2020版高考物理二轮复习 第1部分 专题4 电路与电磁感应 第1讲 直流电路与交流电路课件

第一部分专题整合突破专题四电路与电磁感应第1讲直流电路与交流电路[高考统计·定方向](教师授课资源)考点考向五年考情汇总1.直流电路的基本概念和规律考向．直流电路的基本概念和规律2016·全国卷ⅡT17考向1.交变电流的产生2016·全国卷ⅢT212.交变电流的产生与描述考向2.交变电流的四值问题2018·全国卷ⅢT26考向1.原线圈连接负载的理想变压器问题2016·全国卷ⅠT162016·全国卷ⅢT192015·全国卷ⅠT163.理想变压器及其远距离输电问题考向2.理想变压器及电路的动态分析2014·全国卷ⅡT21考点一直流电路的基本概念和规律(5年1考)❶近五年高考体现两大特点：一是直流电路的动态分析，二是与平行板电容器相关联的计算，多以选择题的形式出现。❷预计2020年高考还可能以动态分析类问题命题。(2016·全国卷Ⅱ·T17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示的电路。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.23C[断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。甲乙根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝15E，U2＝13E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确。]1．直流电路动态分析方法(1)程序法R局――→增大减小I总＝ER＋r――→减小增大U内＝I总r――→减小增大U外＝E－U内――→增大减小确定U支、I支。(2)结论法——“串反并同”(电源内阻不能忽略)“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)(如下T1)。(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。2．功率的最值问题(1)定值电阻的功率：P定＝I2RR为定值电阻，P定只与电流有关系，当R外最大时，I最小，P定最小，当R外最小时，I最大，P定最大。(2)电源的输出功率：P＝E2R外r＋R外2＝E2R外－r2R外＋4r。当R外＝r时，P出功率最大。(3)变化电阻的功率的最大值：利用等效思想，把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r′。考向1直流电路的动态分析1．(多选)(2019·衡水中学二模)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BC[电容器的上极板带正电，板间场强方向向下，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＝Ud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选项正确。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。]2.(2019·山东济宁期末)如图所示，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R1r，R3为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，闭合开关S后，若照射R3的光照强度减弱，则()A．R1两端的电压变大B．通过R2的电流变大C．电源的输出功率变大D．小灯泡消耗的功率变大B[光照强度减弱，光敏电阻R3的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中干路电流减小，故R1两端的电压减小，故A错误；因干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过R2的电流增大，由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流减小，由P＝I2RL可知，小灯泡消耗的功率变小，故B正确，D错误；由于R1r且电路的总电阻增大，故外电阻比内阻r越来越大，所以电源的输出功率减小，故C错误。]考向2直流电路的分析与计算3．如图所示的电路中，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流。R0为定值电阻，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，则下列表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中，可能正确的是()C[由题图知R0与R并联，电压表测路端电压，电流表测R接入电路部分所在支路的电流。该恒流源提供的电流恒定为I总，流过R0的电流为I0，R0两端的电压为U0，流过R接入电路部分的电流为I，R接入电路部分两端的电压为U。根据并联电路的特点可知U＝U0＝I0R0＝(I总－I)R0＝－IR0＋I总R0，其中I总、R0为定值，由U＝－R0I＋I总R0可知U­I图象为直线，－R00，即图象的斜率小于0，故选项A、B错误；由电功率的计算公式P＝UI知，电路消耗的总功率P＝UI总＝(I总－I)R0×I总＝－I总R0I＋I2总R0，其中I总、R0为定值，由P＝－I总R0I＋I2总R0可知P­I图象为直线，－I总R00，即图象的斜率小于0，且I不会为0，P不会为0，故选项C正确，D错误。]4．(易错题)(多选)(2019·第一次全国大联考)如图所示，一白炽灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，将白炽灯泡连在电路图甲之中，已知电源的电动势E＝100V，r＋R1＝100Ω，R2＝100Ω。