【师说】2016高考物理二轮复习 专题五 电路与电磁感应 5.11 恒定电流与交变电流课件

核心自查一、闭合电路的欧姆定律1．公式：I＝________2．路端电压与电流的关系：U＝________.3．路端电压与负载的关系：U＝IR＝RR＋rE＝11＋rRE，路端电压随外电阻的增大而________，随外电阻的________而减小．ER＋rE－Ir增大减小二、交流电的“四值\”(交四最有瞬平)最大值⇒Em＝⇒计算电容器的耐压值瞬时值⇒e＝⇒计算闪光电器的闪光时间等正弦交流电的有效值⇒E＝⇒电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值⇒E＝⇒计算通过导体的电荷量nBSωEmsinωtEm2nΔΦΔt三、变压器和远距离输电1．理想变压器的基本关系(变压器四关系PUIf)功率关系P入＝P出电压关系U1U2＝________，与负载、副线圈的个数无关电流关系只有一个副线圈：I1I2＝________频率关系f1＝f2基本关系功率关系P入＝P出2．为减小远距离输电的功率损失和电压损失，远距离输电采用________输电．n1n2n2n1高压感悟高考1.2015·北京理综如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻的12；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是()A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04AB．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02AC．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06AD．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A解析：线柱接1、2时，IgRg＝I1R1，得I1＝2Ig，I＝Ig＋I1＝3Ig，故每格表示0.06A，A、B错误．线柱接1、3时，I＝Ig＋I1＝3Ig，每格表示0.06A，C正确，D错误．答案：C2.2015·北京理综真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示．光照前两板都不带电．以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出．假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用．保持光照条件不变．a和b为接线柱．已知单位时间内从A板逸出的电子数为N，电子逸出时的最大动能为Ekm.元电荷为e.(1)求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短．(2)图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r.(3)在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U.外电阻上消耗的电功率设为P；单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk.请推导证明：P＝ΔEk.(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明)解析：(1)由动能定理，Ekm＝eUm，可得Um＝Ekme短路时所有逸出电子都到达B板，故短路电流I短＝Ne(2)电源的电动势等于断路时的路端电压，即上面求出的Um，所以E＝Um＝Ekme电源内阻r＝EI短＝EkmNe2(3)外电阻两端的电压为U，则电源两端的电压也是U.由动能定理，一个电子经电源内部电场后损失的动能ΔEke＝eU设单位时间内有N′个电子到达B板，则损失的动能之和ΔEk＝N′ΔEke＝N′eU根据电流的定义，此时电源内部的电流I＝N′e此时流过外电阻的电流也是I＝N′e，外电阻上消耗的电功率P＝IU＝N′eU所以P＝ΔEk.答案：(1)EkmeNe(2)EkmeEkmNe2(3)见解析3.2015·安徽理综图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A，则下列说法正确的是()A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动解析：变压器输入电压不变，原、副线圈的匝数比不变，故原、副线圈两端的电压不变，即电压表V1、V2示数不变，选项A、B均错误；I1、I2增加，则副线圈电路中总电阻减小，故变阻器滑片应沿c→d方向滑动，选项D正确；由原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入＝P出知，调节滑动变阻器前I1n1＝I2n2，调节滑动变阻器后I′1n1＝I′2n2，联立得(I′1－I1)n1＝(I′2－I2)n2，即ΔI1n1＝ΔI2n2，n1n2＝ΔI2ΔI1＝0.80.2＝4，故该变压器起降压作用，选项C错误．答案：D4.2015·海南单科(多选)如图，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，○V是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0V，则()A．此时原线圈两端电压的最大值约为34VB．此时原线圈两端电压的最大值约为24VC．原线圈两端原来的电压有效值约为68VD．原线圈两端原来的电压有效值约为48V解析：副线圈两端电压U2′＝5.0V5R0×6R0＝6V，根据U1′U2′＝n1n2，得U1′＝24V，即此时原线圈两端电压有效值为24V，最大值U1m′＝2U1′≈34V，A正确，B错误．由于前后两次保持输入、输出电流不变，此时副线圈两端电压U2′＝6R0I，原来副线圈两端电压U2＝12R0I，原来副线圈两端电压U2＝2U2′，原线圈两端也应有U1＝2U1′，即原来原线圈两端电压有效值为48V，C错误，D正确．答案：AD高考演练1．如图所示，A是电源的路端电压和电流的关系图线，B、C分别是电阻R1、R2两端的电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则()A．R1接在电源上时，电源的效率较高B．R2接在电源上时，电源的效率较高C．R1接在电源上时，电源的输出功率较大D．