2018届二轮复习专题七第2讲直流电路和交流电路课件（42张）（全国通用）

2018届二轮复习专题七第2讲直流电路和交流电路课件（42张）（全国通用）

第 2 讲 　 直流 电路和交流电路 专题七 　 电磁感应和电路 知识回扣 规律方法 高考题型 2 　 交流电 的产生和描述 高考题型 3 　 变压器 和远距离输电问题 高考题型 1 　 电路 的动态分析 高 考题 精选精练 知识回扣 规律方法 知识回扣 答案 1. 纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较 (1) 纯电阻电路：电功 W ＝ UIt ，电功率 P ＝ UI ，且电功全部转化 为 ， 有 W ＝ Q ＝ UIt ＝ t ＝ I 2 Rt ， P ＝ UI ＝ ＝ I 2 R . (2) 非纯电阻电路：电功 W ＝ UIt ，电功率 P ＝ UI ，电热 Q ＝ I 2 Rt ，电热功率 P 热 ＝ I 2 R ， 电功率 电热 功率，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 ＝ 、 P 热 ＝ . 电热 大于 I 2 Rt I 2 R 答案 2. 电源的功率和效率 (1) 电源的几个功率 ① 电源的总功率： P 总 ＝ . ② 电源内部消耗的功率： P 内 ＝ I 2 r . ③ 电源的输出功率： P 出 ＝ ＝ P 总 － P 内 . (2) 电源的效率 η ＝ × 100% ＝ × 100%. EI UI 答案 3. 交流电的 “ 四值 ” (1) 最大值 E m ＝ . (2) 瞬时值 e ＝ . (3) 有效值：正弦式交流电的有效值 E ＝ ； 非正弦式交流电的有效值必须根据电流 的 ， 用等效的思想来求解 . 计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值 . (4) 平均值 ： ＝ ， 常用来计算通过电路的电荷量 . NBSω NBSω sin ωt 热效应 答案 4. 理想变压器的基本关系式 (1) 功率关系： P 入 ＝ . (2) 电压关系 ： ＝ . (3) 电流关系：只有一个副线圈 时 ＝ . P 出 直流电路动态分析方法 (1) 程序法：基本思路是 “ 部分 → 整体 → 部分 ”. 即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定 R 总 的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断 I 总 和 U 端 的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况 . (2) 结论法 —— “ 串反并同 ” ： “ 串反 ” ：指某一电阻增大 ( 减小 ) 时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小 ( 增大 ). “ 并同 ” ：指某一电阻增大 ( 减小 ) 时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大 ( 减小 ). 规律方法 电路的动态分析 高考题型 1 A. 小球带负电 B. 当滑动头从 a 向 b 滑动时，绝缘线的偏角 θ 变大 C. 当滑动头从 a 向 b 滑动时，电流表中有电流，方向从上向下 D. 当滑动头从 a 向 b 滑动时，电源的输出功率一定变大 例 1 　 (2017· 闽粤大联考 ) 如图 1 所示， A 和 B 为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球 . 开始时开关 S 闭合且滑动变阻器的滑动头 P 在 a 处，此时绝缘线向右偏离竖直方向 ( 电源的内阻不能忽略 ). 下列判断正确的 是 答案 解析 √ 图 1 解析　 由题图知， A 板带正电， B 板带负电，电容器内电场方向水平向右，绝缘线向右偏，电场力向右，则小球带正电，故 A 错误 . 滑动 头向右移动时， R 变小，外电路总电阻变小，总电流变大，路端电压 U ＝ E － Ir 变小，电容器电压变小，绝缘线偏角变小，故 B 错误 . 滑动 头向右移动时，电容器电压变小，电容器放电，因 A 板带正电，则流过电流表的电流方向向下，故 C 正确 . 根据 电源的输出功率与外电阻的关系：当外电阻等于内阻时，输出功率最大 . 当外电阻大于内阻时，外电阻减小，输出功率增大；当外电阻小于内阻时，外电阻减小，输出功率减小 . 本题不知道外电阻与内阻大小关系，故无法判断电源输出功率大小的变化，故 D 错误 . 技巧点拨 1. 直流电路动态分析方法： (1) 程序法； (2) “ 串反并同 ” 法； (3) 极限法 . 2. 只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路 . 3. 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，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压 . A. 滑动变阻器滑片向右移动，电流表示数变小 B. 滑动变阻器滑片向右移动，电源内阻的发热功率变小 C. 开关 S 闭合后， L 2 亮度变暗 D. 开关 S 闭合后，电流表示数不变 1.(2017· 新疆二模 ) 在如图 2 所示的电路中，电源电动势为 E ，内阻为 r ， L 1 和 L 2 为两个相同的灯泡，每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同， D 为理想二极管， C 为电容器，开关 S 处于断开状态，下列说法中正确的是 对点拓展练 √ 答案 解析 图 2 解析　 电容器视为断路，所以只有灯泡 L 2 中有电流通过，滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数不变，故 A 错误 ； 滑动 变阻器滑片向右移动，电路电流不变，电源内阻的发热功率不变，故 B 错误 ； 开关 S 闭合后，因为二极管具有单向导电性，二极管处于截止状态，灯泡 L 1 中无电流，电路总电阻不变，总电流不变，电流表的示数不变， L 2 亮度不变，故 C 错误， D 正确 . 