1、第一讲 直流电路与交流电路 123课 前 自 测 诊 断 点击进入课 堂 重 点 攻 坚课后“高仿”检测直流电路的动态变化问题主要是通过调节滑动变阻器的滑片的位置，或者通过开关闭合与断开改变电路结构，或者电路中有光敏电阻、热敏电阻阻值发生变化时，电路中各个部分的电流、电压和电功率都会随之发生相应的变化，解决此类问题时可以应用程序法分析，也可以应用“串反并同”结论进行快速判断；直流电路的分析与计算问题，高考很少单独考查，常结合电学实验题进行有关考查。需要考生学会灵活变通。考点一 直流电路的分析与计算 释疑 4 大考点理 清 直流电路知识体系 掌 握 动态分析四种方法 1程序法程序法的基本思路是“
2、部分整体部分”，即从阻值变化的部分入手，由串、并联电路的规律判断 R 总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断 I 总和 U 外的变化情况，然后由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化，再由串、并联电路的规律确定相应支路两端的电压如何变化，以及通过相应支路的电流如何变化。即为以下程序图：2结论法(即串反并同法)U串I串P串RU并I并P并运用“串反并同”规律分析问题时，能使解题过程更简捷，但在运用时应注意：(1)电路中哪一部分电阻发生了怎样的变化。(2)需要分析的部分与发生变化的部分是怎样的串、并联关系。3极限法对于因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别
3、滑至两端和中间来讨论。此时要注意是否出现极值情况，即变化是否是单调变化。4特殊值法对于某些电路问题，可以代入特殊值进行判定，从而得出结论。注 意 两类元件的特性 1对于电容器要注意：(1)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路；(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。如诊断卷第 2 题，电容器并联在滑动变阻器两端，其电压等于 R2 两端的电压。如果电容器两端的电压升高，电容器充电，电压降低，电容器放电。2对于电流表与电压表，要注意是否为“理想电表”：(1)理想电流表的内阻
4、RA0，所在位置相当于短路；(2)理想电压表的内阻 RV，所在位置相当于断路，则与理想电压表串联的电阻中的电流可认为等于零，电阻两端的电压为零；电路中并联理想电压表时，理想电压表测的是与理想电压表并联的电阻两端的电压。如诊断卷第 1 题，题图中有两个电压表、两个电流表，电路看上去比较“复杂”，但由于四个表均为理想电表，则电路结构即刻“简化”。题点全练 1(2019江苏高考)如图所示的电路中，电阻 R2。断开 S 后，电压表的读数为 3 V；闭合 S 后，电压表的读数为 2 V，则电源的内阻 r 为()A1 B2 C3 D4 解析：当 S 断开后，电压表读数为 U3 V，可认为电动势 E3 V。
5、当 S 闭合后，由闭合电路欧姆定律知 EUIr，且 IUR，整理得电源内阻 rEURU1，选项 A 正确。答案：A 2多选(2019潍坊模拟)如图所示，电源电动势为 E，内电阻为 r，理想电压表 V1、V2示数为 U1、U2，其变化量的绝对值分别为U1 和 U2；流过电源的电流为 I，其变化量的绝对值为 I。在滑动变阻器的触片从右端滑到左端的过程中(灯泡电阻不变化)()A小灯泡 L1、L3 变暗，L2 变亮BU1U2CU1I 增大DU2I不变解析：当滑动变阻器的触片 P 从右端滑到左端时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则 L2 变亮。变阻器的电阻减小，并
6、联部分的电阻减小，则并联部分的电压减小，则 L3 变暗。总电流增大，而 L3的电流减小，则 L1 的电流增大，则 L1 变亮。故 A 错误。由上分析可知，电压表 V1 的示数减小，电压表 V2 的示数增大，由于路端电压减小，即两电压表示数之和减小，所以 U1U2。故 B正确。由 U1EI(RL2r)得：U1I RL2r，不变，故 C 错误。根据欧姆定律得U2I R2，不变，故 D 正确。答案：BD 3多选(2019黄冈模拟)如图所示，电源的电动势 E6 V，内阻 r1，电阻 R13，R26，电容器的电容 C3.6 F，二极管 D一般是由硅或者锗管组成，具有单向导电性，下列判断正确的是()A开关
