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新高考物理二轮复习专题4.1 直流电路和交变电流(精讲卷)(含解析)
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这是一份新高考物理二轮复习专题4.1 直流电路和交变电流(精讲卷)(含解析),共21页。试卷主要包含了电路和电磁感应等内容,欢迎下载使用。
知识结构
考情分析
思维导图
4.1 直流电路和交变电路
一、考情分析
二、思维导图
三、讲知识
1.闭合电路欧姆定律
(1)闭合电路的欧姆定律:I=eq \f(E,R+r).
(2)路端电压与电流的关系:U=E-Ir.
(3)路端电压与负载的关系:U=IR=eq \f(R,R+r)E=eq \f(1,1+\f(r,R))E,路端电压随外电阻的增大而增大,随外电阻的减小而减小.
2.直流电路动态分析方法
(1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”。即从阻值的变化入手,由串、并联规律判定R总的变化情况,再由闭合电路欧姆定律判断I总和U端的变化情况,最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况。
(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)极限分析法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片滑到两端、中间等特殊位置,对特殊位置进行分析讨论,从而得到所研究物理量的变化规律。
3.正弦式交变电流的“四值”
(1)最大值:Em=NBSω.
(2)瞬时值:e=NBSωsin ωt(从中性面开始计时).
(3)有效值:正弦式交变电流的有效值E=eq \f(Em,\r(2));非正弦式交变电流的有效值必须根据电流的热效应,用等效的思想来求解.
(4)平均值:eq \x\t(E)=neq \f(ΔΦ,Δt),常用来计算通过电路的电荷量.
3.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:eq \f(U1,U2)=eq \f(n1,n2).
(3)电流关系:只有一个副线圈时,eq \f(I1,I2)=eq \f(n2,n1).
(4)频率关系:f1=f2.
4.变压器和远距离输电的分析技巧
(1)变压器的副线圈的电流和功率决定原线圈的电流和功率。
(2)远距离输电问题分析的关键是求中间回路的电流强度的大小。
四、讲重点
重点1 电路的基本概念及规律
一、三个电流表达式的比较
二、公式R= eq \f(U,I) 、I= eq \f(U,R) 和U=IR的对比
三、电路中常见的图像分析
四.电流表和电压表的改装
五.电动机的三个功率及关系
重点2 闭合电路欧姆定律及综合应用
一、闭合电路欧姆定律
闭合电路的动态分析技巧
三、闭合电路的功率及效率问题
重点3 交流变电流的产生及描述
1.两个特殊位置的比较
2.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
3.对交变电流“四值”的比较
重点4 理想变压器 远距离输电
1.理想变压器及基本关系的理解
2.理想变压器的动态分析问题的解题思路
(1)分清不变量和变量。
(2)弄清理想变压器中电压、电流、功率之间的联系和相互制约关系。
(3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点进行分析判定。
3.理想变压器中各量的制约关系
4.分析远距离输电问题的三个“要点”
重点1 电路的基本概念及规律
例题1:(2023届·浙江浙里卷天下高三上学期开学考试)如图所示的安全出口指示灯,该灯配备有两个电源——正常电源和紧急备用电源,其中正常亮灯状态下,指示灯功率为3W,紧急指示灯亮起时,指示灯功率为6W。假设在某次消防安全演练中,某商场的200个紧急指示灯全部正常开启,持续时间为60min。在这次演练中,所有指示灯消耗的电能约为( )
A. 3.6×105JB. 7.2×105J
C. 2.2×106JD. 4.3×106J
【答案】D
【解析】
所有指示灯消耗的电能约为
SKIPIF 1 < 0
故选D。
训练2:(2023届·北京交大附中高三上学期开学考试)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计自身机械损耗,若该车在额定状态下以最大速度行驶,则下列选项正确的是( )
A. 电动机的输入功率为576W
B. 电动机的线圈电阻为4Ω
C. 该车获得的牵引力为104N
D. 该车受到的阻力为20N
【答案】A
【解析】
A.电动机的输入功率
