（通用版）2020版高考物理大二复习 专题五 第13讲 直流电路和交流电路课件

年份卷别题号考查角度命题预测2019卷Ⅰ20电磁感应中的图象问题直流电路的分析与计算、交变电流的产生与描述、理想变压器及电路的动态分析、电磁感应中的图象及电磁感应中电路和场、力和运动、功和能的问题是高中电学的重要知识,尤其是电磁感应中的图象及电磁感应中电路和场、力和运动、功和能的问题更是重要考点,本部分内容在历年高考中的选择题均有考查,直流电路的分析与计算在实验题中也有考查。选择题中最有可能考查的是理想变压器及电路的动态分析问题、电磁感应中的图象及电磁感应中电路和场、力和运动、功和能的问题。卷Ⅱ21电磁感应中的图象问题卷Ⅲ14楞次定律19电磁感应中的综合问题(含图象)2018卷Ⅰ19楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用卷Ⅱ18电磁感应中的图象问题卷Ⅲ16交变电流的产生与描述20电磁感应中的图象问题2017卷Ⅰ18楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用卷Ⅱ21电磁感应中的综合问题卷Ⅲ15楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用高考试题统计与命题预测1231.(2016全国卷Ⅱ)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()A.25B.12C.35D.23123解析:S断开时等效电路图如图a所示。设每个电阻阻值为R,电路中总电阻R总1=5𝑅3,干路电流I干1=𝐸𝑅总1=3𝐸5𝑅;电容器两端电压为U1=13I干1·R=𝐸5,所带电荷量为Q1=CU1=𝐶𝐸5;S闭合后,等效电路图如图b所示,电路中总电阻为R总2=3𝑅2,干路电流I干2=𝐸𝑅总2=2𝐸3𝑅,电容器两端电压U2=12I干2·R=𝐸3,所带电荷量Q2=CU2=𝐶𝐸3。综上𝑄1𝑄2=35,C选项正确。答案:C1232.(2018全国卷Ⅲ)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∶2B.2∶1C.1∶2D.2∶1123解析:对于方波交流电源,电压的有效值和最大值相等,即u方=u0,在周期T内产生的热量为Q方=𝑢02𝑅·T,对于正弦交流电源,电压的有效值u正=𝑢02,在周期T内产生的热量为Q正=(𝑢02)2𝑅·T,整理可得Q方∶Q正=2∶1,选项D正确。答案:D1233.(2016全国卷Ⅰ)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3Ω、1Ω和4Ω,A为理想交流电流表,U为正弦交流电源,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.5123解析:理想变压器的输入功率和输出功率相等,当开关断开时,有(U-IR1)I=𝑛1𝑛2𝐼2(R2+R3),即(U-3Ω·I)I=𝑛1𝑛2𝐼2·5Ω①;当开关闭合时,有(U-4IR1)·4I=𝑛1𝑛2·4𝐼2·R2,即(U-12Ω·I)·4I=𝑛1𝑛2·4𝐼2·1Ω②。①÷②得U=48Ω·I,代入①可解得𝑛1𝑛2=3,选项B正确。答案:B考点1考点2考点3直流电路的分析与计算例1(多选)(2018山东二模)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,开关S闭合后,平行板电容器中的带电液滴M处于静止状态,电流表和电压表均为理想电表,则()A.带电液滴M一定带正电B.R4的滑片向上端移动时,电流表示数减小,电压表示数增大C.若仅将电容器下极板稍微向上平移,带电液滴M将向上极板运动D.若将开关S断开,带电液滴M将向下极板运动考点1考点2考点3审题读取题干获取信息带电液滴M处于静止状态带电液滴M处于平衡状态R4的滑片向上端移动接入电路的电阻增大若仅将电容器下极板稍微向上平移电容器极板间距减小若将开关S断开电容器板间电压增大考点1考点2考点3解析:电容器的上极板带正电,板间电场强度方向向下,带电液滴M处于平衡状态,则知受到的电场力向上,带电液滴M带负电,故A错误。R4的滑片向上端移动时,其接入电路的电阻增大,根据“串反并同”知电流表示数减小,电压表示数增大,故B正确。