2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)教案：恒定電流與交變電流

專題09恒定電流與交變電流

【要點(diǎn)提煉】

L直流電路動(dòng)態(tài)分析方法

(1)程序法：基本思路是“部分一整體一部分”，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，再由閉合電路歐姆定律判斷/總和。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)論法一“串反并同”

“串反”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，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)。

“并同”：指某一電阻增大(減小)時(shí)，與它并聯(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)。

2.電容器僅在充放電時(shí)有充放電電流，穩(wěn)定時(shí)相當(dāng)于斷路。

3.交流電有效值的求法

⑴正弦式交流電的峰值是有效值的“爽”倍。

(2)非正弦式交流電的有效值根據(jù)定義求解，即有效值與一個(gè)周期通過相同電阻產(chǎn)生相同

熱量的恒定電流的值相同。

4.交流電四值的用法

(1)求電功、電熱用有效值。

(2)求通過導(dǎo)體橫截面的電荷量用平均值。

(3)判斷二極管、電容器是否被擊穿，將耐壓值與峰值比較。

(4)判斷保險(xiǎn)絲是否被熔斷，將熔斷值同有效值比較。

5.含變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析

(1)決定關(guān)系：變壓器原線圈輸入電壓決定副線圈輸出電壓；副線圈回路電流或輸出功率

決定原線圈電流或輸入功率。

（2）動(dòng)態(tài)分析：從電源到用戶分析電壓，從用戶到電源分析電流或功率。副線圈回路的動(dòng)

態(tài)分析同直流電路的動(dòng)態(tài)分析類似。

【高考考向1直流電路的分析與計(jì)算】

命題角度1直流電路的動(dòng)態(tài)分析

例1.（2022,湖南模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，電路中。為二極管，&為滑動(dòng)變阻器，R為磁敏電阻，磁敏電

阻的阻值隨所處空間磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增大，隨所處空間磁場(chǎng)的減弱而減小，置于真空中的平行板電容器水

平放置，上板接地，極板間的尸點(diǎn)固定有帶電量很小的負(fù)電荷，下列說法正確的是（）

A.僅將Ro的滑片向下移動(dòng)，電容器極板間的電壓減小

B.僅將條形磁鐵向左移動(dòng)靠近磁敏電阻，P點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度不變

C.僅將電容器的上板稍向左移，電容器極板間的電壓減小

D.僅將電容器的上板稍向下移，尸點(diǎn)處負(fù)電荷的電勢(shì)能增大

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)電容器定義式和決定式

C=Q一川

U'47rkd

聯(lián)立可得

當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)時(shí)，國(guó)兩端的電壓減小，但由于二極管的單向?qū)щ娦裕娙萜鞑荒芊烹姡?/p>

極板間的電壓不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，A錯(cuò)誤；

B.將條形磁鐵向左移動(dòng)靠近磁敏電阻時(shí)，磁敏電阻的阻值增大，飛兩端的電壓減小，但由于二極管的單

向?qū)щ娦裕娙萜鞑荒芊烹?，極板間的電壓不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，B正確；

C.將電容器的上板稍向左移，極板電荷量不能減小，由于電容C減小，可知極板間電壓增大，C錯(cuò)誤；

D,將電容器的上板稍向下移，電容C增大，極板間電壓不變，極板電荷量增加，尸點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)增大，與下

板間的電勢(shì)差增大，P點(diǎn)電勢(shì)升高，該點(diǎn)處的負(fù)電荷電勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤；

故選Bo

1.處理直流電路問題的核心規(guī)律是歐姆定律，恰當(dāng)選取研究對(duì)象，研究對(duì)象可以是部分

電路，也可以是整個(gè)回路。

2.電路動(dòng)態(tài)分析最基本的方法是程序法。

1.（2022?北京市昌平區(qū)前鋒學(xué)校二模）甲、乙兩種亮度可調(diào)的臺(tái)燈內(nèi)部電路示意圖如圖所示，其中甲臺(tái)

燈通過變阻器調(diào)節(jié)燈泡亮度，乙臺(tái)燈通過改變理想變壓器副線圈的匪數(shù)詞節(jié)燈泡亮度，兩臺(tái)燈所用電源

和燈泡均相同，下列說法正確的是（）

A.兩臺(tái)燈均可使用直流電源

B,甲臺(tái)燈的旋轉(zhuǎn)開關(guān)從1調(diào)到4的過程中，燈泡逐漸變暗

C.乙臺(tái)燈的旋轉(zhuǎn)開關(guān)從1調(diào)到4的過程中，燈泡逐漸變亮

D.當(dāng)兩臺(tái)燈亮度相同時(shí)，電源的輸出功率相同

【答案】C

【詳解】A.由于乙燈是使用的變壓器，因此必須用交流電源，A錯(cuò)誤；

B.甲燈旋轉(zhuǎn)開關(guān)從1調(diào)到4的過程中，接入的電阻阻值減小，電路電流增大，燈泡逐漸變亮，B錯(cuò)誤；

C.乙臺(tái)燈的旋轉(zhuǎn)開關(guān)從1調(diào)到4的過程中，副線圈的匝數(shù)增大。根據(jù)變壓器原理，原副線圈的匝數(shù)比與

原副線圈的電壓比相等，因此副線圈電壓將增大，C正確；

D.當(dāng)兩臺(tái)燈亮度相同時(shí)，甲圖電源功率為E/,而乙圖電源功率為;E/,其中人為原副線圈匝數(shù)比，D錯(cuò)

k

、口.