SKIPIF 1 < 0
故A正确;
B.电动机正常工作时是非纯电阻电路,不能用欧姆定律求内阻,故B错误;
CD.电动车速度最大时,牵引力等于阻力,由
SKIPIF 1 < 0
可得
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
故CD错误。
故选A。
重点2 闭合电路欧姆定律及综合应用
例题2:(2023届·人大附中高三上学期开学考试)某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值,测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的,则( )
A. 小电动机的电阻大约为 SKIPIF 1 < 0
B. 当小电动机的电压为 SKIPIF 1 < 0 时,其发热功率为 SKIPIF 1 < 0
C. 当小电动机的电压为 SKIPIF 1 < 0 时,其电功率为 SKIPIF 1 < 0
D. 当小电动机的电压为 SKIPIF 1 < 0 时,其对外做功的功率为 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】
A.将电压表当作理想电压表,当小电动机的电压为 SKIPIF 1 < 0 时,电动机卡住未转动,电功率等于内阻发热功率
SKIPIF 1 < 0
将第一组数据代入可解得
SKIPIF 1 < 0
故A错误;
B.当小电动机电压为 SKIPIF 1 < 0 时,电流是0.50A,由P=I2r得其发热功率为 SKIPIF 1 < 0 ,故B正确;
C.当小电动机的电压为 SKIPIF 1 < 0 时,其电功率
SKIPIF 1 < 0
故C错误;
D.当小电动机的电压为 SKIPIF 1 < 0 时,其对外做功的功率
SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选B。
训练2:(2023·黑龙江肇东市四中高三上学期期末)某次实验记录数据画出的U—I图像如图丙所示,下列关于这个图像的说法正确的是( )
A. 纵轴截距表示待测干电池的电动势,即E=1.45V
B. 横轴截距表示短路电流,即I短=0.5A
C. 电源的内阻为2.9Ω
D. 电源的内阻为0.5Ω
【答案】AD
【解析】
A.U-I图像的纵截距为I=0时的路端电压,其大小等于待测干电池的电动势,故
E=1.45V
A正确;
B.横轴截距表示路端电压为1.2V时的电流,并非短路电流, B错误;
CD.U-I图像的斜率的绝对值表示干电池的内阻,故
SKIPIF 1 < 0
C错误,D正确。
故选AD。
重点3 交流变电流的产生及描述
例题3:(2023届·浙江浙里卷天下高三上学期开学考试)如图所示是输入电压为220V,输出电压为27V的变压器,相应的线圈匝数分别为n1和n2,则( )
A. n1n2,故A错误;
B.根据电流与匝数成反比可知,输入电流小于输出的电流,故B错误;
C. 因为输出功率输入功率相同,而副线圈两端电流大,为了减小导线上功率损失,故绕制输入端线圈的导线比输出端细,故C正确;
D. 输出端连接的用电器数量增加,输出功率增大,输入端功率增大,故D错误。
故选C。
训练3:(2023届·西南汇高三上学期开学考试)如图所示为输电能耗演示电路。左侧变压器原、副线圈匝数比为1 :4,输入电压为7.5 V正弦交流电。连接两理想变压器的导线的总电阻为r,负载R的阻值为10Ω。开关S接1时,右侧变压器原、副线圈匝数比为2 : 1, R上的功率为10W;开关S接2时,右侧变压器原副线圈匝数比为1 :2, R上的功率为P。下列判断正确的是( )
A. r=20ΩB. r=5ΩC. P= SKIPIF 1 < 0 WD. P= SKIPIF 1 < 0 W
【答案】AD
【解析】
AB.当开关S接1时,左侧变压器次级电压
U2=4×7.5V=30V
电阻R上的电压,即右侧变压器的次级电压
SKIPIF 1 < 0
电流
SKIPIF 1 < 0
则右侧变压器初级电压
SKIPIF 1 < 0
电流
SKIPIF 1 < 0
则
SKIPIF 1 < 0
选项A正确,B错误;
CD.当开关S接2时,设输电电流为I,则右侧变压器的次级电流为0.5I;右侧变压两边电压关系可知
SKIPIF 1 < 0
解得
I= SKIPIF 1 < 0 A
则R上的功率
SKIPIF 1 < 0
选项C错误,D正确。
故选AD。
重点4 理想变压器 远距离输电
例题4:(2023届·河南安阳市高三上学期开学考试)如图是远距离输电的电路示意图,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,升压变压器原副线圈匝数比为 SKIPIF 1 < 0 ,降压变压器原副线圈匝数比为 SKIPIF 1 < 0 ,发电厂输出电压为 SKIPIF 1 < 0 ,输出电功率为P,升压变压器和降压变压器之间输电线总电阻为R,下列说法正确的是( )
