通用版2019版高考物理二轮复习第二部分第一板块第4讲夯基固本稳解两类电路问题讲义含解析.pdf
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1、夯基固本稳解两类电路问题夯基固本稳解两类电路问题 考法 学法 直流电路和交流电路部分考查的题型一般为选择题,难度中等或中等偏上。考 查的内容主要包括:串、并联电路的特点;闭合电路欧姆定律;电路的 动态变化分析 ; 含容电路 ; 交变电流的产生和描述 ; 理想变压器的规律 ; 远距离输电问题。 用到的思想方法有 : 等效电路法 ; 动态电路的分析方法 ; 图像法;比例法;等效思想;守恒思想。 提能点一 直流电路的分析基础保分类考点 练练就能过关 知能全通 1恒定电流 (1)闭合电路中的电压、电流关系:EU外U内,I,UEIr。 E Rr (2)闭合电路中的功率关系:P总EI,P内I2r,P出IU
2、P总P内。 (3)直流电路中的能量关系:电功WqUUIt,电热QI2Rt。 纯电阻电路中WQ,非纯电阻电路中WQ。 2直流电路动态分析的 3 种常用方法 (1)方法 1:程序法 R局I总U内I总rU外EU内确定U支、I支。 增大 减小 E Rr 减小 增大 减小 增大 增大 减小 (2)方法 2:结论法“串反并同” “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)。 (3)方法 3:极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电
3、路变化的问题,可将滑动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。 题点全练 1多选(2018江苏高考)如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到 80 V 时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电。放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电。 这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光。该电路( ) A充电时,通过R的电流不变 B若R增大,则充电时间变长 C若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大 D若E减小为 85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 解析:选 BCD 给电容器充电过程中,随着两极板间所带电荷量增多,电路中的电流逐 渐减小,故 A 错误 ; 充满一次电,电容
4、器增加的电荷量是相同的,即通过R的电荷量Q是一 定的,电源恒定,R增大,则电流I减小,根据I 可知,充电时间变长,故 B 正确 ; 若C Q t 增大, 电容器两端达到 80 V 时所带电荷增大, 所以闪光时通过闪光灯的电荷量也增大, 故 C 正确;因为C两端电压达到 80 V 时,电容器就不再充电,只要外接电源提供的电压超过 80 V,产生的效果均相同,闪光灯闪光一次通过的电荷量也相同,故 D 正确。 2.(2019 届高三自贡模拟)如图所示的电路中, 电源电动势为E、 内阻为r,R2、R3为总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为 光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)。 当开关 S
5、 闭合时,电容器 中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是( ) A只逐渐增大对R1的光照强度,电阻R0消耗的电功率变大,电 阻R3中有向上的电流 B只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的功率变大,电阻R3中有向上 的电流 C只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动 D若断开开关 S,电容器所带电荷量变大,带电微粒向上运动 解析:选 A 只逐渐增大对R1的光照强度,R1的阻值减小,总阻值减小,总电流增大, 电阻R0消耗的电功率变大,电阻R2两端的电压变大,电容器两端的电压增大,电容器下极 板带的电荷量变大,所以电阻R3中有向上的电流,故 A
6、正确;电路稳定时,电容器处相当 于断路,只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,对电路没有影响,故 B 错误;只调节电 阻R2的滑动端P1向下端移动时, 电容器并联部分的阻值变大, 所以电容器两端的电压变大, 由 E 可知,电场力变大,带电微粒向上运动,故 C 错误;若断开开关 S,电容器处于放 U d 电状态,电荷量变小,故 D 错误。 3.在如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,L1和 L2 为两个相同的灯泡, 每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同,D 为理想二极管,C为电容器,R为滑动变阻器,开关 S 处于断开状 态,下列说法中正确的是( ) A滑动变阻器滑片向右移动,电流表示数变
