专题09 直流电路与交流电路的分析-备战2021届高考物理二轮复习题型专练

专题09　直流电路与交流电路的分析 【要点提炼】 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 (1)输电线上的电流：I＝eq \f(P出,U出)＝eq \f(P出,U2)。 (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。 (3)输电线上损失的功率：P损＝I2R线＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P出,U出))) eq \s\up12(2)R线＝2,损)eq \f(U,R线) ＝U损I。输电线上的损失功率必须与输电线上的电流和电压相对应，不要把输电线上的输电电压U和输电导线上损失的电压ΔU相混淆，不能用公式P＝eq \f(U2,R)计算输电线上损失的功率。 【方法指导】 一、两种物理思想 1.等效思想：等效电路、等效电源； 2.守恒思想：理想变压器的输入功率等于输出功率。 二、直流电路动态分析的常用方法 　基本思路为“部分→整体→部分”。 命题点一：　直流电路的分析与计算 考向一　直流电路的动态分析 【典例1】如图1所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。有关下列说法中正确的是(　　) 图1 A.在只逐渐增大光照强度的过程中，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流 B.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动的过程中，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流 C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动的过程中，电压表示数变大，带电微粒向下运动 D.若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动 【解析】　在只逐渐增大光照强度的过程中，光敏电阻阻值减小，则通过电阻R0的电流增大；根据热功率公式P＝I2R可知电阻R0消耗的电功率变大，电容器两端电压增大，电容器充电，电阻R3中有向上的电流，选项A正确；只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动的过程中，电路总电阻不变，则电源输出电流不变，电源消耗的功率不变，选项B错误；只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动的过程中，电容器两端电压增大，电容器充电，带电微粒所受电场力增大，微粒向上运动；电源路端电压减小，电压表示数变小，选项C错误；若断开开关S，电容器放电，电容器所带电荷量变少，电容器两端电压减小，带电微粒所受电场力减小，带电微粒向下运动，选项D错误。 【答案】　A 考向二　含电容器电路的分析与计算 【典例2】 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2所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(　　) 图2 A.eq \f(2,5) B.eq \f(1,2) C.eq \f(3,5) D.eq \f(2,3) 【解析】　断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝eq \f(1,5)E，U2＝eq \f(1,3)E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确。 【答案】　C 考向三　闭合电路中的能量问题 【典例3】 某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图3中的a、b、c所示，则下列判断正确的是(　　) 图3 A.直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线 B.曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线 C.曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线 D.电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝2 Ω 【解析】　由电源消耗总功率PE＝EI和电源内部消耗功率Pr＝I2r，可知，a是直线，表示的是电源消耗的总功率PE；b是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率Pr；c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR＝EI－I2r，所以选项A、B错误，C正确；由图可知，当短路时电流为2 A，总功率PE＝EI＝6 W，则解得电动势E＝3 V，则内阻r＝eq \f(E,I)＝eq \f(3,2) Ω＝1.5 Ω，故选项D错误。 【答案】　C 【拓展练习】 1.恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流能始终保持不变，如图4所示的电路中电源是恒流源，当滑动变阻器滑动触头P向右移动时，下列说法中正确的是(　　) 图4 A.R0上的电压变小 B.R2上的电压变大 C.R1上的电压变小 D.R1上电压变化量大