2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 直流電路與交流電路專題復(fù)習(xí)教案

2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 直流電路與交流電路專題復(fù)習(xí)教案一、 直流電路的動(dòng)態(tài)分析與計(jì)算1、純電阻直流電路動(dòng)態(tài)分析 例題：（xx年海南）如圖，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開關(guān)，V與A分別為電壓表與電流表。初始時(shí)S0與S均閉合，現(xiàn)將S斷開，則（ ） A、的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變小 B、的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變大 C、的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變小 D、的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變大解析：S開，相當(dāng)于電阻變大，總電流減小，故端電壓增大，的讀數(shù)變大，把R1歸為內(nèi)阻，則R3中的電壓也增大，R3中的電流也增大，R3中的電壓也增大，故正確答案為B。 點(diǎn)評(píng)：當(dāng)直流電路電路中的某一個(gè)電阻或某一段電路中的電阻的阻值發(fā)生變化，從而引起整個(gè)電路的電流、電壓、電功率發(fā)生變化；分析方法是以電路的串并聯(lián)知識(shí)和閉合電路歐姆定律為基礎(chǔ)；基本思路和步驟是：從局部到整體再到局部，電阻變化分析是基礎(chǔ)，干路電流分析是核心，內(nèi)外電路電壓變化是關(guān)鍵。此類問(wèn)題常表現(xiàn)在電路故障分析，滑動(dòng)變阻器的觸頭移動(dòng)和電路中的開關(guān)斷開與閉合等所引起的電路變化問(wèn)題。 針對(duì)練習(xí)1（xx年廣東理科基礎(chǔ)）如圖所示是一實(shí)驗(yàn)電路圖在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過(guò)程中，下列表述正確的是（ ） A路端電壓變小 B電流表的示數(shù)變大 C電源內(nèi)阻消耗的功率變小 D電路的總電阻變大 解析：當(dāng)滑片向b端滑動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻減少，使得總電阻減小D錯(cuò)。根據(jù)，可知總電流在增加，根據(jù)閉合電路中的歐姆定律有，可知路端電壓在減小，A對(duì)。流過(guò)電流表的示數(shù)為，可知電流在減小，B錯(cuò)。根據(jù),可知內(nèi)阻消耗的功率在增大，C錯(cuò)。 針對(duì)練習(xí)2(xx年上海)如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是（A）（A）R1斷路 （B）R2斷路（C）R3短路 （D）R4短路AR1L1L2R22R3R4解析：首先應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如圖所示為其標(biāo)準(zhǔn)化后的電路。當(dāng)R1斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過(guò)電源的總電流減小，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，而路端電壓增大，所以L1兩端電壓增大，燈L1變亮，所以A選項(xiàng)正確。當(dāng)R2斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過(guò)電源的總電流減小，燈L1變暗，而路端電壓增大，所以L2兩端電壓增大，燈L2變亮，所以B選項(xiàng)不正確。當(dāng)R3短路時(shí)，總電阻減小，所以通過(guò)電源的總電流增大，燈L1變亮，而路端電壓減小，所以L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過(guò)L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以C選項(xiàng)不正確。當(dāng)R4短路時(shí)，總電阻減小，所以通過(guò)電源的總電流增大，燈L1變亮，而路端電壓減小，所以L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過(guò)L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以D選項(xiàng)不正確。2、含電容器的直流電路分析例題：一平行板電容器C，極板是水平放置的，它和三個(gè)可變電阻及電源聯(lián)接成如圖所示的電路.今有一質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在兩極板之間靜止不動(dòng).要使油滴上升，可采用的辦法是（ ）A.增大R1 B.增大R2C.增大R3 D.減小R2解析：要使油滴上升，就需要增大電場(chǎng)力，因?yàn)镕電=Uq/d，d和q都不變，故應(yīng)使其兩端U增大，所以可選擇增大R3或減小R2點(diǎn)評(píng)：此題為直流電路中的含容電路問(wèn)題，解題的基本思路是：要正確畫出等效電路，確定電容器兩極間的電壓是關(guān)鍵。要領(lǐng)是：當(dāng)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在的支路無(wú)電流，故電容器兩極間的電壓等于與之相并聯(lián)的支路上的電壓。當(dāng)電路中電流，電壓變化時(shí)，會(huì)引起電容器充、放電，從而改變電容器兩極間的電壓和電容器所帶的電荷量。 針對(duì)練習(xí)（xx年江蘇物理）在如圖所示的閃光燈電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，電容器的電容為C。