7、小 B滑动变阻器滑片向右移动,电源内阻的发热功率变小 C开关 S 闭合后,L2亮度变暗 D开关 S 闭合后,电流表示数不变 解析 : 选 D 电容器处可视为断路,所以只有 L2中有电流通过,滑动变阻器滑片向右移 动,电流表的示数不变,故 A 错误 ; 滑动变阻器滑片向右移动,电路电流不变,电源内阻的 发热功率不变,故 B 错误 ; 开关 S 闭合后,因为二极管具有单向导电性,L1中无电流,电路 总电阻不变,总电流不变,电流表的示数不变,L2亮度不变,故 C 错误,D 正确。 提能点二 交变电流的产生及描述基础保分类考点 练练就能过关 知能全通 1线圈通过中性面时的特点 (1)穿过线圈的磁通量最
8、大。 (2)线圈中的感应电动势为零。 (3)线圈每经过中性面一次,感应电流的方向改变一次。 2交变电流“四值”的应用 最大值EmnBS,分析电容器的耐压值 瞬时值 EEmsin t(由中性面开始计时), 计算闪光电器的闪光时间、 线圈某时刻的受力 情况 有效值电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流 平均值En,计算通过电路截面的电荷量 t 题点全练 1(2018全国卷)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( ) A1 B.122 C12
9、 D21 解析:选 D 由焦耳定律和有效值概念知,一个周期内产生热量Q方 u02 R T 2 u02 R T 2 T,Q正TT T,故Q方Q正21,D 正确。 u02 R U有效2 R ( u0 2) 2 R 1 2 u02 R 2 多选(2018太原模拟)图 1 中, 单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴 OO转动。改变线圈的转速,穿过该线圈的磁通量随时间分别按图 2 中图线甲、乙的规律变 化。已知线圈的电阻为 1.0 ,则( ) A图线甲对应线圈在t0 时产生的感应电动势最大 B图线甲、乙对应的线圈在t0.2 s 时,线圈平面均平行于磁感线 C图线甲、乙对应的线圈转速之比为 54
10、 D图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为 2.5 A 解析:选 BC 在t0 时,甲最大,则产生的感应电动势最小,故 A 错误;因为在 t0.2 s 时,甲乙0,所以线圈平面均平行于磁感线,故 B 正确;由题图 2 可知图 线甲、乙对应的周期之比为 45,而线圈的转速n ,所以图线甲、乙对应的线圈转速之 1 T 比为 54,故 C 正确;图线甲对应的线圈中交流电压的峰值EmBSm0.4 V 2 0.16 5 V,电流的峰值Im5 A,故 D 错误。 Em R 3 多选(2018洛阳模拟)如图所示是小型交流发电机的示 意图,线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转 动, 角速度为, 线圈
11、匝数为n, 电阻为r, 外接电阻为R, 电流表 为理想交流电流表, 线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)转 过 60时的瞬时感应电流为i,下列说法正确的是( ) A电流表的示数为 2i B转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为2iRr n C从图示位置开始转过 90的过程中,通过电阻R的电荷量为2i D线圈转动一周的过程中,电阻R产生的热量为4Ri 2 解析 : 选 BCD 由题意可得iimcos 60, 则得感应电流的最大值im2i, 有效值i有 imi,则电流表的示数为i,故 A 错误 ; 感应电动势的最大值Emim(Rr)2i(R 2 2 22 r),又EmnBS,磁通量的最大值 mB
12、S,联立解得mBS,故 B 正确; 2iRr n 从题图所示位置开始转过90的过程中, 通过电阻R的电荷量qnnn Rr BS Rr 1 Rr ,故 C 正确;线圈转动一周的过程中,电阻R产生的热量Qi有2RT 2iRr n 2i (i)2R,故 D 正确。2 2 4Ri2 提能点三 变压器与远距离输电问题基础保分类考点 练练就能过关 知能全通 1理想变压器的基本关系式 (1)功率关系:P入P出。 (2)电压关系:。 U1 U2 n1 n2 (3)电流关系:只有一个副线圈时,; I1 I2 n2 n1 有多个副线圈时,U1I1U2I2U3I3UnIn。 2原、副线圈中各量的因果关系 (1)电压
13、关系:U1决定U2。 (2)电流关系:I2决定I1。 (3)功率关系:P出决定P入。 3远距离高压输电的工作原理 (1)功率关系:P1P2,P3P4,P2P3P。 (2)电压关系:,U2U3U。 U1 U2 n1 n2 U3 U4 n3 n4 (3)电流关系:,I2I3I线。 I1 I2 n2 n1 I3 I4 n4 n3 (4)输电电流:I线。 P2 U2 P3 U3 U R线 (5)输电线路上损失的电功率:PP2P3I线2R线 2R 线 。 ( P2 U2) U2 R线 题点全练 1 (2018江苏高考)采用 220 kV 高压向远方的城市输电。 当输送功率一定时, 为使输 电线上损耗的功
14、率减小为原来的 ,输电电压应变为( ) 1 4 A55 kV B110 kV C440 kV D880 kV 解析 : 选 C 输送功率PUI,输电线上损耗的功率P损I2r 2r 。当P损减小为 ( P U) 1 U2 原来的 时,输电电压应变为原来的 2 倍,C 正确。 1 4 2 (2018天津高考)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。 利 用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如 图所示,理想交流电流表 A、理想交流电压 表 V 的读数分别为I、U,R消 耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的,则( ) 1 2 AR消耗的功率变为P 1 2 B电压表 V 的读数
