专题4 第1讲 直流电路与交流电路(课件PPT)-【精讲精练】2025年高考物理二轮专题辅导与训练

专题四　电路与电磁感应 第1讲　直流电路与交流电路 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 典题引路 01 高考链接 02 命题预测 03 专题集训 04 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 知 识 整 合 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 典 题 引 路 栏目导航 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 高 考 链 接 栏目导航 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 答案　AC 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 命 题 预 测 栏目导航 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 答案　A 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 专题四　电路与电磁感应 1 栏目导航 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D．若R0的滑片向下移动，V的示数变小 答案　D 　在图甲的电路中，R1是可变电阻，R2＝3 Ω，是定值电阻，电源内阻不可忽略。实验时调节R1的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U­I图像如图乙中AB所示。 (1)求电源的电动势和内阻； (2)电流为0.1 A时电源的效率为多大？ (3)R2变化过程中的最大功率是多少？R1此时电阻为多少？ [解析]　(1)根据题图甲可得E＝U＋I(R2＋r)，U＝E－I(R2＋r) 得U­I图像的斜率k＝R2＋r＝ Ω＝5 Ω 又R2＝3 Ω，故r＝2 Ω 代入数据解得E＝2.5 V。 (2)电源的效率为η＝×100%＝×100% 代入数据解得η＝92%。 (3)根据PR2＝I2R2＝3＝3， 可知R1＝0时，PR2有最大值 最大值PR2max＝×3 W＝0.75 W。 [答案]　(1)2.5 V　2 Ω　(2)92%　(3)0.75 W　0 　在例题中，图甲的电路中，R1是可变电阻，R2是定值电阻，阻值2 Ω。实验时调节R1的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U­I图像如例题图乙中AB所示。电压表和电流表皆看作理想电表。下列说法正确的是(　　) A．该电源电动势为2.5 V，内阻5 Ω B．当R1＝1 Ω时，电源输出功率最大 C．当R1＝9 Ω时，R1消耗功率最大 D．当滑片从左往右移的过程中，电源输出功率一直在减小 解析　由闭合电路的欧姆定律U＝E－I(R2＋r)，结合图像可知2＝E－0.1(2＋r)，1＝E－0.3(2＋r)，解得E＝2.5 V，r＝3 Ω，选项A错误；当外电阻等于内阻时电源输出功率最大，则当R1＝r－R2＝1 Ω时，电源输出功率最大，选项B正确；将R2等效为电源的内阻，则当R2＋r＝R1，即当R1＝5 Ω时R1消耗功率最大，选项C错误；当滑片从左往右移的过程中，R1减小，外电阻逐渐向电源内阻靠近，则电源输出功率一直在增加，选项D错误。 答案　B 　(2024·山东德州高三统考)如图所示，理想变压器原线圈串联一个定值电阻R1后，接在电压恒定的正弦式交流电源上，副线圈与定值电阻R2和滑动变阻器R3相连，c点位于滑动变阻器中点右侧，电流表和电压表均为理想电表。将滑动变阻器R3的滑片从左端滑至c点的过程中，下列说法正确的是(　　) A．电源的输出功率先增大后减小 B．理想变压器副线圈的输出功率先减小后增大 C．电压表V1示数先减小后增大，电流表A1示数先增大后减小 D．若电压表V2和电流表A2示数变化量分别为ΔU2和ΔI2，则保持不变 [解析]　副线圈电路中总电阻为R总＝R2＋R3，将滑动变阻器R3的滑片从左端滑至c点的过程中，R3的电阻先增大后减小，所以总电阻先增大后减小；原线圈等效电阻为R原＝R总，可知R原先增大后减小；由欧姆定律可知原线圈电流为I1＝，则原线圈电流先减小后增大，原线圈电压为U1＝E－I1R1，可知电压表V1示数先增大后减小；电源的输出功率为P电源＝UI1，可知电源的输出功率先减小后增大，故A、C错误； 采用等效电源法，将R1与原副线圈等效为电源的内阻，r＝R1可知r是一个定值，理想变压器副线圈的输出功率与副线圈电路的总电阻有关，无法确定r和R总的大小关系，所以理想变压器副线圈的输出功率的变化情况不明，故B错误；由闭合电路欧姆定律，可得U2＝E－I2r，＝r，即保持不变，故D正确。 [答案]　D 1．(2024·广西卷)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙所示，则导体L1、L2的电阻率之比约为(　　) 甲 乙 A．2∶3 B．2∶1 C．5∶3 D．1∶3 解析　根据电阻定律R＝ρ和根据欧姆定律ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝·，结合题图乙可知导体L1、L2的电阻率之比＝＝， 故选B。 答案　B 2．(2024·河北卷)R1、R2为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为(　　) A．