A. 若用户获得的电压也为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 B. 用户端并联使用的用电器增多时,输电线上损失的功率增大
C. 输电线上损失的电压 SKIPIF 1 < 0 D. 降压变压器输出的电功率 SKIPIF 1 < 0
【答案】BC
【解析】
A.设升压变压器副线圈的电压为 SKIPIF 1 < 0 ,则由 SKIPIF 1 < 0 得
SKIPIF 1 < 0
同理设降压变压器原线圈电压为 SKIPIF 1 < 0 ,则由 SKIPIF 1 < 0 得
SKIPIF 1 < 0
因为输电线上有电压损失,故
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
故A错误;
B.用户端并联使用的用电器增多时,则用电器总电阻减小,则降压变压器副线圈总电流增大,则输电线中电流增大,则由
SKIPIF 1 < 0
可知输电线上损失的功率增大,故B正确;
C.由题意得,升压变压器原线圈的电流为
SKIPIF 1 < 0
则由 SKIPIF 1 < 0 知升压变压器副线圈的电流为
SKIPIF 1 < 0
则输电线上损失的电压为
SKIPIF 1 < 0
故C正确;
D.由题意得,输电线上损失的功率为
SKIPIF 1 < 0
则降压变压器的输出功率为
SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选BC。
训练4:(2023届·河北唐山市高三上学期开学考试)某学校建有节能环保风力发电演示系统,该系统由风力发电部分、远距离输电部分和用户三部分构成,简易示意图如下。已知发电机线图的转速正比于风速,输电导线的等效电阻为 SKIPIF 1 < 0 ,变压器均为理想变压器,用户部分的小灯泡在合理工作电压范围内,忽略其它因素的影响。当风速变大时,发电演示系统( )
A. 升压变压器的输入电压保持不变
B. 升压变压器的输入电流保持不变
C. 输电导线上的损耗功率变大
D. 用户部分的小灯泡变亮
【答案】CD
【解析】
A.当风速变大使,线圈的转速也增大。根据
SKIPIF 1 < 0
可知,当v增大时,产生的感应电动势E随之增大,即产生的输入电压增大,故A错误;
B.由于升压变压器的输入电压增大,而原副线圈匝数比值不变,线路上的阻值不变,所以输入电流也将增大,故B错误;
C.由于线路中的电流增大,R不变由
SKIPIF 1 < 0
可知,线路损耗的功率变大,故C正确;
D.由于升压变压器的输入电压增大,而原副线圈匝数比值不变,所以降压变压器的输出电压也随之增大,由
SKIPIF 1 < 0
可知,用户的灯泡电阻不变,电压变大,实际功率将变大,灯泡变亮,故D正确。
故选CD。
近3年考情分析
考点要求
等级要求
考题统计
2022
2021
2020
直流电路和交变电路
Ⅱ
2022·北京卷·T13
2022·北京卷·T9
2022·浙江6月卷·T12
2022·浙江1月卷·T12
2022·江苏卷·T2
2022·重庆卷·T3
2022·北京卷·T4
2022·海南卷·T5
2022·山东卷·T4
2022·湖南卷·T6
2021·江苏卷·T2
2021·重庆卷·T6
2021·浙江1月卷·T16
2021·北京卷·T5
2021·辽宁卷·T5
2021·天津卷·T3
2021·浙江省6月卷·T5
2021·江苏卷·T12
2021·北京卷·T19
2021·浙江1月卷·T19
2021·广东卷·T7
2021·海南卷·T9
2021·河北卷·T8
2021·湖北卷·T6
2021·湖南卷·T6
2021·山东卷·T9
2021·福建卷·T3
2020·全国 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I卷·T17
2020·全国 = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II卷·T19
2020·浙江1月卷·T6
2020·浙江7月卷·T16
2020·海南卷·T4
2020·江苏卷·T6
2020·北京卷·T12
2020·海南卷·T3
2020·全国 = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III卷·T20
2020·山东卷·T5
2020·天津卷·T6
2020·浙江1月卷·T10
2020·江苏卷·T2
2020·浙江7月卷·T11
2020·北京卷·T9
电磁感应
Ⅱ
2022·重庆卷·T13
2022·重庆卷·T7
2022·江苏卷·T5
2022·上海卷·T12