供/

故選Co

命題角度2直流電路（含電容）的分析與計(jì)算

例2.（2022?河北?模擬預(yù)測(cè)）某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示裝置研究平行板電容器的放電現(xiàn)象，開關(guān)先

置于1位置對(duì)電容器充電，穩(wěn)定后，開關(guān)置于2位置，利用電流傳感器記錄電容器放電過程，作出

圖線如圖乙所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,/T圖線與坐標(biāo)軸圍成面積為S.下列說法正確的是（）

A.電容器放電時(shí)通過電流傳感器的電流減小得越來越快

B.電容器放電持續(xù)時(shí)間與電阻R的阻值沒有關(guān)系

C.電容C的大小等于W

D.電阻R的阻值會(huì)影響電容C的測(cè)量結(jié)果

【答案】C

【詳解】A.由題圖乙可知，/T圖線的斜率的絕對(duì)值越來越小，說明流過電流傳感器的電流減小得越來

越慢，故A錯(cuò)誤;

B.電阻R越大，電路中的電流越小，而電容器儲(chǔ)存的電荷量一定，所以電容器放電持續(xù)時(shí)間與電阻R的

阻值有關(guān)，故B錯(cuò)誤；

C./T圖線與時(shí)間軸所圍的面積表示電荷量，所以電容器儲(chǔ)存的電荷量為S,根據(jù)電容的定義式

可得電容C的大小為

故c正確；

D.電阻R的阻值的大小會(huì)影響放電時(shí)間，但不會(huì)影響放電量的多少，也就不會(huì)影響電容C的大小的測(cè)量

結(jié)果，故D錯(cuò)誤。

故選Co

反思?xì)w納

（1）直流電路中，只有當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電容器支路中才會(huì)有電流，當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí),

電容器所在的支路相當(dāng)于斷路。

（2）電路穩(wěn)定時(shí)，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，電容器兩

端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻（或電路）兩端的電壓。

2.-L（2022?福建省龍巖第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）心臟除顫器多數(shù)采用RLC阻尼放電的方法，其充、放電基本

原理如圖所示。直流低壓經(jīng)高壓直流發(fā)生器后向儲(chǔ)能電容器C充電，使電容器獲得一定的儲(chǔ)能。除顫治

療時(shí)，通過開關(guān)控制由儲(chǔ)能電容器C、線圈L及人體組成的串聯(lián)電路接通，儲(chǔ)能電容器C通過人體放

電。已知儲(chǔ)能電容器電容為20NF,某次使用時(shí)，充電后電容器的電壓為4.0kV,放電后電容器兩極板電

壓為0,則這次放電通過人體的電荷量為（）

A.0.5CB.0.08CC.0.8CD.0.2C

【答案】B

【詳解】電容器電荷量

Q=CU=0.08C

電感線圈只影響放電電流變化，不影響放電電荷量，故B正確，ACD錯(cuò)誤。

故選Bo

【高考考向2交變電流的分析與計(jì)算】

命題角度1交變電流的產(chǎn)生及其“四值”的分析、計(jì)算

例3.（2022?廣東?高考真題）圖是簡(jiǎn)化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖。定子是僅匝數(shù)〃不同的兩線圈，

%,二者軸線在同一平面內(nèi)且相互垂直，兩線圈到其軸線交點(diǎn)。的距離相等，且均連接阻值為R的

電阻，轉(zhuǎn)子是中心在。點(diǎn)的條形磁鐵，繞。點(diǎn)在該平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線圈輸出正弦式交變電流。不

計(jì)線圈電阻、自感及兩線圈間的相互影響，下列說法正確的是（）

A.兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值相等B.兩線圈產(chǎn)生的交變電流頻率相等

C,兩線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同時(shí)達(dá)到最大值D.兩電阻消耗的電功率相等

【答案】B

【詳解】AD.根據(jù)￡="號(hào)可得兩線圈中磁通量的變化率相等，但是匝數(shù)不等，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最

△t

U2

大值不相等，有效值也不相等；根據(jù)戶二幺可知，兩電阻的電功率也不相等，選項(xiàng)AD錯(cuò)誤；

R

B.因兩線圈放在同一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁鐵的旁邊，則兩線圈產(chǎn)生的交流電的頻率相等，選項(xiàng)B正確；

C.當(dāng)磁鐵的磁極到達(dá)一線圈附近時(shí)，一個(gè)線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,另一個(gè)線圈通過的磁通

量最小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，可知兩線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不可能同時(shí)達(dá)到最大值，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

故選Bo

1.線圈通過中性面時(shí)的特點(diǎn)

(1)穿過線圈的磁通量最大。

(2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。

(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.求解正弦式交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的方法

