第15讲、恒定电流与交变电流、电磁波与传感器（原卷版）-2023高考二轮复习

2024高考二轮复习二十五讲第15讲、恒定电流与交变电流、电磁波与传感器第一部分织网点睛，纲举目张1．直流电路中的基本规律2．直流电路中常见图像公式图像特例I＝eq\f(E,R＋r)短路：R＝0，I＝eq\f(E,r)断路：R＝∞，I＝0U＝eq\f(ER,r＋R)短路：R＝0，U＝0，U内＝E断路：R＝∞，U＝E，U内＝0U＝E－Ir短路：R＝0，I＝eq\f(E,r)，U＝0断路：R＝∞，I＝0，U＝EP出＝eq\f(E2R,R＋r2)短路：I＝eq\f(E,r)，P出＝0断路：I＝0，P出＝0当R＝r时，P出最大，Pm＝eq\f(E2,4r)，电源效率η＝eq\f(P出,P总)×100%＝50%P出＝EI－I2r短路：I＝eq\f(E,r)，P出＝0断路：I＝0，P出＝0当I＝eq\f(E,2r)时，P出最大，Pm＝eq\f(E2,4r)，电源效率η＝eq\f(P出,P总)×100%＝50%3.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路电功W＝UIt，电功率P＝UI，且电功全部转化为电热，有W＝Q＝UIt＝eq\f(U2,R)t＝I2Rt，P＝UI＝eq\f(U2,R)＝I2R非纯电阻电路电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功率P热＝I2R，电功大于电热，即W>Q，故求电功、电功率只能用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝I2Rt、P热＝I2R4.交变电流的产生与描述

5.抱负变压器各物理量间的基本关系6．远距离输电中的“三路、四计算”(1)三个回路回路1发电机回路：该回路中，通过线圈1的电流I1等于发电机中的电流I机；线圈1两端的电压U1等于发电机的路端电压U机；线圈1输入的电功率P1等于发电机输出的电功率P机回路2输送回路：I2＝I3＝IR，U2＝U3＋UR，P2＝PR＋P3回路3输出回路：I4＝I用，U4＝U用，P4＝P用(2)输电线路功率损失的计算方法P损＝P1－P4P1为输送的功率，P4为用户得到的功率P损＝I线2R线I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻P损＝eq\f(ΔU2,R线)ΔU为输电线路上损失的电压，不要与U2、U3相混P损＝ΔU·I线留意：ΔU不要错代入U2或U37.电磁振荡(1)．LC振荡电路：由电感线圈L和电容器C组成的电路，是最简洁的振荡电路，称为LC振荡电路。如图所示。电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量q，电路中的电流i，电容器里面的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。电磁振荡中的能量变化(1)能量转化：电容器放电过程中，电场能向磁场能转化。电容器充电过程中，磁场能向电场能转化。(2)无能量损失时，振荡电路做等幅振荡。(3)实际振荡电路中有能量损失，通过适时补充能量给振荡电路，可使振荡电路做等幅振荡。LC电路的周期和频率公式：T＝2πeq\r(LC)，f＝eq\f(1,2π\r(LC))。其中周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。实际电路中的晶体振荡器：其工作原理与LC振荡电路的原理基本相同。8.传感器的应用传感器的应用过程包括三个环节:感、传、用。(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息,并转化为电学量。(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件猎取并转化的电学信息传给执行机构。(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作。其次部分实战训练，高考真题演练1、（2023学业水公平级考试上海卷）如图所示电路中，有四个完全相同的小灯泡，不考虑电阻随温度的变化，则最亮的灯泡是2.（2023高考全国乙卷）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=3.0V，U23=2.5V，U34=－1.5V。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3.（2023高考海南卷）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（）A.CE B. C. D.4.（2023高考湖南卷）某同学自制了一个手摇沟通发电机，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，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的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。大轮以角速度匀速转动，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B.灯泡两端电压有效值为C.若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为D.若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮5．