當(dāng)閃光燈兩端電壓達(dá)到擊穿電壓U時(shí)，閃光燈才有電流通過(guò)并發(fā)光，正常工作時(shí)，閃光燈周期性短暫閃光，則可以判定 A電源的電動(dòng)勢(shì)E一定小于擊穿電壓U B電容器所帶的最大電荷量一定為CE C閃光燈閃光時(shí)，電容器所帶的電荷量一定增大 D在一個(gè)閃光周期內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量與通過(guò)閃光燈的電荷量一定相等 解析：分析此題時(shí)理解此電路的工作過(guò)程是解決本題的關(guān)鍵。電容器兩端的電壓與閃光燈兩端的電壓相等，當(dāng)電源給電容器充電，達(dá)到閃光燈擊穿電壓U時(shí)，閃光燈被擊穿，電容器放電，放電后閃光燈兩端電壓小于U，斷路，電源再次給電容器充電，達(dá)到電壓U時(shí)，閃光燈又被擊穿，電容器放電，如此周期性充放電，使得閃光燈周期性短暫閃光。要使得充電后達(dá)到電壓U，則電源電動(dòng)勢(shì)一定大于等于U，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器兩端的最大電壓為U，故電容器所帶的最大電荷量為CU，B項(xiàng)錯(cuò)誤；閃光燈閃光時(shí)電容器放電，所帶電荷量減少，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)電荷通過(guò)R，通過(guò)閃光燈放電，故充放電過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量與通過(guò)閃光燈的電荷量一定相等，D項(xiàng)正確。3、直流電路的計(jì)算 例題：（xx寧夏卷）一個(gè)T型電路如圖所示，電路中的電, .另有一測(cè)試電源，電動(dòng)勢(shì) 為100V，內(nèi)阻忽略不計(jì)。則 A、當(dāng)cd端短路時(shí)，ab之間的等效電阻是40 B、當(dāng)ab端短路時(shí)，cd之間的等效電阻是40 C、當(dāng)ab兩端接通測(cè)試電源時(shí)， cd兩端的電壓為80 V D、當(dāng)cd兩端接通測(cè)試電源時(shí)， ab兩端的電壓為80 V 解析：本題考查電路的串并聯(lián)知識(shí)。當(dāng)cd端短路時(shí)，R2與R3并聯(lián)電阻為30后與R1串聯(lián)，ab間等效電阻為40，A對(duì)；若ab端短路時(shí)，R1與R2并聯(lián)電阻為8后與R3串聯(lián)，cd間等效電阻為128，B錯(cuò)；但ab兩端接通測(cè)試電源時(shí)，電阻R2未接入電路，cd兩端的電壓即為R3的電壓，為Ucd = ×100V=80V，C對(duì)；但cd兩端接通測(cè)試電源時(shí)，電阻R1未接入電路，ab兩端電壓即為R3的電壓，為Uab = ×100V=25V，D錯(cuò)。正確答案為AC。 點(diǎn)評(píng)：直流電路的計(jì)算則要掌握串聯(lián)的分壓、并聯(lián)的分流及串并聯(lián)電路的規(guī)律，正確運(yùn)用閉合電路歐姆定律，區(qū)分外電壓和電動(dòng)勢(shì)，明確各種功率 針對(duì)練習(xí)：（xx年四川卷）如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)。內(nèi)阻，電阻。間距的兩平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。閉合開關(guān)，板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，將一帶正電的小球以初速度沿兩板間中線水平射入板間。設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為Rx，忽略空氣對(duì)小球的作用，取。（1）當(dāng)Rx=29時(shí)，電阻消耗的電功率是多大？（2）若小球進(jìn)入板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并與板相碰，碰時(shí)速度與初速度的夾角為，則Rx是多少？解析：閉合電路的外電阻為 根據(jù)閉合電路的歐姆定律 A R2兩端的電壓為 V R2消耗的功率為 W 小球進(jìn)入電磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明重力和電場(chǎng)力等大反向，洛侖茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律 ， 由以上兩式化簡(jiǎn)得 小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的初末速的夾角等于圓心角為60°，根據(jù)幾何關(guān)系得 由以上各式代入數(shù)據(jù)得 V 干路電流為A 4、非純電阻直流電路分析 例題：如圖所示，直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，電源內(nèi)阻為r，當(dāng)該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電源路端電壓為U，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，則 （ ）A、電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)熱功率為I2R B、電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為IUC、電源電動(dòng)勢(shì)為I（R+r） D、電源的輸出功率為IU+I2R 解析：電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)熱功率為I2R，選項(xiàng)A正確；電動(dòng)機(jī)的輸入功率為IU，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為IU- I2R，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源電動(dòng)勢(shì)等于U+Ir，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電源的輸出功率為IU，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 點(diǎn)評(píng)：非純電阻電路是指電路中含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等裝置。