7、 S1 闭合，S2 断开时和开关 S1、S2 均闭合时，电容器两端电压均为 4 VB开关 S1 闭合，S2 断开，当合上 S2，待电路稳定以后，电容器上电荷量变化了 1.8106 CC开关 S1、S2 闭合，待电路稳定以后断开 S1，流过 R1 的电荷量为 9.6106 CD开关 S1、S2 闭合，待电路稳定以后断开 S1，流过 R1 的电荷量为 1.44105 C解析：设开关 S1 闭合，S2 断开时，电容器两端的电压为 U1，干路电流为 I1，根据闭合电路欧姆定律有：I1ER1r 631 A1.5 AU1I1R11.53 V4.5 V设合上开关 S2 后，电容器两端电压为 U2，干路电流为
8、 I2，根据闭合电路欧姆定律有I2ER1R2R1R2r636361 A2 AU2I2R1R2R1R223636 V4 V答案：BC 所 以 电 容 器 上 电 荷 量 减 少 了 Q (U1 U2)C (4.5 4)3.6106 C1.8106 C，故选项 A 错误，选项 B 正确；合上 S1、S2 后，电容器上的电荷量为：QCU23.61064 C1.44105 C再断开 S1 后，R1 和 R2 的电流与阻值成反比，故流过电阻的电荷量与阻值成反比。故流过电阻 R1 的电荷量为 Q1R2R1R2Q9.6106 C，故选项C 正确，D 错误。本考点是对交变电流的产生及描述交变电流的物理量等知识
9、的考查，常以选择题的形式呈现，四个选项考查多个知识点，考生失分的原因，大多是因知识或概念的混淆。建议考生自学为主。考点二 交变电流的产生及描述 辨 析 正弦式交变电流“四值”物理量表达式适用情况及说明瞬时值eEmsin tuUmsin tiImsin t(1)从线圈位于中性面开始计时(2)可用于分析或计算线圈某时刻的受力情况最大值(峰值)EmnBSIm EmRr(1)此时线圈垂直于中性面(2)电容器的击穿电压指的就是最大值物理量表达式适用情况及说明有效值EEm2UUm2IIm2(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电表的读数为有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值(4)
10、电气设备“铭牌”上所标的工作电压、工作电流一般都是有效值(5)非正弦式交变电流的有效值利用电流的热效应计算平均值E BL vE ntI ERr计算通过电路截面的电荷量，qn Rr谨 记 涉及交变电流问题要做到“四看”与“四想”(1)看到“电容器的耐压值”时，想到“最大值”，如诊断卷第 6 题 C 项。(2)看到“电功、电功率、保险丝的熔断电流、电流表及电压表的读数”等描述时，想到“有效值”，如诊断卷第 7 题 D 项。(3)看到“某时刻或某位置”时，想到“瞬时值”，如诊断卷第 7 题 C 项。(4)看到“通过某电路(元件)的电荷量”时，想到“平均值”，如诊断卷第 7 题 B 项。题点全练 1多
11、选(2019天津高考)单匝闭合矩形线框电阻为 R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量 与时间 t的关系图像如图所示。下列说法正确的是()AT2时刻线框平面与中性面垂直B线框的感应电动势有效值为 2mTC线框转一周外力所做的功为22m2RTD从 t0 到 tT4过程中线框的平均感应电动势为mT解析：中性面的特点是与磁场垂直，穿过的磁通量最大，磁通量变化率最小，则T2时刻线框在中性面上，A 错。电动势最大值为Emmm2T，对正弦交流电，E 有Em2 2mT，B 对。由功能关系知，线框转一周外力做的功等于产生的电能，WE电E有2R T22m2RT，C 对。由法拉第电磁感应定律知
12、，E t mT44mT，D 错。答案：BC 2(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 2 B 21C12 D21答案：D 解析：由焦耳定律和有效值概念知，一个周期内产生热量 Q 方u02R T2u02R T2u02R T，Q 正U有效2R Tu022R T12u02RT，故 Q 方Q 正21。3(2019雄安模拟)图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连