（2023年6月高考浙江选考科目）我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将沟通变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成沟通。下列说法正确的是（）A．送电端先升压再整流B．用户端先降压再变沟通C．1100kV是指沟通电的最大值D．输电功率由送电端电压打算6.（2023高考山东高中学业水公平级考试）某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率88kW，全部变压器均为抱负变压器。下列说法正确的是（）A.发电机的输出电流为368A B.输电线上损失的功率为4.8kWC.输送给储能站的功率为408kW D.升压变压器的匝数比n1：n2=1：447.（2023高考海南卷）下图是工厂利用的沟通电给照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（）A.电源电压有效值为 B.交变电流的周期为C.副线圈匝数为180匝 D.副线圈匝数为240匝8.（2022天津学业水平选择性考试）如图所示，两抱负变压器间接有电阻R，电表均为抱负沟通电表，a、b接入电压有效值不变的正弦沟通电源。闭合开关S后（）A.R发热功率不变 B.电压表的示数不变C.电流表的示数变大 D.电流表的示数变小9.（2022新高考福建卷）某同学利用如图所示电路模拟远距离输电．图中沟通电源电压为，定值电阻，小灯泡、的规格均为“”，抱负变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1．分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ，两电路都稳定工作时，（）A.与一样亮 B.比更亮C.上消耗的功率比的大 D.上消耗的功率比的小10．（2023高考北京卷）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接的正弦沟通电源，副线圈接额定电压为的小灯泡．实际测得小灯泡两端电压为．下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（）A．仅增加原线圈匝数B．仅增加副线圈匝数C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍D．将两个小灯泡并联起来接入副线圈6.（2023高考天津卷）下图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器和降压变压器都认为是抱负变压器，中间输电电路电阻为R，下列说法正确的有（）A.输出电压与输入电压相等B.输出功率大于输入功率C.若用户接入的用电器增多，则R功率降低D.若用户接入的用电器增多，则输出功率降低6．（2023广东卷）用一台抱负变压器对电动汽车充电．该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压．关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（）A．B．C．D．7.（2020年1月浙江选考）如图所示，单刀双掷开关Sa端电容器布满电。t0Sb端，t0.02s时，LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则LC回路中的周期为LC回路中电流最大时电容器中电场能最大t时线圈中磁场能最大D．t时回路中的电流沿顺时针方向第三部分思路归纳，内化方法1.动态电路问题的处理方法(1)电路动态分析(2)程序法分析动态电路(3)含容电路的分析2.对电源输出功率极值问题的两点说明(1)对于求电源输出功率极值的问题，可以接受数学中求极值的方法，也可以接受电源的输出功率随外电路电阻阻值的变化规律来求解。(2)假如待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻，那么当外电路电阻阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大。3.留意电源I­U图线与电阻I­U图线的交点电源I­U图线与电阻I­U图线的交点表示电源的路端电压与用电器两端的电压相等，通过电源的电流与通过用电器的电流相等，即该交点表示该电源单独对该用电器供电时的电压和电流。4.非纯电阻电路(1)非纯电阻电路中，计算电功用公式W＝UIt，计算电热用公式Q＝I2Rt，计算电功率用公式P＝UI，计算电热功率用公式P＝I2R。(2)非纯电阻电路中，电功部分转化为其他形式的能，另一部分不行避开地转化为内能，W＞Q，即IUt＞I2Rt，I＜eq\f(U,R)，欧姆定律不再成立；纯电阻电路中，电功全部转化为电热，即W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t。5.交变电流的产生和描述(1)结合图像分析交变电流的产生缘由，值得留意的是：①磁场视为匀强磁场；②线框转动的特点是匀速转动；③切割边的特点是转动时ad边和bc边不切割，只有ab边和cd边切割，且切割速度在变化，所以n匝线框从中性面开头转动时产生的电动势为e＝n×2Blabvsinωt＝2nBlab×eq\f(1,2)ωladsineq\f(2π,T)t＝nBSeq\f(2π,T)sineq\f(2π,T)t。