15、变为U 1 2 C电流表 A 的读数变为 2I D通过R的交变电流频率不变 解析:选 B 发电机产生的感应电动势最大值EmNBS,其中2n,理想变压器 的输入电压(有效值)U1,若线圈的转速n变为原来的 ,根据,则电压表 V 的读数 Em 2 1 2 U1 U2 n1 n2 变为U,通过R的电流变为原来的 ,R消耗的功率变为P,根据,电流表 A 的读数 1 2 1 2 1 4 I1 I2 n2 n1 变为I,故 B 正确,A、C 错误;交变电流的频率f等于线圈的转速n,故 D 错误。 1 2 3.(2019 届高三济宁七校联考)如图所示,理想变压器的原线圈接 有频率为f、 电压为U的交流电,副
16、线圈接有光敏电阻R1(光照增强 时,光敏电阻阻值减小)、 用电器R2。下列说法正确的是( ) AP位置不动,当光照增强时,变压器的输入功率减小 B光照强度不变,当P向上滑动时,用电器消耗的功率增大 C当f减小时,变压器副线圈交流电的频率不变 DP位置不动,光照强度不变,当U增大时,用电器消耗的功率增大 解析 : 选 D P位置不动, 当光照增强时, 光敏电阻的阻值减小, 变压器的输出功率增大, 故输入功率也增大,故 A 错误 ; 光照强度不变,光敏电阻的阻值不变,当P向上滑动时,原 线圈匝数增大,根据知变压器的输出电压减小,即用电器两端电压减小,则用电器消 U1 U2 n1 n2 耗的功率减小
17、,故 B 错误;变压器不改变交流电的频率,故 C 错误;P位置不动,光照强度 不变,当U增大时,根据知变压器的输出电压增大,即用电器两端电压增大,则用电 U1 U2 n1 n2 器消耗的功率增大,故 D 正确。 提能点四 交变电流的综合问题重难增分类考点 讲练结合过关 研一题 (2018泉州模拟)如图所示, 一面积为S、 匝数为N的矩形线 框处于磁感应强度为B的匀强磁场中, 绕垂直于磁感线的轴OO 匀速转动, 通过滑环向理想变压器供电, 灯泡 L1、 L2均正常发光, 理想电流表的示数为I。已知 L1、L2的额定功率均为P,额定电流 均为I,线框及导线电阻不计,则( ) A图示位置穿过线框的磁
18、通量变化率为零 B线框转动的角速度为 2 2 P INBS C理想变压器原、副线圈的匝数之比为 12 D若 L1灯丝烧断,电流表示数将增大 解析 题图所示位置线框平面与磁场方向平行, 产生的瞬时感应电动势最大, 磁通量 变化率最大,故 A 错误 ; 理想变压器输入功率等于输出功率,又两灯泡均正常发光,可知线 框的输出功率为 2P,则有 2PINBSI,可得,故 B 正确;原线圈的电流 Em 2 1 2 2 2 P INBS 为I, 因两灯泡并联且均正常发光, 则副线圈中电流为2I, 可知原、 副线圈的匝数之比n1n2 2II21,故 C 错误;若 L1灯丝烧断,则副线圈电流减小,原线圈的电流也
19、相应减小, 电流表示数减小,故 D 错误。 答案 B 悟一法 交变电流的综合问题, 常涉及交变电流的四值、 变压器、 远距离输电等知识与电磁感应、 安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用,解答时应注意以下两点: 1分清交变电流“四值”的不同计算方法和物理意义。 2能够将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中。 通一类 1.多选(2018南宁模拟)手摇发电机产生的正弦交流电 经变压器给灯泡供电,其电路如图所示,当发电机线圈以角速度 匀速转动时,电压表示数为U,灯泡正常发光。已知 发电机线 圈的电阻为r, 灯泡正常发光时的电阻为R,其他电阻可忽略,变 压器原线圈与副线圈的匝 数比为k,变压器
20、视为理想变压器。则 ( ) A灯泡的额定电压为U k B灯泡的额定功率为k 2U2 R C发电机线圈中产生的电动势最大值为U 2 Rr R D从发电机线圈位于中性面开始计时,原线圈输入电压的瞬时值表达式为uUsin 2 t 解析:选 AD 电压表测量的是原线圈的电压有效值,因为此时灯泡正常发光,则灯泡 的额定电压等于此时副线圈的电压,则由k得灯泡的额定电压UL ,A 正确;灯泡的额 U UL U k 定功率PL,B 错误;副线圈的电流IL,因原、副线圈的电流之比 , UL2 R U2 k2R UL R U kR I1 IL 1 k 故原线圈的电流I1, 因此发电机线圈中产生的电动势的有效值EU
21、I1r, 最大值Em U k2R EU,C 错误 ; 原线圈输入电压最大值为U,则从发电机线圈位于中性面开始22 (1 r k2R) 2 计时,原线圈输入电压的瞬时值表达式为uUsin t,D 正2 确。 2 多选如图所示, 矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成 闭合电路,电压表为理想交流电压表。线圈在有界匀强磁场中绕 垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感 应强度大小为B, 线圈转动的角速度为、 匝数为N, 线圈电阻不计。 下列说法正确的是( ) A将原线圈抽头P向上滑动时,灯泡变暗 B电容器的电容增大时,灯泡变暗 C线圈处于图示位置时,电压表读数为 0 D若线圈转动的
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