2∶3 B．4∶3 C．2∶ D．5∶4 解析　结合Q＝t可知Q1＝·＋(U0)2·＝， Q2＝T＝，又R1＝R2，所以＝，B正确。 答案　B 3．(多选)(2024·新课标卷)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转，在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间，磁场方向恰与线圈平面垂直，如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场，则磁极再转过90°时，线圈中(　　) A．电流最小 B．电流最大 C．电流方向由P指向Q D．电流方向由Q指向P 解析　磁极顺时针匀速转动相当于线圈逆时针匀速转动，线圈从中性面位置开始转动，磁极转过90°时即线圈逆时针转过90°时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，线圈中电流最大，A错误，B正确；磁极转过90°时相当于题图示中PQ向下切割磁感线，由右手定则可知线圈中电流方向由Q指向P，C错误，D正确。 答案　BD 4．(多选)(2024·全国甲卷)如图所示，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以(　　) A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 解析　保持T不动，则原、副线圈匝数比不变，又变压器的输入电压不变，根据变压器的变压规律可知，变压器的输出电压不变，滑动变阻器的滑片向f端滑动时，其接入电路的电阻减小，根据欧姆定律可知通过R1的电流增大，根据P＝I2R可知，R1的热功率增大，A正确；仅将T向b端移动，则原、副线圈的匝数比增大，又变压器的输入电压不变，根据变压器的变压规律可知，变压器的输出电压减小，则R1两端的电压减小，根据P＝可知，R1的热功率减小，B错误；同理，仅将T向a端移动，R1的热功率增大，结合A项分析可知，再将滑动变阻器的滑片向f端滑动，R1的热功率进一步增大，C正确；经以上分析可知，将T向b端移动，滑动变阻器的滑片向e端滑动，R1的热功率减小，D错误。 命题点一　直流电路的分析与计算 1．动态分析的三个方法 (1)程序法 R局I总＝U内＝I总rU外＝E－U内确定U支、I支。 (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个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论。 2．功率的最值问题 (1)定值电阻R1的功率：P定＝I2R1 R1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出＝＝，当R外＝R1＋R2等于或最趋近r时，P出功率最大。 (3)变化电阻R2的功率的最大值：利用等效思想，把定值电阻R1等效成电源的内阻r′＝R1＋r。 当R2等于或最趋近R1＋r时，变化电阻R2的功率最大。 1．如图所示的电路中，已知电源电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器R的阻值可以从零连续增大到Rmax，定值电阻R1的阻值范围为r＜R1＜Rmax，则下列结论正确的是(　　) A．外电路消耗的最大功率为 B．R消耗的最大功率可能为 C．当R＝0时，r消耗的功率最小 D．当R＝R1－r时，R1消耗的功率最大 解析　当外电路电阻等于电源内阻时外电路消耗的功率最大，但是由于r＜R1＜Rmax，则只有当滑动变阻器R的阻值为零时，外电路消耗的功率最大，最大值为Pm1＝R1＝，选项A正确；将R1等效为电源的内阻，则当R＝r＋R1时R消耗的功率最大，此时最大功率为Pm2＝，选项B错误；当内阻r消耗的功率最小时，电路的电流最小，此时电路总电阻最大，此时R＝Rmax，选项C错误； 当R1消耗的功率最大时，此时电路的总电流最大，总电阻最小，即R＝0，选项D错误。 2．(多选)如图所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内阻r＝0.75 Ω，R1＝1 Ω，R2＝2 Ω，R3＝3 Ω，R4＝6 Ω，电容器的电容C＝5×10-4 μF，两电表均为理想电表，开关S1闭合，当开关S2由断开到闭合后达到稳定的过程中，下列说法不正确的是(　　) A．电容器电量的变化量ΔQ＝4×10-12 C B．电压表V示数变化量的绝对值ΔU与电流表A示数变化量的绝对值ΔI的比值＝3 Ω C．电压表V的示数增大 D．电流表A示数变化量的绝对值ΔI＝0.05 A 解析　开关S2断开时，电流表A的示数I1＝，解得I1＝0.8 A，电压表V的示数U1＝I1×(R1＋R2)＝2.4 V，电容器的带电量Q1＝CI1R1＝4×10-10 C，开关S2闭合后稳定时，外电阻R＝＝2.25 Ω，总电流I＝＝1 A，电压表V的示数U2＝I×R＝2.25 V，电流表A的示数I2＝＝0.75 A，电容器两端的电压U＝I2×R1－(I－I2)×R3＝0，所以此时电容器的带电量Q2＝0。故ΔQ＝4×10-10 C，由以上分析可知ΔI＝I1－I2＝0.05 A，ΔU＝U1－U2＝0.15 V，故＝3 Ω，故A、C错误。 答案　AC 命题点二　交流电路的分析与计算 1．线圈通过中性面时的特点 (1)穿过线圈的磁通量最大。 (2)线圈中的感应电动势为零。 (3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。 2．