其特點(diǎn)是電路中消耗的電能(W=TUt )絕大部分轉(zhuǎn)化為其它形式的能(如電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)。另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(Q=I2Rt)，也就是說(shuō)電功大于電熱(W>Q)。即IUt>I2Rt。因此，在分析非純電阻電路的問(wèn)題要從能量守恒入手，即：W=Q+E其它 針對(duì)練習(xí)：如圖所示的電路中，電爐電阻R=10 ，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻r=1,電路兩端電壓U=100V，電流表的示數(shù)為30A，問(wèn)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度為多少？通電一分鐘，電動(dòng)機(jī)做的有用功為多少？ 解析：圖中的兩個(gè)支路分別為純電阻電路（電爐）和非純電阻電路（電動(dòng)機(jī)）.在純電阻電路中可運(yùn)用歐姆定律直接求出電流強(qiáng)度，而非純電阻電路中的電流強(qiáng)度只能運(yùn)用干路和支路中電流強(qiáng)度的關(guān)系求出.在非純電阻電路中，電功大于電熱，兩者的差值才是有用功. 根據(jù)歐姆定律，通過(guò)電爐的電流強(qiáng)度為： . 根據(jù)并聯(lián)電路中的干路電流和支路電流的關(guān)系，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為： I2=30A-I1=20 A. 電動(dòng)機(jī)的總功率為： P=UI2=100×20W=2×103W. 因發(fā)熱而損耗的功率為： P=I22r=0.4×103 W, 電動(dòng)機(jī)的有用功率（機(jī)械功率）為： P=P-P=1.6×103 W, 電動(dòng)機(jī)通電1min做的有用功為： W=Pt=1.6×103×60J=9.6×104 J.二、 交流電與變壓器電路分析1、交流電的產(chǎn)生及描述 例題：（10廣東卷）圖7是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的（ BC ） A、周期是0.01S B、最大值是311V C、有效值是220V D、表達(dá)式為U=220sin100t（V） 解析：由圖知：最大值Um=311V有效值周期T=0.02s 表達(dá)式 選BC。點(diǎn)評(píng)：本題考查了考生對(duì)正弦交流電的瞬時(shí)值、最大值、有效值有，平均值“四值”的理解及交流電的函數(shù)表達(dá)式、圖象表示法的應(yīng)用，要求考生能利用函數(shù)關(guān)系式或圖象求解涉及交流電的“四值”問(wèn)題，解題時(shí)要特別注意交流電“四值”適用的條件。 針對(duì)練習(xí):（xx天津）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如左圖所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如右圖所示，則 （ B ）A、t =0.005s時(shí)線框的磁通量變化率為零B、t =0.01s時(shí)線框平面與中性面重合C、線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD、線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的頻率為100Hz 解析：交變電流知識(shí)的考查。由圖2可知，該交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式為。當(dāng)t=0.005s時(shí)，瞬時(shí)值e=311V，此時(shí)磁通量變化率最大，A錯(cuò)；同理當(dāng)t=0.01s時(shí)，e=0V，此時(shí)線框處于中性面位置，磁通量最大，磁通量的變化率為零，B正確；對(duì)于正弦交變電流其有效值為Emax/，題給電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V，C錯(cuò)；交變電流的頻率為f=1/T=/2=50Hz，D錯(cuò)。2、變壓器規(guī)律及變壓器電路分析 例題一：（xx全國(guó)理綜）如圖，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1：2；副線圈電路中接有燈泡，燈泡的額定電壓為220V，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表?，F(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。若用U和I分別表示此時(shí)電壓表和電流表的讀數(shù)，則（A） 解析：主要考查理想變壓器原副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系。U2=220V，根據(jù)U1：U2=n1:n2得，U1=110V。I2=P/U2=0.1A，根據(jù)I1：I2= n2：n1得I1=0.2A。所以正確答案是A。點(diǎn)評(píng)：此題考查了理想變壓器基本公式的應(yīng)用，解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵是弄清楚理想變壓器中各物理量之間的聯(lián)系及相互制約關(guān)系，即：輸出電壓由輸入電壓和匝數(shù)比決定；輸出電流由輸出電壓和負(fù)載電阻決定；輸入電流由輸出電流和匝數(shù)比決定；輸入電功率由輸出電功率決定，其中原副線圈的匝數(shù)比為聯(lián)系的橋梁。理想變壓器的兩個(gè)基本公式是： ，即對(duì)同一變壓器的任意兩個(gè)線圈，都有電壓和匝數(shù)成正比。P1=P2，即無(wú)論有幾個(gè)副線圈在工作，變壓器的輸入功率總等于所有輸出功率之和。只有當(dāng)變壓器只有一個(gè)副線圈工作時(shí)，才有，。 例題二：（xx山東）為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，圖甲為變壓器示意圖。保持輸入電壓不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓。某此檢測(cè)得到用戶電壓隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示。