若仅将电容器下极板稍微向上平移,因为板间电压U不变,由E=可得电场E增大,所以液滴受到的电场力增大,液滴将向上极板运动,故C正确。若将开关S断开,电容器板间电压增大,液滴受到的电场力增大,液滴将向上极板运动,故D错误。答案:BC𝑈𝑑考点1考点2考点3方法归纳闭合电路的动态分析方法(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;③由U内=Ir判定内电压的变化;④据U=E-U内判断路端电压的变化;⑤接下来要逐级确定定值电阻的电压或电流的变化,再确定变化电阻的电压或电流的变化。②由I=𝐸𝑅+𝑟判断总电流的变化;考点1考点2考点3(2)极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端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。(4)结论法:“串反”“并同”,即某一电阻阻值变化,则与该电阻相串联的用电器两端电压、通过的电流、消耗的功率都将与该电阻阻值变化情况相反;与该电阻相并联的用电器两端电压、通过的电流、消耗的功率都将与该电阻阻值变化情况相同。考点1考点2考点3对应训练1.(2018江苏南通二模)图甲电路中,D为二极管,其伏安特性曲线如图乙所示。在图甲电路中,闭合开关S,滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中()A.二极管D消耗的功率变大B.二极管D的电阻变大C.通过二极管D的电流减小D.电源的功率减小解析:滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中,滑动变阻器的电阻减小,电路电流增大,由题图乙可知,二极管的电阻减小,电流、电压增大,消耗的功率也增大,故A正确,B、C错误;电源的功率为P=EI,因为电流增大,所以电源的功率增大,故D错误。答案:A考点1考点2考点32.(多选)(2019湖北武汉模拟)如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,定值电阻R1r,静电计的金属小球通过导线与电路中的b点相连。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片向右滑动一段距离,电路稳定后,相对滑片未滑动前电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,且两电表均为理想电表。下列判断中正确的是()A.电源的输出功率减小B.静电计指针张角减小C.电压表的示数U和电流表的示数I的比值不变D.ΔU与ΔI的比值不变考点1考点2考点3解析:滑片向右滑,R2的有效阻值增大,总外电阻R增大,但不一定大于电源内阻,故电源的输出功率不一定减小,故A错误;由于R1两端电压U1减小,稳定时电容器两端电压减小,静电计指针张角减小,答案:BD故B正确;比值𝑈𝐼=R2增大,故C错误;根据U-I图象的斜率知,比值Δ𝑈Δ𝐼=r+R1不变,故D正确。故选BD。考点1考点2考点3交变电流的产生与描述例2(2019重庆4月调研)图甲为小型发电机的结构简图,通过线圈在两磁极间转动给小灯泡供电,已知小灯泡获得的交变电压如图乙。则下列说法正确的是()A.甲图中电压表的示数为6VB.乙图中的0时刻就是甲图所示时刻C.乙图中0.5×10-2s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小D.乙图中1.0×10-2s时刻,穿过甲图中线圈的磁通量最小2考点1考点2考点3审题读取题干获取信息电压表的示数电压表的示数为交变电流的有效值0时刻感应电动势为零0.5×10-2s时刻感应电动势最大1.0×10-2s时刻感应电动势为零考点1考点2考点3解析:甲图中电压表的示数为交变电流的有效值:U=V=6V,选项A错误;乙图中的0时刻感应电动势为零,而甲图所示时刻,感应电动势最大,选项B错误;乙图中0.5×10-2s时刻,感应电动势最大,则此时穿过甲图中线圈的磁通量最小,选项C正确;乙图中1.0×10-2s时刻感应电动势为零,则此时穿过甲图中线圈的磁通量最大,选项D错误。