(2)在线框转动时穿过线框的磁通量发生变化，若从中性面开头计时，有Φ＝BScoseq\f(2π,T)t，依据法拉第电磁感应定律有e＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nBSeq\f(2π,T)sineq\f(2π,T)t。6.非正弦交变电流有效值的计算(1)求出交变电流在一个周期内产生的热量Q交；(2)设交变电流的有效值为I或电压的有效值为U(也可设为直流电相应的物理量)，写出同样时间内产生的焦耳热Q＝I2RT或Q＝eq\f(U2,R)T；(3)依据Q交＝Q列等式，计算I或U。7.计算有效值的留意事项(1)计算有效值时，要依据电路中“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解。(2)分段计算电热并求和得出一个周期内产生的总热量。8.抱负变压器原线圈串联或并联负载时分析思路(1)变压器原、副线圈间的电压关系、电流关系与匝数关系仍旧满足变压器原理，原线圈的输入功率仍旧等于副线圈的输出功率。(2)原线圈端串联分压电阻时，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，分压电阻上电压通过电流比建立联系。若并联分流电阻与原线圈并联，输入端前端电流等于分流电阻电流与原线圈电流之和。9.电能输送中三种电压和三种电功率的区分三种电压计算公式三种电功率计算公式输电电压若输电功率为P，输电线中电流为I线，则输电电压U＝eq\f(P,I线)输电功率P输送输电电压与输电电流的乘积输电线上损失的电压若输电线中电流为I线，输电线电阻为R，则输电线上损失的电压为ΔU＝I线R输电线上损失的电功率P损若输电线中电流为I线，输电线电阻为R，则输电线上损失的电功率为P损＝I线2R用户得到的电压降压变压器的输出电压用户得到的电功率P用用户电压与电流的乘积10.LC振荡电路充、放电过程的推断方法(1)依据电流流向推断：当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量削减，电场能向磁场能转化，处于放电过程。(2)依据物理量的变化趋势推断：当电容器的带电荷量q(电压U、场强E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程。(3)依据能量推断：电场能增加时充电，磁场能增加时放电。11.对“LC振荡电路”固有周期和固有频率的理解(1)LC振荡电路的周期、频率都由电路本身的特性(L和C的值)打算，与电容器极板上电荷量的多少、极板间电压的凹凸、是否接入电路中等因素无关，所以称为LC振荡电路的固有周期和固有频率。(2)使用周期公式时，肯定要留意单位，T、L、C、f的单位分别是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫兹(Hz)。(3)电感L和电容C在LC振荡电路中既是能量的转换器，又打算着这种转换的快慢，L或C越大，能量转换时间也越长，故固有周期也越长。(4)电路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期等于LC电路的振荡周期，即T＝2πeq\r(LC)，在一个周期内上述各量方向转变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也等于振荡周期，即T＝2πeq\r(LC)，极板上电荷的电性在一个周期内转变两次；电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们的变化周期是振荡周期的一半，即T′＝eq\f(T,2)＝πeq\r(LC)。第四部分最新模拟集萃，提升应试力量1.（2023年7月安徽蚌埠期末）关于电磁波，下列说法正确的是（）A.电磁波不能在真空中传播 B.电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场C.电场或磁场随时间变化时肯定会产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用试验证明白电磁波的存在2.（2024山西三重教育联盟9月联考）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电表均为抱负电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，忽视灯泡电阻的变化。下列说法中正确的是（）A电压表读数将变小 B.L1将变亮，L2将变暗C.L1亮度不变，L2将变亮 D.电源内阻的发热功率将变小3.(2023重庆期末)如图所示为一个外电阻R和电源组成的闭合电路。在正常工作时，若1C正电荷从负极B移到正极A的过程中，非静电力做功，将3J的其他形式的能转化为电能，同时静电力做功0.5J。则此时该电路中电源电动势E，电源内电压U内，电源端电压U外大小分别为（）A.E=2.5V，U外=0.5V B.E=3V，U外=0.5VC.E=2.5V，U内=0.5V D.E=3V，U外=2.5V4.(2023重庆巴蜀中学期末)某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了推断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次试验中，电压表示数随时间变化关系如图乙所示，已知时间内，小车处于静止状态，则（）A.时间内，弹簧处于原长状态B.时间内，小车的加速度随时间均匀增大C.时间内，小车做匀变速直线运动D.时间内，小车肯定向左做匀加速直线运动。