更大，選項B錯誤由于I1I2，根據(jù)歐姆定律以及電功率的有關(guān)知識可知，選項C錯誤，選項D正確題組4交變電流的綜合問題分析9(2014河北省邯鄲一模)圖9甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1與副線圈匝數(shù)n2之比為101，變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式交流電，電阻R1R2R32

25、0 和電容器C連接成如圖甲所示的電路其中，電容器擊穿電壓為8 V，各電表均為理想交流電表，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則()圖9A電壓表的讀數(shù)為10 VB電流表的讀數(shù)約為0.05 AC電阻R2上消耗的功率為2.5 WD若閉合開關(guān)S，電容器會被擊穿答案C解析由題圖乙知，原線圈交變電壓的有效值為U1100 V，根據(jù)變壓規(guī)律得U210 V，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，負載為R1、R2串聯(lián)，電壓表測量的是R2兩端的電壓，又R1R2，可得電壓表讀數(shù)為5 V，所以A錯誤；副線圈電流I2 A，原線圈電流I1I2 A，所以B錯誤；電阻R2上消耗的功率P2IR22.5 W，故C正確；若閉合開關(guān)S，電容器兩端最大電壓等于U2m

26、V，小于8 V，故電容器不會被擊穿，所以D錯誤10如圖10所示，一個匝數(shù)為N100匝的線圈以固定轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/秒在勻強磁場中旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生的交流電通過一匝數(shù)比為n1n2101的變壓器給阻值R20 的電阻供電，已知交流電壓表的示數(shù)為20 V，從圖示位置開始計時，則下列說法正確的是()圖10A電阻R消耗的電功率為10 WB穿過線圈平面的最大磁通量為 WbCt0時刻流過線圈的電流不為零Dt0.002 5 s時刻穿過線圈平面的磁通量為 Wb答案D解析電阻R消耗的電功率為P W20 W，故A錯誤；根據(jù)公式EmNBSNm，穿過線圈平面的最大磁通量為m Wb Wb，故B錯誤；圖示時刻為中性面位置，故感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，故C錯誤；t0.002 5 sT，磁通量為mcos t Wb Wb，故D正確11如圖11甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為