（新课标）2020高考物理二轮总复习 第一部分 专题突破方略 专题四 电磁感应和电路 1.4.2 直

专题四电磁感应和电路第2讲直流电路和交流电路高频考点1直流电路的分析与计算高频考点2交变电流的产生和描述栏目导航高频考点3理想变压器与远距离输电专题限时训练高频考点1直流电路的分析与计算〉〉视角一直流电路的动态分析[例1](多选)(2018·大连模拟)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列判断正确的是()A.U1I不变，ΔU1ΔI不变B．U2I变大，ΔU2ΔI变大C.U2I变大，ΔU2ΔI不变D．U3I变大，ΔU3ΔI不变答案：ACD解析：因为ΔU1ΔI＝U1I＝R1，且R1不变，所以U1I不变，ΔU1ΔI不变；因为U2I＝R2，且R2变大，所以U2I变大，但ΔU2ΔI＝ΔIR1＋rΔI＝R1＋r，所以ΔU2ΔI不变；因为U3I＝R2＋R1，所以U3I变大，又ΔU3ΔI＝ΔIrΔI＝r，故ΔU3ΔI不变．选项A、C、D正确．〉〉视角二电路故障的分析与排除[例2]在如图所示的电路中，闭合开关S后，L1、L2两灯泡都正常发光，后来由于某种故障使L2突然变亮，电压表读数减小．由此推断，该故障可能是()A．L1灯丝烧断B．电阻R2断路C．电阻R2短路D．电容器被击穿短路答案：D解析：若电阻R2短路，则通过L2的电流为零，L2不亮，选项C错误；若L1灯丝烧断，则总电阻增大，总电流减小，L2两端电压减小，L2变暗，选项A错误；若R2断路，则总电阻增大，电压表读数增大，总电流减小，L1与R1并联部分两端的电压减小，故L2两端的电压增大，L2变亮，选项B错误；若电容器被击穿短路，则电路总电阻减小，路端电压减小，总电流增大，L2变亮，D正确．[规律方法]电路中断路与短路的故障分析方法1．断路与短路的特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零；(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零．2．分析方法首先要确定是哪个部分出现了什么问题，如果是短路，则直接当成一根导线处理；如果是断路，则直接像开关一样断开该条线路，由于电路结构被破坏，需要重新绘画电路图．然后运用动态电路分析方法去分析，但要注意电路被破坏后电表从支路转为干路还是干路转为支路，分析时要有理有据，常用的依据有欧姆定律以及电阻的串、并联规律等．〉〉视角三直流电路中的功率问题[例3](多选)现将一定值电阻R1和一电阻箱R2串联在一恒定的电源两端，已知R1＝3Ω，R2的最大阻值为5Ω，电源的内阻r＝2Ω，则()A．当R2＝5Ω时，电阻箱消耗的功率最大B．当R2＝5Ω时，定值电阻消耗的功率最大C．当R2＝0时，定值电阻消耗的功率最大D．当R2＝0时，电源的输出功率最大答案：ACD解析：在讨论R2的电功率时，可将R1视为等效电源内阻的一部分，即将原电路等效成外电阻R2与电动势为E、内阻为R1＋r＝5Ω的等效电源连成的闭合电路，如图所示，R2的电功率是等效电源的输出功率，显然当R2＝R1＋r＝5Ω时，R2消耗的电功率最大，A正确；在讨论R1的电功率时，由I＝ER1＋R2＋r及P1＝I2R1可知，R2＝0时，R1消耗的电功率最大，B错误，C正确；在讨论电源的输出功率时，R1＋R2为外电阻，内电阻r恒定，当内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，而根据题给条件，内、外电阻不可能相等，故当R2＝0时，内、外电阻阻值最接近，电源的输出功率最大，D正确．[规律方法]电流输出功率的分析方法1．当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝E24r；2．当R＞r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越小；3．当R＜r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越大；4．当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R1和R2，且R1R2＝r2.〉〉