适用于新高考新教材2024版高考物理二轮复习第一编核心专题突破专题4电路与电磁感应第一讲恒定电流和交变电流课件

这是一份适用于新高考新教材2024版高考物理二轮复习第一编核心专题突破专题4电路与电磁感应第一讲恒定电流和交变电流课件，共56页。PPT课件主要包含了通览主干知识，研学核心考点，目录索引，突破热考命题，最常规的方法，电源内阻，最直接的方法，方法3极限法，ABD，解题指导审题等内容，欢迎下载使用。
考点一　直流电路的分析与计算
命题角度1闭合电路的动态分析方法1:程序法
方法2:结论法——“串反并同”
适用于变阻器限流接法
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分别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零去讨论。
命题角度2直流电路的分析与计算
温馨提示电动机卡住时所在电路为纯电阻电路,此时电动机内阻即为一个普通的发热电阻,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能。
命题角度3闭合电路的图像问题
典例剖析例1　(命题角度1)(多选)(2023湖南怀化模拟)在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,滑动变阻器的最大阻值大于定值电阻的阻值。闭合开关S,不同规格的灯泡L1和L2均正常发光,现将滑动变阻器的滑片向上移动一定的距离,理想电流表A1、A2和理想电压表V的示数均会发生一定变化,其变化量分别用ΔI1、ΔI2和ΔU表示,则下列说法正确的是(　　)A.电压表V的示数变大,电流表A1的示数变小B.电流表A2的示数不可能变为零C.灯泡L1、L2变暗
解析 当滑动变阻器的滑片向上移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,外电路由于局部电阻增大导致整个外电路电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中总电流减小,即电流表A1的示数变小,电源内电压减小,所以路端电压增大,即电压表V的示数变大,故A正确;根据分压特点可知,当 时,电流表A2两端的电势差为零,电流表A2的示数变为零,故B错误;由于电路中总电流减小,则R1与L1并联部分电压也减小,R2与L2并联部分电压增大,所以流过灯泡L1的电流变小,流过灯泡L2的电流变大,即灯泡L1变暗,L2变亮,故C错误;根据闭合电路欧姆定律可得U=E-I1r,所以r= ,故D正确。
练真题·明考向1.(命题角度1)(2022北京卷)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示,电路中的R1和R2,其中一个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时,控制开关自动开启低水位预警;当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时,控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是(　　)A.U1U2,A、B错误。设电源的内阻为r,根据闭合电路欧姆定律可知,a、b两端的电压为 ,若定值电阻的阻值越大,当开启低水位预警时,a、b两端的电压大于U1,压力传感器的电阻值需要比原来大,则水位越低;当开启高水位预警时,a、b两端的电压小于U2,压力传感器的电阻值需要比原来大,则水位越低,C正确,D错误。
2.(命题角度2)(多选)(2023全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(　　)A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间
解析 由于1、2间的电势差为正,所以1要接电源正极。若电源接在1、4之间,如图甲所示,不管电阻R接在1、3之间还是接在2、4之间,3、4间的电势差一定是正的,即U34>0,与题目已知条件不符合,选项A、B错误。电源接在1、3之间,若电阻R接在1、4之间,如图乙所示,则U13=U12+U23=5.5 V,同时U13=U14+U43,因为U43=-U34=1.5 V,所以只要UR=U14=4 V就能满足题目要求,选项C正确。若电阻R接在2、4之间,如图丙所示,U23=2.5 V,同时U23=U24+U43,因为U43=-U34=1.5 V,所以只要UR=U24=1 V就能满足题目要求,选项D正确。
练模拟·提能力1.(命题角度1)(多选)(2023湖南邵阳二模)在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,定值电阻R1在干路上,定值电阻R3与滑动变阻器R4串联后再并联在定值电阻R2的两端。当滑动变阻器R4的滑片向下滑动时,定值电阻R1、R2、R3中电流变化量的大小分别是ΔI1、ΔI2、ΔI3。下列说法正确的是( 　　)A.定值电阻R1两端的电压增大B.定值电阻R2消耗的电功率减小C.ΔI1=ΔI2+ΔI3D.ΔI3=ΔI1+ΔI2