2022·湖南卷·T10
2022·广东卷·T1
2022·广东卷·T4
2022·山东卷·T12
2022·全国甲卷·T20
2022·全国甲卷·T16
2022·浙江1月卷·T13
2022·海南卷·T18
2022·上海卷·T20
2022·辽宁卷·T15
2022·浙江1月卷·T21
2022·全国乙卷·T24
2021·北京卷·T11
2021·重庆卷·T3
2021·北京卷·T7
2021·全国甲卷·T21
2021·广东卷·T10
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2021·河北卷·T5
2021·湖南卷·T10
2021·山东卷·T12
2021·山东卷·T8
2021·福建卷·T7
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2021·浙江省6月卷·T2
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2021·海南卷·T18
2021·全国乙卷·T25
2021·浙江1月卷·T22
2020·浙江1月卷·T8
2020·江苏卷·T3
2020·北京卷·T8
2020·全国 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I卷·T21
2020·浙江7月卷·T12
2020·全国 = 3 \* ROMAN \* MERGEFORMAT III卷·T24
2020·北京卷·T18
2020·海南卷·T13
2020·山东卷·T12
2020·江苏卷·T21
2020·天津卷·T11
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电路的基本概念及规律
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2021·江苏卷·T2
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2020·浙江1月卷·T6
2020·浙江7月卷·T16
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闭合电路欧姆定律及综合应用
Ⅱ
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2020·北京卷·T12
交流变电流的产生及描述
Ⅱ
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理想变压器 远距离输电
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考情总结
近几年高考试题主要考查了交变电流的产生及“四值”,变压器的原理,电压比、电流比及功率关系,变压器的动态分析,题型以选择题为主.直接考查闭合电路欧姆定律的题目较少.
应考策略
高考题会以部分电路欧姆定律与闭合电路欧姆定律的应用为主线,重点考查电路的动态分析与功率的计算;与日常生活、生产相联系的交变电流规律、远距离输电也可能会成为新命题点.
公式
适用范围
公式含义
定义式
I= eq \f(q,t)
一切电路
eq \f(q,t) 反映了I的大小,但不能说I∝q,I∝ eq \f(1,t)
微观式
I=nqSv
一切电路
从微观上看n、q、S、v决定了I的大小
决定式
I= eq \f(U,R)
金属、电解液
I由U、R决定,I∝U,I∝ eq \f(1,R)
公式
物理意义
适用条件
R= eq \f(U,I)
导体电阻的定义式,反映导体对电流的阻碍作用
R由导体本身决定,与U、I无关,适用于所有导体
I= eq \f(U,R)
某段导体中电流与两端电压和电阻的关系
适用于纯电阻电路
U=IR
沿电流方向电势逐渐降低(外电路),电压等于I和R的乘积
适用于金属导体、电解液
类别
线性元件
非线性元件
电源
图象
物理
意义
反映I和U的正比关系
反映I和U的非正比关系
反映电源的输出特性,纵轴截距为电源电动势,横轴截距为短路电流
注意
问题
图线的斜率的倒数表示导体的电阻,R=eq \f(U,I)=eq \f(ΔU,ΔI),遵从欧姆定律
图线的斜率仅表示电阻的变化趋势,某点的电阻值需用点的坐标值计算,即R=eq \f(U1,I1)
图线斜率的绝对值表示电源的内阻(注意纵坐标数值是否从零开始)
改装为大量程电压表
改装为大量程电流表
原理
串联电阻分压
并联电阻分流
图示
R大小
由于U=IgR+IgRg,
所以R=-Rg
由于IgRg=(I-Ig)R,
所以R=
电表
内阻
RV=R+Rg>Rg
RA=
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