1、第1讲直流电路与交流电路的分析网络构建备考策略1.必须领会的“二种物理思想”和“四种方法”(1)等效思想、守恒思想。(2)程序法、极限法、分析推理法、守恒法。2.解决交变电流问题要做到“四看”、“四想”(1)看到“电容器的耐压值”，想到“最大值”。(2)看到“某时刻某位置”，想到“瞬时值”。(3)看到“电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流和电路中交流电表的读数”，想到“有效值”。(4)看到“通过电路的电荷量”，想到“平均值”。3.理想变压器弄清“谁决定谁”的制约关系。对电压而言，输入决定输出；对电流、电功率而言，输出决定输入。直流电路的分析与计算直流电路的动态分析【典例1】 (2019浙江教育
2、绿色评价联盟适应性考试)如图1所示，电源的电动势为E、内阻为r，定值电阻R的阻值也为r，滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，下列说法正确的是()图1A.电压表的示数变大B.电流表的示数变小C.滑动变阻器消耗的功率变小D.定值电阻R消耗的功率先变大后变小解析等效电路图如图所示。滑片从a端滑向b端，其接入电路的阻值RPb减小，电路中电流增大，电压表示数减小，电流表示数增大，电阻R消耗的功率增大，选项A、B、D错误；把电阻R当作电源内电阻(等效电源)，则R内2r，RPb减小，且RP2r，等效电源的输出功率减小，即滑动变阻器的功率减小，选项C正确。答案C直流电路(含
3、电容)的分析与计算【典例2】 (2019浙江桐乡选考适应性考试)(多选)如图2所示的电路中，电源电动势E4 V，内阻r1 ，定值电阻R01 ，R为滑动变阻器，电容器的电容C40 F。闭合开关S，下列说法中正确的是()图2A.将R的阻值调至2 时，电容器的电荷量为8105 CB.将R的阻值调至2 时，滑动变阻器的功率为最大值C.将R的阻值调至2 时，电源的输出功率为最大值D.在R的滑动触头P由左向右移动的过程中，电容器的电荷量增加解析将R的阻值调至2 时，由闭合电路欧姆定律，可计算出滑动变阻器中电流I A1 A，电容器两端电压UIR2 V，电容器的电荷量QCU401062 C8105 C，选项A
4、正确；把定值电阻R0看作电源内阻的一部分，根据电源输出功率最大的条件，将R的阻值调至2 时，外电阻R等于定值电阻和内阻之和，滑动变阻器的功率为最大值，选项B正确；将R的阻值调至2 时，定值电阻和滑动变阻器相对于电源来说，是外电阻，大于电源内阻，电源的输出功率不是最大值，选项C错误；在R的滑动触头P由左向右移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小，电容器两端电压逐渐减小，根据公式QCU可知，电容器的电荷量逐渐减小，选项D错误。答案AB1.程序法：基本思路是“部分整体部分”。即2.电容器所在的支路可看作是断路，分析含有电容器的直流电路时，关键是准确判断和求出电容器两端的电压。1.(201
5、9浙江宁波联考)如图3所示为某控制电路，主要由电源(E、r)与定值电阻R1、R2及碳膜电位器(即滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红、绿两指示灯。闭合开关S，当电位器的触头由弧形碳膜的中点顺时针滑向b端时()图3A.L1指示灯变亮 B.L2指示灯变暗C.电流表示数变小 D.电容器带电荷量增大解析当电位器的触头向b端滑动时，电路的总电阻增大，干路电流减小，所以内电压减小，路端电压增大，所以R1两端的电压增大，流过R1的电流变大，电流表示数变大；因为干路电流减小，则通过L1的电流变小，L1变暗，L1两端电压减小，路端电压增大，所以电位器两端电压增大，L2中电流增大，所以L2变亮，电容器两端的电压
6、变大，根据QCU知电容器带电荷量增大，故选项A、B、C错误，D正确。答案D2.如图4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()图4解析由题图知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UU0I0R0(I总I)R0IR0I总R0，其中I总、R0为定值，由UR0II总R0可
7、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PUI知，电路消耗的总功率PUI总(I总I)R0I总I总R0IIR0，其中I总、R0为定值，由PI总R0IIR0可知PI图象为直线，I总R0EpBEpC B.EpAEpBEpCC.EpAEpCEpCEpB解析若电场力一直做正功，则点电荷在电场中的电势能逐渐减小，显然EpAEpBEpC；若电场力先做正功后做负功，则点电荷在电场中的电势能先减小后增大，显然有EpAEpCEpB或EpAEpBEpC或EpAEpBEpC；总之，EpA不小于EpB、EpC。答案AD技巧5.极限思维法【例5】 由相关电磁学知识可以知道，若圆环
