2025届高考物理二轮总复习第一编专题4电路与电磁感应第1讲恒定电流和交变电流课件

第一讲恒定电流和交变电流通览知识明要点研学考点提能力目录索引0102突破热点聚素养03通览知识明要点研学考点提能力考点一直流电路的分析与计算高考风向标考点考题明细考查频度直流电路的分析与计算2024广西卷,6;2023海南卷,7;2022浙江卷6月,12;2022浙江卷1月,12;2022江苏卷,2地方卷:3年5考命题角度1闭合电路的动态分析方法1:程序法

最常规的方法方法2:结论法——“串反并同”

电源内阻不为零

最直接的方法方法3:极限法

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。例1(2024海南模拟)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻r不能忽略。闭合开关S后,调整R的阻值,使电压表的示数增大ΔU,在这一过程中(

)D.路端电压增大,增大量为ΔU答案

A解析

电压表的示数增大ΔU,可知电阻R1两端的电压增加ΔU,通过R1的电流增大,增大量为

,A正确;R2两端的电压减小,内阻r和R2两端的电压之和减小量为ΔU,通过R2的电流减小,减小量小于

,B、C错误;电路的总电流减小,根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,则路端电压增大,增大量为ΔU'=ΔU-ΔUR2<ΔU,D错误。命题角度2直流电路的分析与计算例2(2024广西卷)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体,总长度为1.00m,接入图甲电路。闭合开关S,滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙所示,则导体L1、L2的电阻率之比约为(

)

甲

乙A.2∶3 B.2∶1C.5∶3 D.1∶3B例3(2023海南卷)如图所示的电路中,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,电容器上所带的电荷量为(

)C规律总结

含电容器电路的分析与计算(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端的电压即为电容器两端的电压。(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,该电阻阻值可视为零。接在某一电路两端时,此电路两端的电压即为电容器两端的电压。(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充、放电。如果电容器两端的电压升高,电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。电荷量的多少可根据ΔQ=C·ΔU计算,还应注意极板的电性是否发生改变。命题角度3直流电路的最大功率1.当R一定时,由P=I2R知,I越大,P越大。2.当r一定、R变化时,P出随R的变化情况可通过下面两个图像进行分析。例4(2024江苏无锡模拟)太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。某太阳能电池在特定光照下工作电流I随路端电压U变化的图线如图中曲线①所示,输出功率P随路端电压U的变化图线如图中曲线②所示。图中给出了该太阳能电池断路电压U0和短路电流I0。当路端电压为U1时,工作电流为I1,且恰达到最大输出功率P1,则此时该太阳能电池的内阻为(

)C解析

根据题意可知,该太阳能电池的电动势为U0,路端电压为U1时,该太阳能电池的总功率为P总=U0I1,该太阳能电池内阻的功率为P内=P总-P1,拓展衍生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.U1<U2B.R2为压力传感器C.若定值电阻的阻值越大,开启高水位预警时的水位越低D.若定值电阻的阻值越大,开启低水位预警时的水位越高C解析

由题意可知水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警,此时水位较低,压力传感器的电阻值较大,由于a、b两端此时的电压大于U1,根据串联电路电压特点可知,R1为压力传感器,高水位时,压力传感器的电阻值较小,压力传感器两端的电压较小,则U1>U2,A、B错误。设电源的内阻为r,根据闭合电路欧姆定律可低水位预警时,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。考点二交变电流及变压器问题的分析与计算高考风向标考点考题明细考查频度交变电流及变压器问题的分析与计算2024新课标卷,20;2024全国甲卷,19;2024山东卷,8;2024广东卷,1;2024湖北卷,5;2024湖南卷,6;2023河北卷,5;2023辽宁卷,4;2023海南卷,11;2023北京卷,7;2023广东卷,6;2023山东卷,7;2022山东卷,4;2022湖南卷,6;2022湖北卷,9;2022天津卷,8;2022河北卷,3全国卷:3年2考地方卷:3年15考命题角度1交变电流“四值”及应用

温馨提示

有效值的计算方法

(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。例5(2024山东卷)如图甲所示,在-d≤x≤d、-d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域),边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时,线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化,线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分,则变化后磁场的区域可能为(

)C命题角度2理想变压器的分析与计算1.三个基本关系(1)P入=P出2.三个决定关系(1)副线圈输出的功率决定原线圈输入的功率;(2)副线圈电流的变化决定原线圈电流的变化;(3)在匝数比一定的情况下,原线圈两端的电压决定副线圈两端的电压。例6(多选)(2024全国甲卷)如图所示,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U0不变的情况下,为提高R1的热功率,可以(

)A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动答案

AC解析

保持T不动,说明ab两端电压不变,当滑动变阻器R的滑片向f端滑动时,电阻减小,流过R1的电流增大,R1的功率增加,A正确;将T向b端移动,副线圈匝数减小,副线圈电压减小,而滑动变阻器R的滑片位置不变,说明流过R1的电流减小,R1的功率变小,B错误;将T向a端移动,副线圈电压增加,滑动变阻器R的滑片向f端滑动,电阻减小,流过R1的电流增大,R1的功率增加,C正确;

将T向b端移动,副线圈电压减小,滑动变阻器R的滑片向e端滑动,电阻增大,流过R1的电流减小,R1的功率变小,D错误。命题角度3远距离输电问题(1)理清三个回路(2)抓住两个联系

(3)掌握一个守恒能量守恒关系:P1=P损+P3。例7(2024山东泰安三模)远距离输电的示意图如图所示,升压变压器的原、电线的总电阻为R=200Ω,变压器均为理想变压器。当用户消耗的电功率为110kW时,入户电压U4=220V,则升压变压器的输入电压U1为(

)A.465V B.316.5VC.232.5V D.216.5V答案

B规律总结

输电线路功率损失的四种计算方法

拓展衍生2.(2024湖北卷)在如图所示电路中接入正弦式交变电流,灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S,灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为(

)A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶4答案

C解析

本题结合二极管考查交流电路中电功率的计算。由电路图可知,二极管导通则短路与其并联的灯泡,此时另一个灯泡与电源串联,在正弦式交变电流一个完整的周期内,两个灯泡有电流通过的时间相等,都为半个周期,且电压有效值相等,根据P=,可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2,故选C。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=250V,输出功率P=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P4=88kW,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368AB.输电线上损失的功率为4.8kWC.输送给储能站的功率为408kWD.升压变压器的匝数比n1∶n2=1∶44答案

C4.(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B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。突破热点聚素养主题概述重要思维方法: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R=r时达到最大,Pm=。P出<Pm时,一个P出对应两个阻值R1和R2,且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。设考向分析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。案例探究典例(2024湖南卷)根据国家能源局统计,截至2023年9月,我国风电装机4亿千瓦,连续13年居世界第一位,湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度ω匀速转动,升、降压变压器均为