答案:C622考点1考点2考点3方法归纳解决交变电流问题的几点注意(1)理解几个特殊位置的磁通量、磁通量的变化率、感应电动势及感应电流方向的特点①与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,=0,e=0,i=0,电流方向将发生改变。②与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,最大,e最大,i最大,电流方向不变。(2)区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值。𝛥𝛷𝛥𝑡𝛥𝛷𝛥𝑡考点1考点2考点3(3)确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运用直流电路的规律处理交变电流电路中的有关问题。(4)交变电流瞬时值表达式书写的基本思路①确定正余弦交变电流的峰值,根据已知图象或由公式Em=nBSω求出相应峰值,其中ω==2πf=2πn。②明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。a.若线圈从中性面开始计时,则e-t图象为正弦函数,e=Emsinωt;b.若线圈从垂直中性面开始计时,则e-t图象为余弦函数,e=Emcosωt。2𝜋𝑇考点1考点2考点3对应训练3.(2019山东聊城二模)如图甲所示,矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO'匀速转动,从某时刻开始计时,产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示,若外接电阻R=70Ω,线圈电阻r=10Ω,则下列说法正确的是()A.线圈的角速度为100rad/sB.0.01s末穿过线圈的磁通量最大C.通过线圈的最大电流为1.25AD.电压表的示数为87.5V考点1考点2考点3解析:由图乙知,交流电的周期T=4×10-2s,线圈转动的角速度ω=2π𝑇=2π4×10-2rad/s=50πrad/s。故A项错误;由图乙知,0.01s末线圈产生的感应电动势最大,则0.01s末线圈平面与磁场平行,线圈的磁通量为0。故B项错误;由图乙知,线圈产生感应电动势的最大值Em=100V,则线圈的最大电流Im=𝐸m𝑟+𝑅=10010+70A=1.25A。故C项正确;线圈产生感应电动势的有效值E=𝐸m2=1002V=502V,电压表的示数U=𝐸𝑟+𝑅·R=50210+70×70V≈61.9V。故D项错误。答案:C考点1考点2考点34.(多选)(2019辽宁大连二模)近年来,手机无线充电功能的广泛应用为人们提供了很大便利。如图甲为充电原理示意图。充电板接交流电源,对充电板供电,充电板内的励磁线圈可产生交变磁场,从而使手机内的感应线圈产生感应电流。当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时(电流由a流入时方向为正),下列说法正确的是()考点1考点2考点3A.感应线圈中产生的是恒定电流B.感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反C.t3时刻,感应线圈中电流的瞬时值为0D.t1~t3时间内,c点电势高于d点电势考点1考点2考点3解析:励磁线圈产生的磁场随电流变化,因为电流不是均匀变化,磁场也不是均匀变化,所以感应电动势:,就不是恒定的,感应电流也就不是恒定的,A错误;感应电流方向阻碍引起感应电流磁通量的变化,当励磁线圈电流减小,磁场减小时,感应电流与励磁线圈电流同向,阻碍磁场减小,B错误;t3时刻,励磁线圈电流变化率为零,磁感应强度变化率为零,,感应电动势为零,感应电流为零,C正确;t1~t2时间内,励磁线圈正向减小,磁场向上减小,感应电流磁场向上,根据安培定则可判断c点电势高于d点电势,同理可判断t2~t3时间内c点电势高于d点电势,D正确。答案:CDE=nΔ𝛷Δ𝑡=nΔ𝐵Δ𝑡SE=nΔ𝛷Δ𝑡=nΔ𝐵Δ𝑡S考点1考点2考点3理想变压器远距离输电例3(多选)(2018湖南衡阳二模)如图是一个理想变压器的示意图,S为单刀双掷开关,P是滑动变阻器的滑动触头,R0是定值电阻,保持交变电压U1不变,下列说法正确的是()A.若P的位置不变,S由a合到b处,则电压表示数增大B.若P的位置不变,S由a合到b处,则