8、形通电导线的中心为O，环的半径为R，环中通大小为I的电流，如图16甲所示，则环心O处的磁感应强度大小B，其中0为真空磁导率。若P点是过圆环形通电导线中心O点的轴线上的一点，且距O点的距离是x，如图乙所示。请根据所学的物理知识判断下列有关P点处的磁感应强度BP的表达式正确的是()图16A.BP B.BPC.BP D.BP解析本题看似无法解决，但题目中已知O点的磁感应强度大小的表达式。应用极限法，当x0时，P点与O点重合，磁感应强度大小BP，选项A正确。答案A点评当某些问题无法求解时，可将题中某些物理量的值推向极端(如本题中将x推向0)，然后对选项进行分析推理，进而得出答案。解题时要注意：有哪些量
9、可以推向极端；极端推向0还是无穷大。技巧6.计算推理法【例6】 (多选)如图17甲所示，阻值为 的三个完全相同的灯泡a、b、c分别接在理想变压器的原、副线圈两端，变压器通过一内阻不计，线圈匝数n10的一小型发电机供电，当矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕固定轴OO转动，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的正弦规律变化时，三灯泡都正常发光，则下列说法正确的是()图17A.发电机电动势瞬时表达式为e20sin (200t)VB.理想变压器原、副线圈匝数之比为21C.理想交流电压表的示数为 VD.理想交流电流表的示数为2 A解析由题图乙可知，矩形线圈转动的周期T102 s，角速度 rad/s2
10、00 rad/s，则矩形线圈产生的最大电动势EmnBSnm10102200 V20 V，因为计时起点是垂直于中性面，故发电机电动势瞬时表达式为e20cos (200t)V，选项A错误；发电机电动势有效值为E有 V20 V，设通过灯泡的电流为I，则有，故理想变压器原、副线圈匝数之比为21，选项B正确；由电压关系可得，即U V，选项C错误；由欧姆定律可得通过灯泡的电流I A2 A，则理想交流电流表的示数为2 A，选项D正确。答案BD选择题(16题为单项选择题，712题为不定项选择题)1.某个由导电介质制成的电阻截面如图1所示，导电介质的电阻率为，制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分
11、)，半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极，设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，R的合理表达式应为()图1A.R B.RC.R D.R解析根据R，从单位上看，分子应是长度单位，而分母应是面积单位，只有A、B符合单位，C、D错误；再代入特殊值，若ba，球壳无限薄，此时电阻为零，因此只有B正确。答案B2.(2019浙江名校联考)如图2是某品牌吊扇的相关参数，假设吊扇的吊杆下方的转盘与扇叶的总质
12、量为7 kg，则吊扇()图2A.吊扇的内电阻为880 B.以额定功率工作时通过吊扇的电流为0.25 AC.正常工作时吊扇机械功率等于55 WD.正常工作时吊杆对转盘的拉力大于70 N解析由参数可知额定电压220 V，额定功率55 W，则额定电流I A0.25 A，选项B正确；若电器为纯电阻，则电阻为R 880 ，因电扇不是纯电阻，则内阻不等于880 ，选项A错误；机械功率等于总功率与内阻消耗功率之差，可知正常工作时吊扇的输出机械功率小于55 W，选项C错误；吊扇工作时，给空气向下的作用力，空气给电扇向上的反作用力，可知吊杆对转盘的拉力小于重力70 N，选项D错误。答案B3.(2019浙江奉化调
13、研)如图3所示的电路中，R1是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小。R2、R3、R4是定值电阻，当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电。当用强光照射R1且电路稳定时，与无光照射时比较，下列说法中正确的是()图3A.电容器C的下极板带负电B.R2两端电压降低C.R4两端电压降低D.电源提供的总功率变小解析强光照射，R1电阻减小，那么电路总电阻减小，故总电流增大，所以路端电压UEIr减小，电源提供的总功率PEI变大，故通过R3、R4的电流减小，所以通过R1、R2的电流增大，故R4两端的电压变小，R2两端电压变大，故B、D错误，C正确；强光照射，R1电阻减小，那么R1、R2上电压降的比值减小，
14、而R3、R4上电压降的比值不变，故电容器C上极板电势比下极板电势低，所以电容器C的下极板带正电，故A错误。答案C4.如图4所示，图甲M为一电动机，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知电流表读数在0.2 A以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断不正确的是()图4A.电路中的电源电动势为3.9 VB.电动机的电阻为4 C.此电路中，电动机的最大输出功率为0.90 WD.变阻器的最大阻值为32 解析由电路图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V2的电压与电流的关系，此