有效值的计算 (1)正弦式交变电流：有效值是最大值的，即E＝，I＝，U＝。 (2)非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据串联电路中“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式，然后分段列式求得有效值。 3．正弦式交流电“四值”的应用 ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒⇒ 3．(2024·九省联考)一交变电流的电压随时间变化的规律如图所示，周期为T，其电压的有效值为(　　) A． V B．2 V C． V D．2 V 解析　若同一阻值为R的电阻接在恒压稳流的直流电路中，则在交流电的一个周期内产生的热量与接在交流电路中在一个周期内产生的热量相同，则认为该直流电的电压U为交流电电压的有效值，该直流电路中通过电阻R的电流I为交流电电流的有效值，则根据等效思想有T＝·＋·＋·，解得U＝ V，故选项C正确。 答案　C 4．(多选)(2024·九省联考)在匀强磁场中，一个1000匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为10 Ω，则(　　) A．t＝1.0 s时，线圈中的电流改变方向 B．t＝0.5 s时，线圈中的感应电动势最大 C.线圈转动产生的电动势最大值为40π V D．一个周期内，线圈产生的热量为160π2 J 解析　在t＝1 s时，磁通量为零，变化率最大，感应电动势最大，电流方向没有改变，选项A错误；根据题图可知，在t＝0.5 s时穿过线圈平面的磁通量最大，变化率为零(切线斜率为零)，感应电动势为零，选项B错误；感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝NΦmω＝1 000×0.04× V＝40π V，有效值E＝＝20π V，根据焦耳定律可得一个周期产生的热量为Q＝T＝160π2 J，选项C、D正确。 答案　CD 5．(多选)如图甲为小型交流发电机的原理图，发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴OO′匀速转动，从t＝0时刻开始，通过矩形线圈的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，已知线圈的匝数n＝50，线圈的电阻r＝5 Ω，线圈与外电路连接的定值电阻R＝45 Ω，电压表为理想交流电表。则下列判断正确的是(　　) A．线圈转动的周期为6.28 s B．t＝0时刻线圈平面与磁感线平行 C．线圈转动过程中产生的最大电动势为100 V D．电压表的示数为45 V 解析　由乙图可知，线圈转动的周期为T＝6.28×10­2 s，A项错误；由乙可知，t＝0时刻，磁通量为零，线圈平面与磁感线平行，B项正确；线圈中的最大电动势Em＝nBSω＝ nΦmω＝50×2×10­2×V＝100 V，C项错误；电压表的示数为U＝R＝×45 V＝45 V，D项正确。故选BD。 答案　BD 命题点三　变压器与远距离输电 1．理想变压器的三个决定关系 (1)输入电压决定输出电压。 (2)输出电流决定输入电流。 (3)输出功率决定输入功率。 2．解决远距离输电问题的一般思路 电路 分析 远距离输电线路由升压变压器、输电线、降压变压器和负载四部分组成 电压 关系 升压变压器输入电压U1是不变的，根据＝可以确定升压变压器的输出电压U2，输电线上有一定的电压损失，ΔU＝I2R。降压变压器输入端电压U3＝U2－ΔU，降压变压器输出电压由＝确定 功率 关系 升压变压器输入功率为P1，输电线上损失功率为ΔP＝I22R，降压变压器输出功率为P2，则P1＝P2＋ΔP＝P2＋I22R 电流 关系 升压变压器输入电流由I1＝确定，输出电流I2由＝确定，I2通过输电线传到降压变压器，即I3＝I2，降压变压器输出电流由＝确定 6．高铁线因接触网覆冰无法保证电力机车正常供电，现设想用短路电流熔冰，就是将两条输电线终点站的两端直接连起来。将变电站输出电压为U的正弦交流电经过一段较长的导线输送到始发站后先用理想升压变压器升压，然后接入始发站导线的两端，电路图如图所示。已知两站间输电线的总电阻为R，变电站到始发站导线的总电阻r＝，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶1000，则高铁输电线R熔冰的热功率为(　　) A．　　 B． C． D． 解析　设输电线的电流为I，根据原副线圈电流之比和线圈匝数之比的关系有＝，根据原副线圈电压之比和线圈匝数之比的关系有＝，则高铁输电线R熔冰的热功率为P＝I2R，解得P＝，故选A。 答案　A 7．如图甲所示的电路，理想变压器的原、副线圈匝数之比n1∶n2＝2∶1，定值电阻R1和R2的阻值分别为5 Ω和3 Ω，电表均为理想交流电表，电源输的交流电如图乙所示，图中的前半周期是正弦交流电的一部分，后半周期是直流电的一部分，则(　　) A．电流表示数为2 A　 B．电压表示数为6 V C．R1的功率为10 W D．R2的功率为12 W 解析　依题意，根据有效值的定义，可得I2RT＝×R×＋22×R×，求得I＝ A，所以，电流表示数为 A，故A错误；直流电不通过变压器，副线圈电流只有半个周期，由电流与匝数成反比，知副线圈最大电流为4 A，根据有效值的定义可得R×＝I22R×T，可得I2＝2 A，由欧姆定律可得U2＝I2R2＝6 V，即电压表示数为6 V，故B错误；R1、R2的功率分别为P1＝I2R1＝()2×5 W＝15 W，P2＝I22R2＝22×3 W＝12 W，故C错误，D正确。 答案　D $$