解析 当滑动变阻器R4的滑片向下滑动时,R4的阻值减小,电路的总电阻减小,总电流变大,定值电阻R1两端的电压增大,内阻上的电压也增大,则并联支路的电压减小,即定值电阻R2消耗的电功率减小,选项A、B正确;因I1=I2+I3,又I1变大,I2减小,I3变大,则ΔI3=ΔI1+ΔI2,选项C错误,D正确。
2.(命题角度2)(2023浙江台州二模)某款电动自行车的内部电路的简化图如图所示,电源铭牌上标有“36 V　12 A·h”字样。该电动自行车正常工作时,电源的输出功率为180 W,工作效率为75%,电动机的机械效率为80%。已知电动自行车运动时受到的阻力恒为40 N。该电动自行车正常工作时(　　)A.电动机两端的电压为36 VB.电动机的电流约为5 AC.匀速行驶的最长时间约为1.8 hD.匀速行驶的最远距离约为30 km
3.(命题角度3)(2023江苏苏州二模)硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像,图线b是某电阻R的U-I图像。在同等光照强度下,当它们组成闭合回路时,下列说法正确的是(　　)A.电源的输出功率P=U2I2
解析 由题图可知,电源的路端电压为U1,电流为I1,则电源的输出功率P=U1I1,故A错误;由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,当I=0时E=U,由图线a与纵轴的交点读出电动势为E=U2,根据两图线交点处的状态可知,电阻R两端的电压为U1,则内阻r= ,故B正确;根据题意可知,硅光电池的效率η= ×100%,故C错误;根据题意可知,内阻消耗的功率Pr=EI-UI=U2I1-U1I1,故D错误。
考点二　交变电流及变压器问题的分析与计算
命题角度1交变电流的产生及“四值”
命题角度2理想变压器中的“三个制约”关系
温馨提示原线圈串联或并联负载时的解题策略:原线圈串联分压电阻时,输入端前端电压等于分压电阻电压和变压器输入电压之和;原线圈并联电阻时,输入端总电流等于分流电阻电流与原线圈电流之和。
命题角度3远距离输电
温馨提示 理想变压器能变电压、电流,但不能变功率、频率;对远距离输电问题要区别输电电压和输电线上损失的电压。
深化拓展理想变压器动态分析的两种情况1.匝数比不变,负载改变(如图所示)。
2.负载不变,匝数比改变(如图所示)。
典例剖析例2　(命题角度2)(2022山东卷)如图所示的变压器,输入电压为220 V,可输出12 V、18 V、30 V电压,匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u=Umcs(100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表,电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时,功率为12 W。下列说法正确的是(　　)A.n1为1 100,Um为220 VB.BC间线圈匝数为120,流过R的电流为1.4 AC.若将R接在AB两端,R两端的电压为18 V,频率为100 HzD.若将R接在AC两端,流过R的电流为2.5 A,周期为0.02 s
破题:1.正确区分交变电流的有效值和峰值,交流电压表的示数为有效值。2.利用与电压表相连的线圈匝数为 1这个条件,求出其他线圈的匝数。
练真题·明考向1.(命题角度1)(多选)(2023湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为4∶1,小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形,共n匝,总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动,带动小轮及线圈绕转轴转动,转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是(　　)
A.线圈转动的角速度为4ω
D.若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮
解析 当大轮以角速度ω匀速转动时,因为两轮线速度大小相等,所以小轮的角速度为4ω,即线圈转动的角速度为4ω,A正确;Em=4nBL2ω,其有效值为
2.(命题角度3)(2023山东卷)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1=250 V,输出功率P=500 kW。降压变压器的匝数比n3∶n4=50∶1,输电线总电阻R=62.5 Ω,其余线路电阻不计,用户端电压U4=220 V,功率88 kW,所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是(　　)
A.发电机的输出电流为368 AB.输电线上损失的功率为4.8 kWC.输送给储能站的功率为408 kWD.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44