13、。在某一风速时，传感器显示的电压按图乙正弦规律变化，则()A磁铁的转速为 10 r/sB线圈两端电压的有效值为 6 VC交变电流的电压表达式为 u12sin 5t VD该交变电流可以直接加在击穿电压为 9 V 的电容器上解析：电流的周期为 T0.4 s，故磁体的转速为 n1T 10.42.5 r/s，故 A 错误；通过乙图可知电压的最大值为 12 V，故有效值 UUm2122 V6 2 V，故 B 错误；周期 T0.4 s，故 2T 20.4 rad/s5 rad/s，故电压的表达式为 u12sin 5t(V)，故 C 正确；交流电电压的最大值不能超过电容器的击穿电压，故 D 错误。答案：C
14、高考对本考点进行考查时，常与交变电流的性质和电路动态变化的规律相结合。对于这类问题，需通过原、副线圈电路，综合分析变压器与电路的关系。需要考生学会迁移应用。考点三 理想变压器的规律及应用 明 确 变压器各物理量间的制约关系谨 记 交流电路动态分析的注意事项 1变压器匝数不变时，变压器的输入、输出电压均不变，但变压器原、副线圈中的电流均随负载的变化而变化。如诊断卷第 9 题，当传感器 R2 所在处出现火情时，R2 的电阻减小，导致副线圈电路的总电阻减小，从而引起各电表示数的变化。2变压器匝数变化时，要注意区分是原线圈还是副线圈匝数变化。如诊断卷第 10 题，原线圈匝数 n1、副线圈匝数n2 都可
15、以变化。3分析变压器原线圈接有负载时应注意：变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系与匝数关系仍然满足变压器原理，原线圈的输入功率仍然等于副线圈的输出功率；首先需要确定原线圈所连接负载与原线圈的连接关系，若串联，则应从电流关系作为突破口确定匝数比和电压关系；若并联，则应从电压关系作为突破口确定匝数比和电流关系。如诊断卷第11 题，灯泡 L1 与原线圈串联，二者的电流相等。题点全练 1(2019江苏高考)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为 110，当输入电压增加 20 V 时，输出电压()A降低 2 V B增加 2 VC降低 200 V D增加 200 V解析：理想变压器的电压与匝数关系为U1U2
16、n1n2U1U1U2U2，整理可得U1U2n1n2，即原副线圈匝数比等于电压变化量之比，当 U120 V 时，U2200 V，选项 D 正确。答案：D 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12，则()AR 消耗的功率变为12PB电压表 V 的读数变为12UC电流表 A 的读数变为 2ID通过 R 的交变电流频率不变解析：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
17、入电压(有效值)U1Em2，若线圈的转速 n变为原来的12，根据U1U2n1n2，则电压表 V 的读数变为12U，通过 R的电流变为原来的12，R 消耗的功率变为14P，根据I1I2n2n1，电流表 A 的读数变为12I，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。答案：B3(2019江淮十校联考)在如图所示的理想变压器的电路中，变压器原、副线圈的匝数比为 21，电阻 R1R2，电流表和电压表均为理想电表，若电流表的示数为 0.5A，电压表的示数为 5 V，则电阻 R1 的大小为()A10 B15 C20 D25 解析：设电阻 R1R2R，由电压表的示数为
18、5 V，则副线圈电流 I25 VR；原线圈电流 I112I25 V2R；原线圈电压 U1n1n2U210 V；通过 R1 的电流 IR110 VR；由题意可知：10 VR5 V2R 0.5 A，解得 R25，故 D 正确。答案：D 4多选(2019九江联考)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1n2554，原线圈接有交流电流表 A1，副线圈电路接有交流电压表 V、交流电流表 A2、滑动变阻器 R 等，所有电表都是理想电表，二极管 D 正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡 L 的阻值恒定。原线圈接入的正弦式交流电压的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是()A交流电压表 V 的读数为 32