15、图线的斜率大小等于电源的内阻，为r 3 ；当电流I0.1 A时，U3.6 V，则电源的电动势EUIr3.6 V0.13 V3.9 V，故A正确；由图可知，电动机的电阻rM 4 ，故B正确；当I0.3 A时，U3 V，电动机的输入功率最大，最大输入功率为PUI30.3 W0.9 W，电动机热功率为PrMI2rM0.324 W0.36 W，则最大的输出功率为P出0.9 W0.36 W0.54 W，故C错误；当I0.1 A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以RrrM 32 ，故D正确。答案C5.(2019浙江余姚选考模拟)如图5所示，一交流发电机的矩形线圈匝数为n10，其电阻r2 ，面积S
16、0.2 m2，在磁感应强度B T的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO以10 rad/s的角速度匀速转动，向R18 的电阻供电。则以下说法中正确的是()图5A.该线圈产生的是余弦式交变电流B.线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 VC.线圈开始转动 s时流过电阻R的瞬时电流大小为 AD.电阻R上消耗的电功率为9 W解析若线圈从中性面开始转动，则穿过线圈的磁通量按照余弦规律变化，由法拉第电磁感应定律可知，其产生的感应电动势(感应电流)将按照正弦规律变化，选项A错误；由于OO为线圈的对称轴，所以线圈产生的感应电动势的最大值应为EmnBS20 V，选项B错误；线圈在转
17、动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e20sin (10t)V，所以其感应电流的瞬时值表达式为isin (10t)A，故当t s时，流经电阻R的瞬时电流大小为isin 10 A A，选项C错误；最大值Im1 A，流经R的电流的有效值为I A，所以电阻R上消耗的电功率为PI2R9 W，选项D正确。答案D6.如图6所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2225，电阻R1R225 ，D为理想二极管，原线圈接u220sin (100t) V 的交变电流，则()图6A.交变电流的频率为100 HzB.通过R2的电流为1 AC.通过R2的电流为 AD.变压器的输入功率为200 W解析由原线圈
18、交变电流瞬时值表达式可知，交变电流的频率f50 Hz，选项A错误；由理想变压器变压规律可知，输出电压U250 V，由理想二极管单向导电性可知，交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R2，由交变电流的热效应可知T，得UU225 V，由欧姆定律可知，通过R2的电流为 A，选项B错误，C正确；电阻R2的功率P2UI50 W，而电阻R1的电功率P1100 W，由理想变压器输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率为PP1P2150 W，选项D错误。答案C7.如图7所示电路中，电阻R11 ，R23 ，R36 ，闭合开关S1后，当开关S2闭合时，电压表示数为7 V，当开关S2断开时，电压表示数为9 V，则
19、下列说法正确的是()图7A.电源的电动势为21 VB.电源的内阻为3 C.断开开关S2后，电源的输出功率增大D.断开开关S2后，电源的效率增大解析设电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S1后，当S2闭合时，R2和R3并联，R232 ，U1，当S2断开时，U2，解得E21 V，r3 ，选项A、B正确；S2闭合时，外电阻为3 ，等于电源内阻，此时电源的输出功率最大，S2断开时，外电阻为4 ，大于电源内阻，则电源的输出功率减小，选项C错误；断开开关S2后，外电阻增大，电源效率增大，选项D正确。答案ABD8.(2019山西太原一模)如图8为远距离输电示意图，其中T1、T2为理想变压器，r是输电线的电阻
20、，灯L1、L2相同且阻值不变。现保持变压器T1的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯L1正常发光，则()图8A.仅闭合S，灯L1会变亮B.仅闭合S，r消耗的功率会变大C.仅将滑片P下移，r消耗的功率会变小D.仅将滑片P上移，电流表示数会变小解析闭合S，负载电阻减小，变压器T2副线圈中的电流增大，根据变流规律知，T2原线圈电流增大，即输电线上电流增大，输电线上损耗的电压UIr增大，损耗的功率PI2r增大，T2的输入电压U3U2Ir减小，所以U4减小，即灯泡L1两端的电压减小，变暗，故选项A错误，B正确；仅将滑片P下移，变压器T1副线圈匝数增加(n2增加)根据可知U2变大，所以变压器T
