13 专题四 第一讲 直流电路与交流电路（Word教参）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（新教材）

第一讲　直流电路与交流电路 ◎高考命题分析 高考命题研究 四年考向分析 命题主线之 价值引领 1.科学本质、科学态度：以工厂、小区的供电线路，家用低压变压器，自制手摇发电机，汽车的电源为试题情境，培养学生的学以致用的科学态度 2.社会责任：以节能储能输电网、我国特高压直流输电、张家口风力发电为试题情境，培养学生的民族自信及服务社会的责任感 1.直流电路： 全国乙卷(2023)，上海卷(2023)，海南卷(2023)，浙江卷(2020)，江苏卷(2020) 2.交变电流的产生和描述： 湖南卷(2023)，海南卷(2022)，广东卷(2022)，浙江卷(2021)，辽宁卷(2021) 3.变压器原理及其应用： 海南卷(2023)，重庆卷(2022)，河北卷(2022)，福建卷(2021)，全国卷Ⅲ(2020) 4.远距离输电： 山东卷(2023)，浙江卷(2023)，天津卷(2022) 命题主线之 能力引领 1.物理观念：在电路串并联规律、闭合电路的欧姆定律、交变电流的产生、变压器原理的应用中提升能量观念 2.科学思维：掌握程序法、图像法、极限法的应用，能解决变压器的综合问题，提升综合分析、模型构建的能力 [对应学生用书P66]   直流电路动态分析的常用方法 1．程序法：基本思路为“部分→整体→部分”。 2．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至两端，使电阻最大或电阻为零去讨论。 [诠释题1]　(2023·上海卷)如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是(　　) A．L1　　　　　　　　 B．L2 C．L3 D．L4 A　解析：四个完全相同的灯泡，L2、L3串联则电流相同，L2、L3亮度相同；L4与L2、L3并联，并联两支路两端电压相同，故L4两端电压等于L2、L3各自两端电压之和，故L4比L2、L3都亮；L1在干路上，电流大小等于两支路电流之和，故流过L1电流最大，亮度最高，A正确。   1．明确理想变压器的三个制约关系 (1)电压制约：副线圈电压U2由原线圈电压U1决定，即U2＝。 (2)电流制约：原线圈电流I1由副线圈电流I2决定，即I1＝ 。 (3)功率制约：副线圈中的输出功率P2由负载R决定，变压器输入功率P1由输出功率P2决定，即P1＝P2。 2．明辨远距离输电过程的三个问题 (1)输电线上的电流：I＝＝。 (2)电压损耗：输电线上电流I2＝IR＝I3，输电线总电阻R导致的电压损耗为UR＝U2－U3＝IRR。输送电压一定时，用电器增多，则输电线上的电流增大，电压损耗增大。 (3)功率损失：P损＝I2R线＝()2R线＝＝U损I。 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＝计算输电线上损失的功率。 3．求非正弦交流电有效值的思维过程 (1)分段求出交变电流在一个周期内产生的热量Q交。 (2)设交变电流的有效值为I或电压的有效值为U(也可设为直流电相应的物理量)，写出“相同时间”内“相同电阻”上产生的焦耳热Q＝I2RT或Q＝T。 (3)根据“相同热量”Q交＝Q列等式，计算I或U。 [诠释题2]　(2021·浙江6月选考)如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足(　　) A．U＝　　　　　　 B．U＝ C．U> D．U＜ D　解析：因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为U有效＝＝，由题图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则U＜，D正确。 [对应学生用书P67] [例1]　(2023·海南卷)如图所示电路，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，电容器上电荷量为(　　) A．CE　　　B．CE　　　C．CE　　　D．CE C　解析：电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为φ上＝·2R＝，电容器下极板的电势为φ下＝·4R＝，则电容两端的电压U下上＝φ下－φ上＝，则电容器上的电荷量为Q＝CU上下＝CE，C正确。 含电容器电路的特点 (1)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流。 (2)当电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，该支路相当于断路；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。 [练1]　(多选)(2020·江苏卷)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　) A．车灯的电流变小