19、2 VB灯泡 L 两端电压的有效值为 16 2 VC当滑动变阻器的滑片 P 向上滑动时，电流表 A2 示数减小，A1 示数减小D由图乙可知交流发电机转子转动的角速度为 100 rad/s解析：电压表的读数为电压的有效值，原线圈的电压有效值为 440 V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为 32 V 所以电压表的读数为32 V，故A错误；根据有效值的定义，则有U22RLT2UL2RL T，灯泡 L 两端电压的有效值为 UL16 2 V，故 B 正确；当滑动变阻器的滑片 P 向上滑动时，R 的阻值增大，总电阻增大，流过副线圈的电流减小，根据理想变压器中原、副线圈的电流与匝数关系，可知流
20、过原线圈的电流减小，故电流表 A2 示数减小，A1 示数减小，故 C 正确；由题图乙可得 T0.02 s，交流发电机转子转动的角速度为 2T 100(rad/s)，故 D 错误。答案：BC 本考点主要考查变压器的工作原理及远距离输电过程中的电路计算问题，此类问题综合性较强，要求有较高分析解决问题的能力。要顺利解决此类问题，需熟知一个输电网络简图，抓住六个基本关系、三个关联关系，明辨两类问题。建议考生适当关注。考点四 远距离输电问题 熟 知 一个简图 抓 住 两处关系升压变压器 T1 两端降压变压器 T2 两端U1U2n1n2，I1I2n2n1，P1P2U3U4n3n4，I3I4n4n3，P3P
21、4P2P 线P3，U2U 线U3，I2I 线I3。明 辨 两类问题1输电线上的损失功率必须与输电线上的电流和电压相对应，即 P 线I 线2RU线2R U 线I 线，不要把输电线上的输电电压U 和输电导线上损失的电压 U 线相混淆。如诊断卷第 12 题，不能用公式 PU2R 计算输电线上损失的功率，用户得到的功率用能量守恒定律计算。2输送电压一定时，如诊断卷第 13 题，由于用电器增多，可知降压变压器的输出电流变大，输电线上的电流增大，电压损耗增大，进而分析其他物理量变化；输送功率一定时，输送电压增大到原来的 n 倍，输电导线上损耗的功率就减小到原来的 1n2。题点全练 1(2018江苏高考)采
22、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率减小为原来的14，输电电压应变为()A55 kV B110 kVC440 kV D880 kV解析：输送功率 PUI，输电线上损耗的功率 P 损I2rPU2r 1U2。当 P 损减小为原来的14时，输电电压应变为原来的 2 倍。答案：C 2(2019全国大联考第二次模拟)如图为远距离输电的电路原理图，变压器均为理想变压器并标示了电压和电流，其中输电线总电阻为 R，则()AI2U2RB输电效率为U4U1100%C用户的用电器的数量增多时，U3 将减小D用户得到的电功率可能等于电厂输出的电功率解析：根据欧姆定律，I2U
23、2U3R，A 错误；输电效率 P用P总I4U4I1U1100%，B 错误；用户的用电器的数量增多时，I4 增大，I2增大，U3U2I2R 将减小，C 正确；用户得到的电功率等于电厂输出的电功率减去线损功率，D 错误。答案：C 3某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器 T1 和降压变压器 T2 向 R011 的纯电阻用电器供电。已知输电线的总电阻 R10，T2 的原、副线圈匝数比为 41，用电器两端的电压为 u220 2sin 100t(V)，将 T1、T2 均视为理想变压器。下列说法正确的是()A降压变压器的输入功率为 4 400 WB升压变压器中电流的频率为 100 Hz
24、C输电线消耗的功率为 500 WD当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小解析：由题可知，用电器两端电压有效值为 220 V，由电功率公式可知，降压变压器输出功率 PU2R04 400 W，理想变压器输入功率与输出功率相等，故 A 项正确；交流电频率 f 21002 Hz50 Hz，理想变压器不改变交变电流的频率，B 项错；由变压规律U1U2n1n2，可知降压变压器输入电压为 880 V，由电功率定义式 PUI 可知，降压变压器输入电流为 I5 A，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗的功率 PI2R250 W，C 项错；当用电器的电阻减小时，输出功率增大，故降压变压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由 PI2R 可知，输电线 R 消耗的功率增大，D 项错。答案：A 3课后“高仿”检测练熟提能力，正途刷高分点击进入谢观看THANK YOU FOR WATCHING谢