交流电的产生和描述 高考 题型 2 例 2 　 ( 多选 )(2017· 河南洛阳市二模 ) 如图 3 所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴 OO ′ 沿逆时针方向匀速转动，角速度为 ω ，线圈匝数为 n ，电阻为 r ，外接电阻为 R ， A 为理想交流电流表，线圈从图示位置 ( 线圈 平面 图 3 平行于磁场方向 ) 转过 60° 时的感应电流为 i ，下列说法正确的是 A. 电流表的读数为 2 i B. 转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 C. 从图示位置开始转过 90° 的过程中，通过电阻 R 的电荷量为 D. 线圈转动一周的过程中，电阻 R 产生的热量为 答案 解析 √ √ √ 感应电动势的最大值 E m ＝ i m ( R ＋ r ) ＝ 2 i ( R ＋ r ) ，又 E m ＝ nBSω ，磁通量的最大值 Φ m ＝ BS ，联立解得： Φ m ＝ BS ＝ ， 故 B 正确； A. 导线框转动的角速度为 B. 导线框转动的角速度为 C. 导线框转到图示位置时，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零 D. 导线框转到图示位置时，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大 2.( 多选 )(2017· 黑龙江大庆一模 ) 如图 4 所示， N 匝矩形导线框在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕轴 OO ′ 匀速转动，线框面积为 S ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 R 、理想电流表 A 和二极管 D . 电流表的示数为 I ，二极管 D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大，下列说法正确的是 对点拓展练 答案 解析 图 4 √ √ 导线框转到图示位置时，线圈位于中性面处，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，故 C 正确， D 错误 . 变压器和远距离输电问题 高考 题型 3 例 3 　 ( 多选 )(2017· 福建南平市 3 月质检 ) 如图 5 所示，由于理想变压器原线圈的输入电压降低，使电灯 L 变暗，下列哪些措施可以使电灯 L 重新变亮 图 5 A. 其他条件不变， P 1 上移，同时 P 2 下移 B. 其他条件不变， P 1 下移，同时 P 2 上移 C. 其他条件不变，断开电键 S D. 其他条件不变，将滑动变阻器滑片 P 向下移动 答案 解析 √ √ 解析　 原线圈的输入电压降低，其他条件不变， P 1 上移，即原线圈匝数增多， P 2 下移，即副线圈匝数减小，由 U 2 ＝ U 1 可得 U 2 减小，电灯变暗，故 A 错误； 原线圈的输入电压降低，其他条件不变， P 1 下移，即原线圈匝数减少， P 2 上移，即副线圈匝数增多，由 U 2 ＝ U 1 知可以使 U 2 增大，可以使电灯 L 重新变亮，故 B 正确； 原线圈的输入电压降低，其他条件不变，则副线圈电压减小，断开电键 S ，并联部分电阻增大，副线圈中电流减小， R 1 分担电压减小，灯泡两端电压增大，可以使电灯 L 重新变亮，故 C 正确； 原线圈的输入电压降低，其他条件不变，则副线圈电压减小，将滑动变阻器滑片 P 向下移动，并联部分电阻减小，灯泡两端电压更小，灯泡不能变亮，故 D 错误 . 技巧点拨 理想变压器动态分析的两种情况 (1) 负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况 . (2) 匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况 . 不论哪种情况，要注意两点：一、根据题意分清变量和不变量；二、弄清 “ 谁决定谁 ” 的制约关系 . 对电压而言，输入决定输出；对电流、电功 ( 率 ) 而言，输出决定输入 . 3.( 多选 )(2017· 安徽省十校联考 ) 在如图 6 所示的电路中，两定值电阻的阻值 R 1 ＝ R 2 ＝ 5 Ω ，变压器为理想变压器，两电表均为理想电表，在原线圈 a 、 b 端输入 u ＝ 100 sin ωt V 的正弦交流电压，原、副线圈的匝数之比为 1 ∶ 2 ，则下列说法正确的 是 A. 电流表的示数为 8 A B. 电压表的示数为 40 V C. 电路消耗的总功率为 1 600 W D. 电阻 R 1 、 R 2 消耗的功率之比为 2 ∶ 1 对点拓展练 答案 √ 解析 图 6 √ 4 5 3 4 5 3 4.(2017· 福建大联考 ) 图 7 为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器 T 1 的原、副线圈匝数比 n 1 ∶ n 2 ＝ 1 ∶ k ，降压变压器 T 2 的原、副线圈匝数比 n 3 ∶ n 4 ＝ k ∶ 1 ，模拟输电导线的电阻 r ＝ 3 Ω ， T 2 的负载是规格为 “ 15 V 　 45 W ” 的灯泡 L. 