则下列说法正确的是()A．该灯泡的实际电流0.40AB．该灯泡的实际电压50VC．该灯泡的实际电阻75ΩD．该灯泡的实际功率20WAC[在题图中的混联电路中，设灯泡L的实际电压和实际电流分别为U′和I′。在这个闭合电路中，有：E＝U′＋(R1＋r)；代入数据并整理得：U′＝50－50I′，这是一个直线方程，把该直线在题图上画出，如图所示：这两条曲线的交点为：U′＝30V、I′＝0.4A；所以灯泡L消耗的功率为：P′＝U′I′＝30×0.4W＝12W，故A正确，B、D错误；R实＝U′I′＝300.4Ω＝75Ω，故C正确；故选A、C。]考点二交变电流的产生与描述(5年2考)❶交变电流的有效值的计算、图象及“四值”问题是高考考查的重点，常以选择题的形式进行综合性的考查。❷预计2020年高考可能会以交变电流的“四值”或图象问题命题。1．(2018·全国卷Ⅲ·T16)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∶1D[根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故Q方＝u20RT；而正弦交流电电压的有效值等于峰值的12，故Q正＝u022RT＝12·u20RT，所以Q方Q正＝21，D正确。]2．(多选)(2016·全国卷Ⅲ·T21)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝T8时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等[题眼点拨]①“半圆形导线框”说明转动过程中一直有感应电流；②“扇形导线框”说明转动过程中只有一半时间内有感应电流；③“半径相等”说明有效切割长度相同。BC[两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝T8时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误。]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，ΔΦΔt＝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，ΔΦΔt最大，e最大，i最大，电流方向不变。2．交流电的“四值”(1)最大值Em＝NBSω。计算电容器的击穿电压。(2)瞬时值(从中性面开始计时)e＝NBSωsinωt。计算安培力的瞬时值、氖泡发光、电功率瞬时值、通断电时间。(3)有效值：①正弦式交流电的有效值E＝Em2；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(如上T1)。②计算与电流热效应有关的量(如电功、电功率等)、保险丝的熔断电流、电机的铭牌上所标的值、交流电表的示数。(4)平均值：E＝nΔΦΔt，常用来计算通过电路的电荷量。考向1交变电流的产生1．科技小组在探究交变电流的产生及变化规律时，将电流计(0刻度在正中央)与一个保护电阻R0串联后，接到交流发电机模型的两个输出端，如图所示。发电机模型线圈匝数可调。转动手柄使线圈在磁场中匀速转动，观察电流计指针的偏转情况，下列叙述与观察结果相符的是()A．电流计指针总是左、右摆动B．当转速很小时，电流计指针左、右摆动C．当转速很大时，电流计指示的为交变电流的有效值D．当线圈匝数少时，电流计指针左、右摆动，当线圈匝数多时，电流计指针指向某一侧不为零的定值B[交流发电机产生的是交变电流，当转速很小时，流过电流计的电流方向变化较慢，电流计指针能随电流方向的变化而左、右摆动；当转速很大时，电流方向变化很快，电流计指针来不及随之变化而摆动，因此稳定时指针指向“0”刻度，不能测定交变电流的有效值，选项A、C错误，B正确；线圈匝数不能改变电流方向变化的频率(由线圈转动的角速度决定)，因此选项D错误。]考向2交变电流的四值问题2．(多选)(2019·河北保定一模)如图甲所示，一个100匝的正方形线圈，边长a＝1m，电阻R＝1Ω，线圈有一半的面积处在有理想边界的磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场的磁感应强度与时间的变化关系如图乙所示，图甲所示的磁感应强度方向为正方向，下列说法中正确的是()A．在t＝0.01s时线圈中的电流为零B．在t＝0到t＝0.005s内线圈中有顺时针方向的电流C．线圈中电动势的最大值为π2VD．一个周期内线圈产生的热量为25π2JBD[在t＝0.01s时线圈中的磁通量的变化率最大，此时感应电流不为零，选项A错误；在t＝0到t＝0.005s内线圈中磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线圈中有顺时针方向的电流，选项B正确；因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为T＝0.02s。ω＝2πT＝100πrad/s，感应电动势最大值为Em＝NBmωS＝100×0.01×100π×12×12V＝50πV，选项C错误；电动势的有效值E＝50π2V＝252πV，则一个周期内线圈产生的热量为Q＝E2RT＝252π21×0.02J＝25π2J，选项D正确。]考点三理想变压器及远距离输电问题(5年4考)❶分析近几年的高考试题可以看出，高考对理想变压器及远距离输电的考查形式主要为选择题，命题体现为四大特点：一是结合动态电路考查；二是在原线圈电路中串联电阻考查；三是结合正弦交变电流的图象考查；四是在副线圈电路中连接电容器考查。❷预计2020年高考，理想变压器及远距离输电将是考查的热点内容，可能与交变电流的产生、交变电流的图象、电容器或二极管等结合进行考查。1．(2016·全国卷Ⅰ·T16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3