以下正確的是 （ ） A、 B、 C、為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)將P適當(dāng)下移 D、為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)將P適當(dāng)上移解析：由電壓隨時(shí)間t變化的曲線可知，用戶電壓的最大值是，周期是，所以，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)，減小，增大，因此為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)將P適當(dāng)上移，C錯(cuò)誤，D正確。點(diǎn)評(píng)：與變壓器有關(guān)的交流電路分靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種電路，對(duì)于動(dòng)態(tài)電路有兩種情況：一是負(fù)載電阻不變，原副線圈電壓、電流、功率隨匝數(shù)比變化而變化；二是匝數(shù)比不變，原副線圈電壓、電流、功率隨負(fù)載變化而變化。解題時(shí)可以借助直流電路的動(dòng)態(tài)分析方法去解決，但須注意各變量之間的相互制約關(guān)系。 針對(duì)練習(xí)：（xx福建）圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1:n2=5:1，電阻R=20 ，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是（ ） A、輸入電壓u的表達(dá)式u=20sin(50)V B、只斷開S1后，L1、L2均正常發(fā)光 C、只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大 D、若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W解析：些題考查變壓器和電路動(dòng)態(tài)變化等知識(shí)點(diǎn)。由輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系圖象可知，交變電流周期為0.02s，輸入電壓u的表達(dá)式選項(xiàng)A錯(cuò)誤，只斷開S1后，L1、L2均不能發(fā)光，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，只斷開S2后，燈泡L1、L2串聯(lián)接入電路，變壓器輸出電流變小，原線圈的輸入功率減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，若S1換接到2后，變壓器輸出電壓U=4V，R中電流為I=0.2A，R消耗的電功率為P=UI=0.8W，選項(xiàng)D正確3、遠(yuǎn)距離輸送電能 例題：（xx年山東卷）某小型水電站的電能輸送示意圖如下。發(fā)電機(jī)的輸出電壓為200V，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n，n2。降壓變壓器原副線匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220V的用電器正常工作，則（ AD ） A、 B、 C、升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓 D、升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率 解析：根據(jù)變壓器工作原理可知,，由于輸電線上損失一部分電壓，升壓變壓器的輸出電壓大于降壓變壓器的輸入電壓，有，所以，A正確，BC不正確。升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率加上輸電線損失功率，D正確。點(diǎn)評(píng)：在分析遠(yuǎn)距離輸送電能的試題時(shí)，關(guān)鍵是要畫好輸送電能的示意圖，包括發(fā)電機(jī)、兩臺(tái)變壓器、輸電線等效電阻和負(fù)載電阻，并按照規(guī)范在圖中標(biāo)出相應(yīng)的物理量符號(hào)同時(shí)，求解過(guò)程中要注意相應(yīng)的制約關(guān)系，及各級(jí)輸電線路之間電壓、電流、電功率、電能之間內(nèi)在聯(lián)系。 對(duì)此題而言，從圖中可以看出功率之間的關(guān)系是：P1=P2，P3=P4，P1/=Pr=P2。電壓之間的關(guān)系是：，。電流之間的關(guān)系是：，。遠(yuǎn)距離輸送電能過(guò)程中，一般來(lái)說(shuō)輸電線上有電能損失，而計(jì)算輸電線路上的電功率損失時(shí)用，而不用。特別要注意的是要結(jié)合電阻定律計(jì)算輸電線上的功率損失。 針對(duì)練習(xí)：（xx年海南物理）一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW,電壓為4000V，經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻R=1k。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓，負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡（220V、60W）。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%,變壓器T1和T2的耗損可忽略，發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，則（ABD） A、T1原、副線圈電流分別為103A和20A B、T2原、副線圈電壓分別為1.8×105V和220V C、T1和T2的變壓比分別為1：50和40：1 D、有6×104盞燈泡（220V、60W） 解析：輸電線路上消耗的功率為P400kWI2R可知輸電線上電流為I220A，根據(jù)原線圈P1U1I1，可知I1103A，A對(duì)，T1的變壓比為I2：I11：50；根據(jù)PU2I2，可知U22×105V，輸電線上電壓U線I2Rxx0V，則副線圈輸入電壓為U3U2U線1.8×105V，又燈泡正常發(fā)光、副線圈電壓為220V，B對(duì)，T2的變壓比為U3：220，C錯(cuò)；根據(jù)U3I260n，解得n6×104，D對(duì)。