当 T 1 的输入电压为 16 V 时 L 正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则 k 的值为 答案 解析 图 7 A. B.3 C.4 D.9 √ 4 5 3 4 5 3 副线圈的 匝数比为 k ，变压器可视为理想变压器 . 则 A. 灯泡的额定电压为 B. 灯泡的额定功率为 C. 发电机的线圈中产生的电动势最大值 为 D. 从中性面开始计时，原线圈输入电压的瞬时值表达式为 u ＝ U sin ωt 5.( 多选 )(2017· 广西南宁市二模 ) 手摇发电机产生的正弦交流电经变压器给灯泡 L 供电，其电路如图 8 所示，当线圈以角速度 ω 匀速转动时，电压表示数为 U ，灯泡正常发光 . 已知发电机线圈的电阻为 r ，灯泡正常发光时的电阻为 R ，其它电阻可忽略， 变 压器原线圈 与 答案 √ 解析 图 8 √ 4 5 3 解析　 电压表测量的是原线圈的电压有效值，因为此时灯泡正常发光，则灯泡的额定电压等于此时副线圈的电压，则 由 ＝ k 得灯泡的额定电压 U L ＝ ， A 正确； 灯泡的额定功率 P L ＝ ， B 错误； 4 5 3 4 5 3 高考题精选精练 A.2 B.3 C.4 D.5 题组 1 　全国卷真题精选 1.(2016· 全国卷 Ⅰ ·16) 一含有理想变压器的电路如图 9 所示，图中电阻 R 1 、 R 2 和 R 3 的阻值分别为 3 Ω 、 1 Ω 和 4 Ω ， 为 理想交流电流表， U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定 . 当开关 S 断开时，电流表的示数为 I ；当 S 闭合时，电流表的示数为 4 I . 该变压器原、副线圈匝数比为 答案 1 2 3 4 5 解析 图 9 √ 1 2 3 4 5 甲 1 2 3 4 5 乙 2.(2016· 全国卷 Ⅱ ·17) 阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E ( 内阻可忽略 ) 连接成如图 10 所示电路 . 开关 S 断开且电流稳定时， C 所带的电荷量为 Q 1 ；闭合开关 S ，电流再次稳定后， C 所带的电荷量为 Q 2 . Q 1 与 Q 2 的比值为 √ 答案 1 2 3 4 5 解析 图 10 1 2 3 4 5 解析　 S 断开时等效电路图如图甲所示 . 甲 S 闭合时等效电路图如图乙所示 . 乙 A. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时， R 1 消耗的功率变大 B. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大 C. 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A 1 示数变大 D. 若闭合开关 S ，则电流表 A 1 示数变大， A 2 示数变大 题组 2 　各省市真题精选 3.(2016· 天津理综 ·5) 如图 11 所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表 . 下列说法正确的 是 √ 答案 1 2 3 4 5 解析 图 11 1 2 3 4 5 解析　 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则 R 1 消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项 A 错误， B 正确 ； 当 滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表 A 1 示数变小，选项 C 错误 ； 若 闭合开关 S ，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大， R 1 两端电压变大， R 2 两端电压减小，电流表 A 2 示数减小，原线圈中的电流变大，电流表 A 1 示数变大，选项 D 错误 . 4.(2015· 福建理综 ·15) 图 12 为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器 T 的原、副线圈匝数分别为 n 1 、 n 2 ，在 T 的原线圈两端接入一电压 u ＝ U m sin ωt √ 答案 1 2 3 4 5 解析 图 12 的交流电源，若输送电功率为 P ，输电线的总电阻为 2 r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为 1 2 3 4 5 A. 两次 t ＝ 0 时刻线圈平面均与中性面重合 B. 曲线 a 、 b 对应的线圈转速之比为 2 ∶ 3 C. 曲线 a 表示的交变电动势频率为 25 Hz D. 曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V 5.( 多选 )(2014· 天津理综 ·7) 如图 13 甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线 a 、 b 所示， 则 √ 答案 1 2 3 4 5 解析 图 13 √ 解析　 由题图可知，两次转动都是从中性面开始计时的，故 A 正确 . 曲线 a 、 b 对应的线圈转动的周期之比为 2 ∶ 3 ，则转速之比为 3 ∶ 2 ，故 B 错误 . 1 2 3 4 5 由图象可知曲线 a 的周期 T a ＝ 4 × 10 － 2 s ，则曲线 a 表示的交变电动势频率 f a ＝ ＝ 25 Hz ，故 C 正确 . 交变电动势的最大值 E m ＝ nBSω ，则曲线 a 、 b 表示的交变电动势的峰值之比为 E m a ∶ E m b ＝ ω a ∶ ω b ＝ 3 ∶ 2 ，即 E m b ＝ E m a ＝ 10 V ，故曲线 b 表示的交变电动势的有效值为 E 有 ＝ V ＝ 5 V ， D 错误 .