書寫交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式時(shí)要注意是從線圈位于中性面的位置開始計(jì)時(shí)，還是從線圈

位于與中性面垂直的位置開始計(jì)時(shí)。具體求解步驟如下：

(1)確定正弦式交變電流的峰值。根據(jù)已知圖象或由公式Em=NBS①求出相應(yīng)峰值，其中

2兀

0=亍=2irf=2?！?。

注意：正弦式交流電的峰值Em=NBS①，與線圈形狀無關(guān)。

(2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。

①若從線圈位于中性面的位置開始計(jì)時(shí)，則el圖象為正弦函數(shù)圖象，e=Emsin。/;

②若從線圈位于垂直中性面的位置開始計(jì)時(shí)，則el圖象為余弦函數(shù)圖象，e=Emcoscoto

3.求解交變電流有效值的兩種方法

對(duì)于按正弦(余弦)規(guī)律變化的電流，可先根據(jù)Em=NBSco求出最大

值，再根據(jù)石=定求出有效值，然后結(jié)合歐姆定律求得、u=

公式法/=5

Um

（1）設(shè)阻值、定時(shí)間：設(shè)將交變電流加在阻值為R的電阻

上，時(shí)間取f=T

定義法步驟

（2）求熱量:Q=Q+Q+…（分段法）

（3）求解有效值：根據(jù)。=產(chǎn)放=亨/求解有效值/、U

3.（2022?廣東?江門市新會(huì)東方紅中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖甲為教室的掛扇，圖乙為一種自耦調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)示

意圖，線圈均勻繞在圓環(huán)形鐵芯上。若在A、8端輸入電壓按“=220夜sin100R（V）規(guī)律變化的交流電，

在夙C間接風(fēng)扇。下列表述正確的是（）

A.接入風(fēng)扇的交流電頻率為100Hz

B.觸頭P轉(zhuǎn)至ij線圈中間位置時(shí)，風(fēng)扇所加電壓為110V

C.觸頭P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，A、8間輸入電流增大

D.觸頭P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速加快

【答案】B

【詳解】A.由交流電源電壓的表達(dá)式可知

則有交流電的頻率為

自耦調(diào)壓器不改變交流電的頻率，所以接入風(fēng)扇的交流電頻率為50Hz,A錯(cuò)誤；

B.交流電源電壓的有效值為

此電壓加在線圈的A、8兩端，所以觸頭P轉(zhuǎn)到線圈中間位置時(shí)，風(fēng)扇所加電壓為110V,B正確；

CD.觸頭P順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，B,C間的線圈匝數(shù)減少，電壓減小，給風(fēng)扇所加電壓減小，風(fēng)扇電流減小，

自耦調(diào)壓器的輸出功率減小，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速減慢；輸入功率減小，輸入電壓有效值不變，A、8間輸入電流

減小，CD錯(cuò)誤。

故選Bo

命題角度2理想變壓器及遠(yuǎn)距離輸電的分析、計(jì)算

例4.（2022?遼寧?模擬預(yù)測(cè)）圖示為一自耦變壓器，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其作為原線圈，其兩

端b間輸入電壓為G的交變電流?，F(xiàn)通過滑動(dòng)觸頭取該線圈。、d間部分作為副線圈，c、d間的輸

出電壓為。2。則在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中（）

A.U2<Ult4降低B.U2<Ulr力升高

C.U2>Ult/降低D.U2>U114升高

【答案】A

【詳解】a、6間作為原線圈(匝數(shù)不變，接電壓為必的交變電流，在滑動(dòng)觸頭由M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)的過

程中，相當(dāng)于副線圈匝數(shù)變少，由變壓器工作原理

知

4降低。

故選Ao

反思?xì)w納,原線圈串聯(lián)或并聯(lián)負(fù)載的變壓器問題的解題策略

(1)變壓器原、副線圈間的電壓關(guān)系、電流關(guān)系仍然滿足變壓器原理，原線圈的輸入功率

仍然等于副線圈的輸出功率。

(2)原線圈端串聯(lián)分壓電阻時(shí)，輸入端前端電壓等于分壓電阻的電壓和變壓器輸入電壓之

和；原線圈端并聯(lián)分流電阻時(shí)，輸入端前端電流等于分流電阻的電流與原線圈電流之和。

(3)理想變壓器改變的是電壓和電流，不能改變頻率和功率。

4-1.(2022?四川?模擬預(yù)測(cè))我國(guó)已投產(chǎn)運(yùn)行的llOOkV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級(jí)最

高、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的輸電工程，輸電容量可達(dá)1200萬千瓦。輸電的簡(jiǎn)化流程可用下圖

展示。若直流輸電的線路電阻為10Q；變壓、整流過程中的電能損失忽略不計(jì)；直流和交流逆變時(shí)有效

值不發(fā)生改變。當(dāng)直流線路輸電的電流為5X103A時(shí)，下列說法正確的是()

A.輸電功率為1.2x10KlW

B.輸電導(dǎo)線上損失的功率為2.5xl(/w,損失的電壓為50kV

C.降壓變壓器匝數(shù)比應(yīng)等于2:1

D.若保