内容正文:
专题五 电路与电磁感应
物理
第1讲 直流电路与交流电路
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[建体系·知关联]
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[析考情·明策略]
考情分析
纵览2020年山东、海南、北京、天津各省市等级考物理试题,恒定电流的知识在实验题以及电磁感应的综合题中经常出现。交流电的产生、变压器的原理、交变电流的四值问题以及远距离输电等,可能会结合实际生活中的电器和元件考查,题型为选择题,难度中等。
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素养呈现
1.交变电流的产生条件,“四值”的分析与计算
2.变压器规律的应用及电路分析
3.远距离输电的分析与计算
素养落实
1.理解交变电流的产生原理
2.掌握“四值”描述及图象
3.掌握理想变压器的规律及动态分析的方法
4.掌握远距离输电损耗的原因及计算方法
考点1 直流电路的分析与计算
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新储备·等级考提能
1.直流电路动态分析的3种方法
(1)程序法
R局eq \o(――→,\s\up17(增大),\s\do15(减小))I总=eq \f(E,R+r) eq \o(――→,\s\up17(减小),\s\do15(增大))U内=I总req \o(――→,\s\up17(减小),\s\do15(增大))U外=E-U内eq \o(――→,\s\up17(增大),\s\do15(减小))确定U支、I支。
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(2)结论法——“串反并同”(电源内阻不能忽略)
“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)。
(3)极限法
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将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。
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2.求解功率最值问题的2点技巧
(1)定值电阻的功率:P定=I2R
R为定值电阻,P定只与电流有关系,当R外最大时,I最小,
P定最小,当R外最小时,I最大,P定最大。
(2)电源的输出功率:P=eq \f(E2R外,r+R外2)=eq \f(E2,\f(R外-r2,R外)+4r)。当R外=r时,P出=eq \f(E2,4r)最大。
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新案例·等级考评价
[案例1] (2020·青岛市6月高考模拟检测)如图所示,电路中闭合开关S后,灯泡L1和L2均正常发光。由于某种原因L2的灯丝突然烧断,其余用电器均未损坏。电路再次稳定后,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变小
B.电容器C所带电荷量不变
C.电源的输出功率一定变大
D.电源的工作效率一定变大
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D [灯泡L2的灯丝烧断,外电路电阻变大,电源输出电流减小,根据闭合电路欧姆定律可知,电源路端电压U=E-Ir,即电源路端电压增大,由欧姆定律可知灯泡L1中电流增大,电流表示数变大,A错误;电源路端电压增大,电容器两端电压增大,由C=eq \f(Q,U)可知,电容器所带电荷量增多,B错误;由于题述没有给出电源内阻与灯泡电阻的关系,不能判断出电源的输出功率的变化趋势,C错误;根据η=eq \f(U,E)×100%,可知电源的工作效率η一定变大,D正确。]
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[跟进训练]
1.(易错题)(2020·日照市高三第二次模拟)如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R。开关闭合前电容器不带电。闭合开关,待电路稳定后( )
A.通过电源的电流为零
B.定值电阻两端的电压等于E
C.电路消耗的电功率等于eq \f(E2,R)
D.电容器所带电荷量为eq \f(REC,R+r)
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D [电路稳定后,电源与电阻R组成回路,通过电源的电流不为零,A错误;定值电阻两端的电压U=eq \f(E,R+r)R<E,B错误;电路消耗的电功率为P=EI=eq \f(E2,R+r),C错误;电容器所带电荷量Q=CU=eq \f(REC,R+r),D正确。]
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易错点评:电源两端的电压即路端电压,它一般不等于电源的电动势。只有当电源内阻为零时或者外电路断开时,电源两端的电压才等于电源的电动势。
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2.如图所示电路中,R1、R2为定值电阻,电源的内阻为r。闭合开关S,理想电压表显示有读数,调节可变电阻R的阻值,电压表示数的增加量为ΔU。对此过程,下列判断正确的是( )
A.可变电阻R阻值增大,流过它的电流增大
B.电阻R2两端的电压减小,减小量小于ΔU
C.通过电阻R2的电流减小,减小量等于eq \f(ΔU,R2)
D.路端电压一定增大,增大量大于ΔU
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B [当调节可变电阻R的阻值时,电压表示数增加量为ΔU,根据闭合电路欧姆定律可知,可变电阻R阻值增大,干路电流减小,电阻R1所在支路电流增大,流过可变电阻R的电流减小,选项A错误;电阻R2两端的电压减小,电源内电压减小,二者减小量之和等于ΔU