视角四与电路相关的图象问题的分析与计算[例4](多选)某实验小组用如图甲所示的电路完成了蓄电池的电动势E和内电阻r的测量，该小组的同学测量了多组数据，并根据测量的数据描绘了如图乙所示的图线．已知两电表均为理想电表，则下列说法正确的是()A．E＝1.40VB．r＝3.50ΩC．调节滑动变阻器使其阻值为零时，流过电源的电流为0.40AD．调节滑动变阻器使电压表的读数为1.20V时，电流表的读数I′＝0.20A答案：AD解析：由闭合电路欧姆定律U＝E－Ir知，当I＝0时，U＝E，A正确；U－I图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝ΔUΔI＝1.40－1.000－0.40Ω＝1Ω，B错误；纵轴的电压刻度不是从零开始的，U－I图线的横截距不再表示U＝0时的短路电流，而是表示路端电压为1.00V时的干路电流是0.40A，C错误；因为ΔUΔI＝r，为常数，则1.40V－1.20V0－I′＝1Ω，所以I′＝0.20A，D正确．[规律方法]对电源的伏安特性曲线的理解和认识如图所示为某一电源的伏安特性曲线，其表达式为U＝E－Ir，图线的纵截距表示电源的电动势，图线的横截距表示电源短路时的电流I短＝Er，图线斜率的绝对值等于电源的内阻r，即r＝EI短.注意：若U－I图象中的纵坐标不从零开始，则图线与横坐标的截距小于短路电流，但图线斜率的绝对值仍等于电源内阻．1．(2019·青浦区调研)如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r.闭合开关S，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中()A．U一直不变B．I一直变小C．U与I的比值先变大后变小D．U与I的乘积先变大后变小答案：C解析：由图可知，滑动变阻器上下两部分并联，当滑片在中间位置时总电阻最大，则在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中，滑动变阻器R1的电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知电流表示数先减小后增大，则可知路端电压先变大后变小；故A、B错误；U与I的比值就是接入电路的R1的电阻与R2的电阻的和，所以U与I的比值先变大后变小，故C正确；如果把R3等效为电源的内阻，则U与I的乘积等于等效电源的输出功率，但因等效电源的内阻与外电阻的关系不能确定，则不能确定等效电源的输出功率的变化情况，选项D错误．2．如图所示，一平行板电容器C，极板是水平放置的，它和三个可变电阻、一个零刻度在中央的电流表和电源连成电路．现有一个质量为m的带电油滴悬浮在两极板间不动，下列判断正确的是()A．增大R3，油滴上升B．增大电容器板间距离的过程中，电流表指针不动C．增大R1，R1中电流的变化值大于R3中电流的变化值D．增大R1，R1中电压的变化值小于R3中电压的变化值答案：C解析：增大R3，外电路总电阻增大，总电流I减小，平行板电容器C的电压UC＝IR并，I减小，UC减小，板间场强减小，油滴所受电场力减小，所以油滴下落，A错误；在增大电容器板间距离的过程中，电容器的电容减小，而电容器的电压不变，则电容器的电荷量减小，电容器放电，电流表指针偏转，B错误；增大R1，外电路总电阻增大，总电流I3减小，电阻R3的电压减小，R1、R2的并联电压增大，R2中电流I2增大，则R1中电流I1减小，又I3＝I1＋I2，所以R1中电流的变化值大于R3中电流的变化值，C正确；D错误．3．(多选)(2018·四川成都市第七中学期末)如图，电源电动势E＝6V，内阻r＝0.8Ω，定值电阻R1＝R2＝R3＝2Ω，R4＝3Ω，图中电压表和电流表均为理想电表，当在P、Q之间连接另外一只理想电流表G时，下列说法正确的是()A．通过G的电流为无穷大，从而会将G烧坏B．通过G的电流为0.2AC．V的示数将变大D．V的示数变化量的绝对值与A的示数变化量的绝对值的比值为0.8Ω答案：BD解析：当在P、Q之间连接另外一只理想电流表G时外电路中的总电阻为R＝1Ω＋2×32＋3Ω＝2.2Ω，根据闭合电路欧姆定律知：I＝ER＋r＝62.2＋0.8A＝2A，R2和R4是并联关系，根据分流原理知流过R4的电流是0.8A，所以有0.2A的电流从电流表流过，选项A错误、B正确；当在P、Q之间连接另外一只理想电流表G时，相比原来电阻变小，所以电流变大，导致路端电压减小，所以电压表的示数变小，选项C错误；根据闭合电路欧姆定律知：U＝E－Ir则ΔUΔI＝r＝0.8Ω，选项D正确.