专题1.6 直流与交流电路问题-2023届高考物理二、三轮复习总攻略

第一部分 保分模块前置 专题1.6 直流与交流电路问题 目录 【专题知识网络构建】 1 【专题高考定位】 1 【突破高考题型】 2 题型一　直流电路的分析与计算 2 题型二　交变电流的产生及描述 4 题型三 变压器与远距离输电 6 【专题突破练】 10 【专题知识网络构建】 【专题高考定位】 1．考查重点：电路中的能量问题、交流电的产生和描述、变压器和远距离输电问题。 2．考题形式：选择题。 【突破高考题型】 题型一　直流电路的分析与计算 1．电阻定律：R＝ρ，此式为电阻的决定式，其中ρ决定于导体的材料，且与温度有关。 2．欧姆定律 (1)部分电路欧姆定律：I＝，此式只适用于纯电阻电路。 (2)闭合电路欧姆定律：I＝，适用于含电源纯电阻电路；U＝E－Ir，适用于任意电路。 (3)路端电压与负载的关系 U＝IR＝E＝E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小。 3．焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于任意电路求电热。 4．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＝EI。 ②电源内部消耗的功率：P内＝I2r。 ③电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内。 (2)电源的效率η＝×100%＝×100%。 【例1】 (2022·浙江名校联盟联考)新冠肺炎患者中有13%的重症患者和6%的危重患者需要给予及时的呼吸机治疗，呼吸机成为生死攸关的战略资源。呼吸机的核心部件之一是呼吸机马达。下表是国内某制造商生产的呼吸机马达的主要参数。下列说明正确的是(　　) 呼吸机马达 额定电压 24 V 空载电流 0.2 A 额定转速 30 000 rpm 额定负载扭矩 100 mN·m 额定电流 1.9 A 额定输出功率 32 W A.额定电流状态下，马达内阻等消耗功率为13.6 W B.利用空载状态的参数，计算出马达的内阻是120 Ω C.利用额定状态的参数，计算出马达的内阻约为9 Ω D.空载状态下，马达的输出功率为4.8 W 【例3】(2022·浙大附中12月首考)某款扫地机器人如图所示，额定功率24 W，额定电流3 A，正常工作时电机输出的功率为19.5 W，锂电池容量9 A·h，为延长锂电池寿命，当剩余电量为总容量的20%时就需要充电，则(　　) A．电机的电阻为 Ω B．额定电压为6.5 V C．正常工作时，电机产生的热功率为19.5 W D．充满电的电池可以正常工作时间为2.4 h 【总结提炼】纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)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＝t＝I2Rt，P＝UI＝＝I2R。 (2)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，电功率大于电热功率，即P>P热，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＝I2R。 【例2】 (2022·浙江名校联盟联考)如图所示的电路图，电流表、电压表是理想电表，电阻R0是定值电阻，电源的电动势和内阻分别为E、r，电动机的内阻为r0；当合上开关，增大电阻箱R的阻值时，电流表和电压表的数值变化量分别为ΔI、ΔU，下列说法正确的是(　　) A．电压表的示数减小 B．电流表的示数增大 C．电动机的电流变化量为 D．r＋R0＝ 【提炼总结】直流电路动态分析的三种常用方法 程序法 R局I总＝U内＝I总rU外＝E－U内 U支＝U外－I总R干最后确定I支 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) 极限法 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到两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论 题型二　交变电流的产生及描述 1．正弦交变电流的产生 匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。 2．两个特殊位置的特点 (1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。 (2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，感应电流方向不变。 3．交变电流的“四值”及应用 (1)最大值：Em＝nωBS，分析电容器的耐压值。 (2)瞬时值：e＝Emsin ωt(由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况。 (3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流。 (4)平均值：＝n，计算通过电路横截面的电荷量。 4．有效值的计算 (1)正弦式交变电流：有效值是