21、2的输入电压U3增大，U4增大，再根据I4得负载电流增大，整个电路电流增大，r消耗的功率会变大，故选项C错误；仅将滑片P上移，同理可得输电线电流减小，电流表示数会变小，所以选项D正确。答案BD9.一含有理想变压器的电路如图9所示，正弦交流电源电压为U0，变压器原、副线圈匝数之比为31，电阻关系为R0R1R2R3，V为理想交流电压表，示数用U表示，则下列判断正确的是()图9A.闭合开关S，电阻R0与R1消耗的功率之比为91B.闭合开关S，电阻R0与R1消耗的功率之比为11C.断开S，U0U113D.断开S，U0U41解析闭合开关S，设副线圈中经过每个电阻的电流为I，根据变压器输入功率等于输出功率
22、可知，电阻R0中电流为I，由PI2R可知，电阻R0与R1消耗的功率之比为11，选项A错误，B正确；断开S，设副线圈每个电阻中电流为I，U1为原线圈两端电压，I1为原线圈电流，由2IUU1I1，U0U1I1R0，UIR0，2II131，联立解得U0U113，选项C正确，D错误。答案BC10.(2019浙江平湖选考模拟)如图10所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉，恒定电压U12 V，电解槽内阻rA2 。当S1闭合，S2、S3断开时，电流表A示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表A示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表A示数为4 A。则()图1
23、0A.电炉的电阻为2 B.仅S1闭合时，电炉的发热功率为72 WC.电动机的内阻为1.2 D.在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为48 W解析电炉为纯电阻电器，仅当S1闭合时，由欧姆定律得R 2 ，其发热功率为PUI1126 W72 W，所以选项A、B正确；电动机为非纯电阻设备，仅当S2闭合时，由能量守恒定律得UI2IrMP输出，所以rM 1 ，选项C错误；电解槽为非纯电阻装置，仅当S3闭合时，由能量守恒定律得P化UI3IrA，所以P化(124422) W16 W，选项D错误。答案AB11.某小型电站电能输送的示意图如图11所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，与副线圈相连
24、的输送线路的电阻可等效为电阻R。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，线圈面积为S，转动角速度为，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是()图11A.将原线圈抽头P向上滑动时，用户的灯泡变暗B.图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大C.若线圈abcd转动的角速度变为2，则变压器原线圈电压的有效值为NBSD.用电高峰期，随着发电厂输出功率的增大，输电线上损耗的功率占总功率的比例不变解析矩形线圈abcd中产生交变电流，将原线圈抽头P向上滑动时，原线圈匝数变大，根据电压与匝数成正比知，输出电压减小，故灯泡会变暗，故选项A正确；线圈处于图示
25、位置时，是中性面位置，矩形线圈中感应电动势的瞬时值为零，故选项B错误；若线圈转动的角速度变为2，根据电动势最大值公式可得Em2NBS，设有效值为E，则T，解得E，则变压器原线圈电压的有效值为NBS，故选项C正确；随着发电厂输出功率的增大，升压变压器的输出电压不变，则输电线电流增大，输电线损失电压增大，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项D错误。答案AC12.如图12甲所示是一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电压随时间变化的图象，现将该交流电接在如图乙所示的理想变压器原线圈的两端，V1、V2为理想交流电压表，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。下列说法中正确的是()图12A.该交变电压
26、瞬时值的表达式为u220sin (100t)VB.当t1.5102 s时，线圈平面与磁场方向平行C.若只减少理想变压器原线圈的匝数，则变压器的输入功率将减小D.若只增大滑动变阻器接入电路中的阻值，则电压表V1与V2示数的比值将减小解析由图甲可知，该交流电的频率为50 Hz，电压最大值为220 V，故其瞬时值表达式为u220sin (100t)V，选项A错误；由图甲可知，当t1.5102 s时，交变电压最大，由法拉第电磁感应定律可知，此时磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量为零，故此时线圈平面与磁场方向平行，选项B正确；若只减少理想变压器原线圈的匝数，则副线圈两端的电压将升高，副线圈中的电流将增大，变压器的输出功率将变大，故输入功率将变大，选项C错误；若只增大滑动变阻器接入电路中的阻值，由题意可知，电压表V1的示数不发生变化，而副线圈电路中电流将减小，定值电阻R0两端的电压将减小，电压表V2的示数将增大，故电压表V1与V2示数的比值将减小，选项D正确。答案BD