3.(命题角度2)(2022湖南卷)如图所示,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头P1初始位置在副线圈正中间,输入端接入电压有效值恒定的交流电源。定值电阻R1的阻值为R,滑动变阻器R2的最大阻值为9R,滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U,理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是(　　)A.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变B.保持P1位置不变,P2向左缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率增大C.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大D.保持P2位置不变,P1向下缓慢滑动的过程中,R1消耗的功率减小
解析 保持P1位置不变,由题意可知,变压器接入电路中原、副线圈的匝数比为2,若原线圈的电流为I,则副线圈的电流为2I,根据欧姆定律可得副线圈两端的电压有效值为U2=2IR1,则变压器原线圈两端的电压有效值为U1=2U2=4IR1,设输入电压有效值为U0,则U0=4IR1+IR2,可得I= 。P2向左缓慢滑动的过程中,R2减小,I变大,而U1=4IR1,可知变压器原线圈两端的电压有效值变大,输入电压有效值不变,则R2两端的电压不断变小,即电压表示数U变小,原线圈两端的电压、输入的电流都变大,则变压器输入功率变大,根据原、副线圈的功率相等,可知R1消耗的功率增大,故B正确,A错误。保持P2位置不变,设原、副线圈的匝数比为n,同理可得U1=n2IR1,则
练模拟·提能力1.(命题角度2)(多选)(2023广东潮州二模)汽车的点火装置如图所示,此装置的核心是一个变压器,该变压器的原线圈连接到12 V的蓄电池上,副线圈连接到火花塞的两端,开关由机械控制,当开关由闭合变为断开时,副线圈中产生10 000 V以上的电压,火花塞中产生火花。下列说法正确的是(　　)
A.该点火装置中变压器的原、副线圈匝数比约为3∶1 250B.变压器的原线圈要用粗导线绕制,而副线圈可以用细导线绕制C.若该点火装置的开关始终闭合,火花塞的两端不会产生高压D.变压器原线圈输入的12 V电压必须是交变电压,否则就不能在副线圈中产生高压
粗导线绕制,而副线圈匝数多、电流小,可以用细导线绕制,B正确;汽车的点火装置是利用变压器原理工作的,当开关始终闭合时,通过原线圈的电流恒定,原线圈中产生的磁场恒定,则在副线圈上不会产生高压,C正确;由题意可知原线圈处接12 V的直流电源,当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化,会产生变化的磁场,能在副线圈中产生高压,D错误。
2.(命题角度3)(多选)(2023湖南常德模拟)我国在输电中使用的高压线输电电压已经超过1 000 kV。在如图所示的远距离输电线路中,已知发电厂的总输出功率为2.5×104 kW,线圈n2上的输电电压U为100 kV,用户端电压为220 V,用户得到的功率为2.4×104 kW,两个变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是(　　)A.输电线上的电流为240 AB.输电线上的总电阻为16 Ω
D.保持发电厂的总输出功率不变,将输电电压升到1 000 kV后,用户可得到的功率为24 990 kW
重要思维方法:等效电源法、等效电阻法的应用
一、等效电源法电源的输出功率与负载的关系如图所示,P出随R的增大先增大后减小,当
R1R2=r2。求变化电阻的功率的最大值时可以利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻。
二、等效电阻法等效电阻法是指在含有理想变压器的电路中,当副线圈接纯电阻元件时,可以把理想变压器(含与副线圈串联的所有元件)当成一个电阻来处理。设
等效思维法在分析物理问题时经常用到,等效法是在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的、形象的物理对象、物理过程或物理现象替代实际的、陌生的、复杂的、抽象的物理对象、物理过程或物理现象的一种处理方法,解决问题时可达到事半功倍的效果。
例题(多选)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,且n1>n2,定值电阻r的阻值与滑动变阻器R的最大阻值相等,电流表、电压表均为理想电表。在a、b端接入交流电源,当滑动变阻器R的滑片由Q端向P端滑动时,下列说法正确的是(　　)A.电流表示数变大B.电压表示数不变C.定值电阻r消耗的电功率逐渐增大D.变压器副线圈的输出功率逐渐减小
值电阻r的阻值与滑动变阻器R的最大阻值相等,则当滑动变阻器R的滑片由Q端向P端滑动时,变压器副线圈的输出功率先增大后减小,故D错误。
角度拓展(2021湖南卷)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2,输入端C、D接入电压有效值恒定的交流电源,灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是(　　)A.L1先变暗后变亮,L2一直变亮B.L1先变亮后变暗,L2一直变亮C.L1先变暗后变亮,L2先变亮后变暗D.L1先变亮后变暗,L2先变亮后变暗