2024版高考物理二轮复习专题4电路和电磁感应第11讲直流电路和交流电路课件

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第11讲　直流电路和交流电路
“必备知识”解读 一、理清直流电路知识体系
二、正弦交变电流“四值”的理解与应用
三、理想变压器和远距离输电1.明确变压器各物理量间的制约关系
2.明辨远距离输电过程的3个问题(2)电压损耗：输电线路上I2＝IR＝I3，总电阻R导致的电压损耗UR＝U2－U3＝IRR.输送电压一定时，用电器增多，则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。
“关键能力”构建 直流电路动态分析的常用方法1.程序法：基本思路为“部分→整体→部分”。2.极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将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。
1.闭合电路欧姆定律的三个公式(1)E＝U外＋U内；(任意电路)(2)E＝U外＋Ir；(任意电路)(3)E＝I(R＋r)。(纯电阻电路)
题型1　直流电路的分析与计算
2.动态电路分析的三种方法
(2)串反并同法：所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)。(3)极限法：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，使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论。
3.电容器的特点(1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，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，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
〔真题研究1〕(2023·海南高考卷)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为( 　　)
〔对点训练〕(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。因此电源接在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，则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。
1.线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大。(2)线圈中的感应电动势为零。(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。
题型2　交变电流的产生和描述
2.有效值的计算(2)非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值。
3.正弦式交流电“四值”的应用
〔真题研究2〕(多选)(2023·湖南高考卷)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( )
〔对点训练〕1. (2023·青海统考二模)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是( 　　)
A．电流表的示数为10 AB．线圈转动的角速度为50π rad/sC．0.01 s时线圈平面与磁场方向垂直D．0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左
2. (多选)(2023·山东青岛检测)转速传感器用来检测齿轮旋转速度，为汽车自动控制系统提供关键数据。图甲是转速传感器结构示意图，当齿轮转动时会导致感应线圈内磁通量变化，产生感应电流。当齿轮从甲图中位置开始计时，0～0.2 s内车载电脑显示的电流信号如图乙所示，下列说法正确的是( )A．齿轮的转速为5 r/sB．齿轮的旋转周期为2.4 sC．0.1 s时，感应线圈内磁通量的变化率最大D．0～0.1 s内感应线圈内磁通量的变化率先变大后变小
1.三个关系搞清变压器问题(1)变与不变的关系：不变的是功率关系、磁通量的变化率和周期频率．理想变压器工作不损失能量，即输入功率等于输出功率；原、副线圈交变电流频率相同；在没有漏磁时，原、副线圈磁通量的变化率相同。(2)高与低，大与小，多与少，粗与细的关系：电压高的线圈电流小，匝数多，导线细；电压低的线圈电流大，匝数少，导线粗。(3)正比与反比的关系：原、副线圈的电压与匝数成正比，单一副线圈的变压器电流与匝数成反比。
题型3　变压器和远距离输电
2.远距离输电问题(1)理清三个回路
3.输电线路功率损失的计算
〔真题研究3〕(2022·山东，4,3分)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匝，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
〔易错提醒〕(1)不能正确区分交变电流的有效值和峰值，不知道交流电压表的示数为有效值；(2)不会利用与电压表相连的线圈匝数为1这个条件，从而无法求出其他线圈的匝数。
〔对点训练〕1. (多选)(2023·海南高考卷)下图是工厂利用u＝220sin 100πt V的交流电给36 V照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1 100匝，下列说法正确的是( )A．电源电压有效值为220 VB．交变电流的周期为0.02 sC．副线圈匝数为180匝D．副线圈匝数为240匝
2. (2023·山东高考真题)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