2020年高中物理二轮复习《直流电与交流电》

专题四 电路和电磁感应 第一讲 直流电路与交流电路知识主干一、电功和电热电功WqUUIt；电热QI2Rt.(1)对纯电阻电路，电功等于电热，即电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能，所以WQUItI 2Rtt.(2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能(如机械能或化学能等)，所以电功必然大于电热，即WQ，这时电功只能用WUIt计算，电热只能用QI 2Rt计算，两式不能通用 （3）电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能；流经非纯电阻电路，消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能 (4)电源的功率与效率 电源的功率P：也称为电源的总功率，是电源将其他形式的能转化为电能的功率，计算式为：P=IE 电源内阻消耗功率P内：是电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率，计算式为：P内=I2r. 电源的输出功率P外：外电路上消耗的功率，计算式为：P外=IU外. 电源的效率：电源的输出功率与外电阻R的关系： 因此可知当电源内外电阻相等时，输出功率最大。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大当R由小于r增大到大于r时，随着R的增大输出功率先增大后减小(非单调变化)4含容电路的分析技巧电容器两极板间的电压等于与电容器并联的电阻两端的电压，与电容器串联的电阻两端的电压一定为零(有阻无流，则无电压)二、交变电流交变电流的“四值”瞬时值 最大值 平均值 有效值 重要关系式e=Emsinwti=ImsinwtEm=nBSwE=n/tEEm UUmIIm.应 用 范 围计算闪光电器的闪光时间等计算电容器的耐压值计算通过导体的电荷量计算交流电通过导体产生的热量、电功以及确定熔丝的熔断电流三、变压器和远距离输电 (1)变压器原、副线圈基本量的关系功率关系P1=P2电压关系，与负载、副线圈的个数多少无关电流关系(1)只有一个副线圈：(2)多个副线圈： U1I1=U2I2+U3I3+UnIn(2)远距离输电的几个基本关系：若升压变压器输出功率为P，输出电压为U，降压变压器得到功率为P，电压为U，则：输电电流 输电线损耗功率 由可推得 由知，输电电压增大到原来的n倍，输电导线上损耗功率减少到原来的。考情分析直流电路部分主要考查电路的简化，动态分析，电路故障的分析与判断，含容电路的分析，直流电路中的能量转化问题等等。交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述，交流电四值、变压器的规律，远距离输电等知识点。从高考的考查重点不难看出，掌握电路的基本结构和基本规律是应对本内容的关键。考点一 直流电路的分析例1.如图，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻相等。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（B）A电压表读数增大，电流表读数减小) c- ? X8 b$ W% e& e HB! I3 c) j! c J电源的输出功率逐渐增大C质点P将向上运动( P; Q; 1 D2 J ; F; V, O DR3上消耗 的功率逐渐增大( . Q f5 j! ?9 K, T+ 考点二 交变电流的产生及描述例2. 如图所示，KLMN是一个竖直的矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框的水平边长为a,竖直边长为b，线框绕某一竖直固定轴以角速度为匀速转动，在MN边与磁场方向的夹角达到300时，下面结论正确的是（ BC ）A. 此时线框中电流方向是由M指向NB. 此时产生的瞬时电动势为32BwabC. 此时穿过线框的磁通量为12Bab D. 此时ML边所受安培力方向垂直纸面向里例3. 一个匝数为100匝，电阻为0.5的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为（B）A52A B 25A C6A D. 5A考点三 对变压器和远距离输电的考查例4. 如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1n2=225，电阻R1=R2=25，D为理想二极管，原线圈接u=220sin100t(V)的交流电。则( C )A交流电的频率为100Hz B通过R1的电流为2AC通过R2的电流为A D变压器的输入功率为200W例5某发电站的发电机输出交流电压为500 V，输出电功率为50 kW，用电阻为3的输电线向远处用户送电，要求输电线上损失的电功率是输送功率的0.6%，则发电站要安装一个升压变压器，到达用户前再用降压变压器变为220 V供用户使用，如图不考虑变压器的能量损失，下列说法正确的是（ A ）A. 输电线上的损失功率为300WB. 升压变压器原副线圈匝数之比为1:100C. 输电线中的电流为100AD. 降压变压器的输入电压为4700V考点四 交变电流的综合问题例6.如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N内阻不计，绕OO轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度做匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，副线圈接有可调电阻R，下列判断正确的是（ AB ）A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBScostB矩形线圈从图示位置经过/时间时，通过电流表的电荷量为0C当P位置不动,R增大时，电压表读数也增大D当P位置向上移动、R不变时，电流表读数减小直流电路与交流电路练习题1.