5.（2023年重庆部分重点高中期末联考）在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，为定值电阻，R为滑动变阻器。、为水平放置的两个平行金属板，二者之间的电场可以视为匀强电场，虚线平行于金属板。当R的滑片在中点时，闭合开关S，带电小球以从O点沿飞入，刚好从点飞出。若带电小球都能够从平行金属板右侧飞出，下列说法正确的是（）A.若滑动变阻器R的滑片向右移动一段距离后不动，带电小球仍以从O点沿飞入，则飞出点在点B.若滑动变阻器R的滑片向右移动一段距离后不动，带电小球仍以从O点沿飞入，则飞出点在点下方C.若金属板平行上移一小段距离，带电小球仍以从O点沿飞入，则小球将在点飞出D.若金属板平行下移一小段距离仍在上方，带电小球仍以从O点沿飞入，则小球将在点飞出6.（2023年7月浙江九校期末联考）我国新能源汽车进展快速，部分新能源汽车使用磷酸铁锂电池供电。某磷酸铁锂电池的电池容量为，平均工作电压3.2V，平均工作电流为2A，则下列说法正确的是（）A.该电池的平均输出功率为6.4WB.该电池可以正常工作41.6hC.该电池最多可以储存的电能为93600JD.该电池最多可以储存的电荷量为93600C7.(2023年7月浙江宁波期末)智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接为移动设备充电的储能装置，但使用不当可能会造成过充、短路等平安隐患，出于平安缘由，中国民航总局规定当单块移动电源的额定能量值不超过“100W·h”才可在乘机时随身携带．某一款移动充电宝，其参数见右表，（充电宝的转换率是指充电宝放电总量占充电宝容量的比值）下列说法正确的是（）输入DC5V2.0A输出DC5V2.1A容量10000mA·h转换率>85%A.该充电宝能带上飞机B.充电宝充电时将电能转化为热能C.该充电宝电荷量从零到完全布满所用时间为4.8小时D.该移动电源在布满电的状况下，能为一个“10W，5V”的USB风扇供电时长为5小时8.（2024年1月安徽皖豫名校其次次考试）国家为节省电能，执行峰谷分时电价政策，引导用户错峰用电。为了解错峰用电的好处，建立如图所示的电网仅为3户家庭供电”模型，3户各有功率相同的用电器，接受两种方式用电：方式一为同时用电1小时，方式二为错开单独用电各1小时，若用户电压恒为220V，除了输电线总电阻以外不计其他电阻，变压器为抱负变压器，则两种方式用电时（）A.电网供应的总电能之比为B.变压器原线圈中的电流之比为C.变压器原线圈两端电压之比为D.输电线路总电阻损耗的电能之比为9.（2023山东泰安高二期末）如图所示为电饼铛自动控温电路。电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是温度传感器(可等效为可变电阻)。温度越高，温度传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，把握开关自动闭合开头加热；当a、b两端的电压小于(、为定值)时，把握开关断开停止加热。下列说法正确的是（）A.为温度传感器B.定值电阻的阻值越小，电饼铛停止加热时的温度越低C.定值电阻的阻值越小，电饼铛停止加热时的温度越高D.<10.（2024广东名校开学考试）如图所示，直流电源（不计内阻）与阻值为的定值电阻、滑动变阻器以及水平放置的平行板电容器构成闭合回路，平行板电容器的板间距为d、板长为，板间存在垂直纸面对外的匀强磁场。质量为m、带电量为的小球以某一水平初速度从电容器下极板左边缘无碰撞的进入电容器。已知重力加速度大小为g，电源电动势，小球向右飞入电容器的初速度为，不计电场、磁场边缘效应，不计空气阻力。（1）若滑动变阻器接入电路中的阻值，且小球恰好做匀速直线运动，求匀强磁场的磁感应强度大小；（2）若小球在板间恰好做匀速圆周运动，且能从两极板间飞出，求接入电路中的阻值，以及磁感应强度大小的取值范围；（3）若滑动变阻器接入电路的阻值，匀强磁场的磁感应强度，求小球在板间运动过程中偏离下极板的最大距离H。公众号：全元高考11.（2024黑龙江大庆第一次质检）风力发电有清洁、可再生等优点，某风力发电厂输出有效值恒定的正弦式交变电流。如图所示，抱负变压器原、副线圈匝数比，原线圈通过抱负沟通电流表A接入该正弦式交变电流，副线圈两端接阻值为的电阻，已知电流表的示数为，下列说法正确的是（）A.电阻R中的电流的最大值为B.原线圈接入的正弦式交变电流的电压的有效值为C.电阻R消耗的电功率为D.当通过电流表的电流增大时，通过电阻R的电流减小12．（2023山东滨州期末）（8分）如图甲，振荡电路电容器的电容为，线圈自感系数为。电容器两极板电压与时间的关系为余弦函数如图乙。求：（1）电磁振荡的周期T；（2）到时间内平均振荡电流（保留3位有效数字）；（3）时刻的振荡电流。13.（14分）(2023山东聊城期末)如图所示，为一沟通发电机和外接负载的示意图，发电机电枢为n=200匝的正方形线圈，边长L=20cm。线圈绕OO'轴在磁感强度B=0.5T的磁场中以角速度ω=10rad/s转动，已知线圈电阻r=2Ω，外电路负载电阻R=6Ω，不计一切摩擦。试求：（1）由图示位置开头计时，转动过程中感应电动势的瞬时表达式；（2）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势及通过电阻的电荷量（结果可以根式表示）；（3）正方形线圈转一周的过程中电阻R产生的焦耳热。14．(2024广东七校第一次联考)在我国北方部分地区经常消灭低温雨雪冰冻天气，高压输电线因结冰而造成严峻损毁，如图所示。为消退高压输电线上的冰