电源的输出功率一样大解析：由题中图象知，B、C与A交点表示电阻R1、R2使用相同电源时各自两端的电压和通过的电流，则UBUC，又因为电源效率η＝UIEI×100%＝UE×100%，所以ηBηC，选项A正确，B错误；A与B、C交点的横、纵坐标乘积表示电源的输出功率，由数学知识，A、C交点的电源输出功率表示电源最大输出功率，所以P1P2，选项C、D错误．答案：A2．(多选)用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻，根据测得的数据作出如图乙所示的U－I图象，由图可知下列判断正确的是()甲乙A．电池电动势的测量值为1.40VB．电池内阻的测量值为3.50ΩC．外电路发生短路时的电流为0.40AD．电压表的示数为1.20V时，电流表的示数为0.20A解析：由闭合电路欧姆定律U＝E－Ir知，当I＝0时，U＝E，故A正确；U－I图象的斜率表示电源的内阻，则r＝ΔUΔI＝1.40－1.000.40－0Ω＝1Ω，B错误；U轴的电压刻度不是从零开始的，U－I图象的横截距不表示U＝0时的短路电流，而是表示路端电压为1.00V时的干路电流，C错误；由题图乙知，1.40V－1.20VI′＝1.40V－1.00V0.40A，所以I′＝0.20A，故D正确．答案：AD3．如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则下列故障：①R1短路，②R2断路，③R3断路，④R4短路，其中可能正确的是()A．①②B．②③C．①④D．②④解析：假设R1短路，总电阻减小，干路电流增大，A灯变亮，故①错误；同理，④错误；假设R2断路，总电阻增大，干路电流减小，A灯变亮，Ur和UR4均减小，所以UR3增大，IR3增大，得IR1减小，UR1减小，即UB增大，B灯变亮，②正确；假设R3断路，总电阻增大，干路电流减小，A灯变暗，Ur和UR4均减小，UR1和UB均增大，B灯变亮，③正确．故选B.答案：B4．如图甲所示电路中，电阻R1两端的正弦式交流电压如图乙所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝10Ω，R2＝R3＝20Ω，C＝100μF，则下列说法正确的是()甲乙A．原线圈输入电压的最大值为1002VB．交流电的频率为100HzC．电容器C所带电荷量恒为2×10－3CD．电阻R1消耗的电功率为20W解析：由题图乙知，副线圈两端电压的最大值为20V，根据电压与原、副线圈匝数成正比可得原线圈输入电压最大值为200V，所以A错误；交流电的周期为0.02s，故频率为50Hz，B错误；电容器两板间的电压是变化的，故所带电荷量也是变化的，C错误；R1两端电压的有效值为U1＝102V，所以消耗的电功率为P1＝U21R1＝20W，D正确．答案：D热点一闭合电路的动态分析1.程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化(或开关的通断)，引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化．分析此类问题的基本步骤是：(1)由局部电阻变化判断总电阻的变化；(2)由闭合电路欧姆定律I＝ER＋r判断干路电流的变化；(3)根据U＝E－Ir判断路端电压的变化；(4)由部分电路欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电路电压、电流的变化．2．极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器滑片分别滑至两个极端去讨论．3．特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论．【例1】在如图所示的电路中，当变阻器R3的滑片P向b端移动时()A．电压表的示数增大，电流表的示数减小B．电压表的示数减小，电流表的示数增大C．电压表和电流表的示数都增大D．电压表和电流表的示数都减小解析：方法一(程序法)：当滑片P向b端移动时，R3接入电路的阻值减小，总电阻R将减小，干路电流增大，路端电压减小，电压表的示数减小，R1和内阻两端的电压增大，R2、R3并联部分两端的电压减小，通过R2的电流减小，由于干路电流增大，因此通过R3的电流增大，电流表的示数增大，故选项B正确．方法二(极端法)：当滑片P移到b端时R3被短路，此时电流表的示数最大，总电阻最小，路端电压最小，故选项B正确．方法三(直观法)：当滑片P向b移动时，R3接入电路的电阻减小，由部分电路R、I、U关系中的两个结论可知，该电阻中的电流增大，电流表的示数增大，总电阻减小，路端电压减小，故选项B正确．答案：B点评：动态电路问题是高考中常考的重点题型，通常使用程序法来分析，思路为“部分→整体→部分”，我们在分析此类问题时还可以使用极端法等其他方法，关键在于灵活运用．[归纳方法]闭合电路动态分析的三种常用方法(1)程序分析法：流程如下(2)利用结论法：即“串反并同”法．①“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)；②“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)．(3)极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论．变式训练1在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()A．RM变大，且R越大，U增大越明显B．RM变大，且R越小，U增大越明显C．RM变小，且R越大，U增大越明显D．RM变小，且R越小，U增大越明显解析：根据闭合电路欧姆定律，当RM变小时，电路中电流增大，S两端电压U增大，且R越大，在RM减小时，RM与R的并联电阻值变化越明显，电路中电流变化越明显，S两端电压U增大得也越明显，选项C正确．答案：C热点二交变电流的产生及描述1.交变电流的产生磁通量最大⇐中性面⇒电流为零⇓线圈经过中性面时，电流变向2．交流电的“四值”最大值⇒Em＝NBSω⇒计算电容器的耐压值瞬时值⇒e＝Emsinωt⇒计算闪光电器的闪光时间等正、余弦交流电的有效值⇒E＝Em2⇒电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流平均值⇒E＝NΔΦΔt⇒计算通过导体的电荷量【例2】2015·四川理综小型手遥发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abc