如图所示，电源电动势E=3V，小灯泡L标有“2V、0.4W”，开关S接l，当变阻器调到R=4时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则（ AD ） A.电源内阻为1 B.电动机的内阻为4 C.电动机正常工作电压为1V D.电源效率约为93.3%2.某同学设计了一个测定列车加速度的仪器，如右图所示AB是一段圆弧形的电阻，O点为其圆心，圆弧半径为r.O点下用一电阻不计的金属线悬挂着一个金属球，球的下部与AB接触良好且无摩擦A、B之间接有内阻不计、电动势为9 V的电池，电路中接有理想电流表A，O、B间接有一个理想电压表V.整个装置在一竖直平面内，且装置所在平面与列车前进的方向平行下列说法中正确的有(D)A. 从图中看到列车一定是向右加速运动B当列车的加速度增大时，电流表和电压表的读数均增大C若电压表显示3 V，则列车的加速度为0.5gD如果根据电压表示数与列车加速度的一一对应关系将电压表改制成一个加速度表，则加速度表的刻度是不均匀的3. 一个小型电热器若接在愉出电压为10V的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为 （ C）A .5V B.5V C .10V D.10V4.用电压为380 V的正弦式交流电给额定电压为220 V的电灯供电，下列不可能使电灯正常发光的是（ D ）A、 B、 C、 D、 R5. 如图，理想变压器原副线圈匝数之比为41原线圈接入一电压为uU0sint的交流电源，副线圈接一个R27.5 的负载电阻若U0220V，100 Hz，则下述结论正确的是( AC) A副线圈中电压表的读数为55 V B副线圈中输出交流电的周期为 C原线圈中电流表的读数为0.5 A D原线圈中的输入功率为6.如图所示，匝数为100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B=T的水平匀强磁场中，线圈面积S=0.5m2，内阻不计；线圈绕垂直于磁场的轴OO以角速度=10rad/s匀速转动；线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接人一只“12V，12W”的灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是（B）A通过灯泡的交变电流的频率是50HzB变压器原、副线圈匝数之比为10：1 C矩形线圈中产生的电动势的最大值为120VD若将该灯泡更换为“12V，24W”的灯泡且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速7.理想变压器原副线圈匝数比n1：n2 = 2：1，且分别接有相同的电阻，如图所示，若电源电压为U，则副线圈的输出电压 ( C ) A B C U D U 8.图中理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n2=4：1,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R相连组成闭合回路.当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁线运动时,电流表的读数是12mA,那么的读数为 ( A )A.0 B.3mAC.48mA D.与R值大小有关9.边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO转动，轴OO垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原副线圈的匝数分别为n1和n2.线圈以恒定角速度转动，下列判断正确的是（ AD ）A在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势最大B当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大C电压表V1示数等于NBL2D变压器的输入与输出功率之比为1：1近几年全国高考题赏析10.（2011年高考全国卷新课标版17题）如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为12；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220V，额定功率为22W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（ A ）AU=110V，I=0.2A BU=110V，I=0.05A CU=110V，I=0.2A DU=110V，I=0.2A11.（2012年高考全国卷新课标版17题）自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分。一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。己知变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW。设此时原线圈中电流有效值为I，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，则U2和I1分别约为（ B ）A 380V和5.3A B380V和9.1A C240V和5.3A D240V和9.1A 12.（2