高频考点2交变电流的产生和描述〉〉视角一交变电流的产生和图象问题[例5]如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势的图象如图乙中曲线a、b所示，则()A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a表示的交变电动势瞬时值为15cos50πt(V)C．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V答案：C解析：在t＝0时刻，线圈一定处在中性面上，A错误；由图可知，a的周期为4×10－2s，由ω＝2πT和e＝Emsinωt得a的交变电动势瞬时值为15sin50πt(V)，B错误；又b的周期为6×10－2s，则由n＝1T可知，转速与周期成反比，故转速之比为na∶nb＝3∶2，C正确；由Em＝NBSω可知，EamEbm＝ωaωb＝TbTa＝32，所以Ebm＝23Eam＝10V，b的交变电动势有效值为E＝Ebm2＝102V＝52V，D错误．〉〉视角二交变电流的四值问题[例6](多选)如图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比．某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则()A．电流的表达式为i＝0.6sin10πt(A)B．磁铁的转速为10r/sC．风速加倍时电流的表达式为i＝1.2sin10πt(A)D．风速加倍时线圈中电流的有效值为0.62A答案：AD解析：通过题图乙可知电流的最大值为0.6A，周期T＝0.2s，故ω＝2πT＝10πrad/s，故电流的表达式为i＝0.6sin10πt(A)，故A正确；电流的周期T＝0.2s，故磁铁的转速为n＝1T＝10.2r/s＝5r/s，故B错误；风速加倍时，角速度加倍，根据E＝nBSω可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为i＝1.2sin20πt(A)，故C错误；风速加倍时，形成的感应电流Im＝1.2A，故有效值为I＝Im2＝1.22A＝0.62A，故D正确．[规律方法]交流电“四值”的应用4．(2019·济南三模)手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化．当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是()A．交流电压的变化周期变为原来的一半B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半C．交流电压的最大值变为原来的一半D．交流电压的有效值变为原来的2倍答案：C解析：根据T＝1n可知，当线圈的转速变为原来的一半时，周期变为原来的2倍，选项A错误；穿过线圈的磁通量的最大值Φm＝BS，与转速无关，选项B错误；当线圈的转速变为原来的一半时，角速度变为原来的一半，根据E＝nBSω可知，交流电压的最大值变为原来的一半，选项C正确；根据E＝Em2可知，交流电压的有效值变为原来的一半，选项D错误．5．(多选)手机充电器是先将市电通过变压器降压后，利用全波整流电路把正弦式交变电流变成如图所示的脉动直流电，则该脉动直流电的()A．瞬时值表达式为i＝8sin2πTt(A)B．最大值为8AC．有效值为42AD．平均值可能为8A答案：BC解析：在t＜T2的时间内，瞬时值表达式i＝8sin2πTt(A)，而对整个脉动直流电，瞬时值表达式不能表示为i＝8sin2πTt(A)，选项A错误．该脉动直流电的最大值为8A，有效值为I＝Im2＝82A＝42A，选项B、C正确．平均值等于图象与横轴所围面积除以时间，显然平均值一定小于8A，选项D错误．6．(2018·湖北武汉5月模拟)电磁感应式无线充电系统原理如图(a)所示，给送电线圈中通以变化的电流，在邻近的受电线圈中就会产生感应电流，从而实现充电器与用电装置之间的能量传递．某受电