专题4 微专题1 直流电路和交流电路(专题微讲PPT)-【赢在微点·考前顶层设计】2025年高考物理大二轮专题复习

赢在微点 考前顶层设计 物理 专题四 电路和电磁感应 专 题 知 识 突 破 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 微专题一　直流电路和交流电路 专题四　电路和电磁感应 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.会用欧姆定律、闭合电路欧姆定律等知识分析电路中的电压、电流、功率及变化情况。 2.掌握交变电流的产生和描述、四值的特点和相关计算。 3.理解变压器的原理，会分析交流电路的动态变化及远距离输电问题。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 直流电路的分析和计算 赢在微点 物理 大二轮 考点1 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6 清直流电路知识体系 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　直流电路的动态分析 [例1]　(2024·张家口模拟)某同学设计如图所示的电路图，闭合开 关，L1、L2均正常发光，调节滑动变阻器的滑片，以下说法正确的 是(　　) A.滑片P自C向D滑动时，L1变亮，L2变亮 B.滑片P自C向D滑动时，L1变暗，L2变暗 C.滑片P自D向C滑动时，L1变暗，L2变亮 D.滑片P自D向C滑动时，L1变亮，L2变暗 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 当滑动变阻器的滑片P自C向D滑动时，滑动变阻器电阻减小，则电路中总电阻减小，根据I=可知电路中总电流增大，则电源内部电压增大，外电路电压减小，根据并联电路电压特点，可知L1两端电压减小，通过的电流减小，故L1变暗，因干路的总电流变大，可知通过R的电流增大，则R两端电压增大，L2和滑动变阻器并联部分的电压减小， L2两端电压减小，电流减小，L2变暗；反之同理可得，当滑动变阻器的滑片P自D向C滑动时，L1、L2均变亮，B项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 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)“串反并同”结论法：与变化电阻直接或间接串联的元件中电流、电压、功率与变化电阻的变化趋势相反；与变化电阻直接或间接并联的元件中电流、电压、功率与变化电阻的变化趋势相同。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　电路中的功率和效率问题 [例2]　(2024·合肥模拟)如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源的电动势为10 V，内阻为1 Ω，定值电阻R的阻值为5 Ω,滑动变阻器的最大阻值是10 Ω。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P由最左端a向最右端b滑动过程中，下列说法正确的是(　　) A.电流表的示数变大 B.滑动变阻器消耗的功率一直变大 C.电源内部消耗的功率变小 D.电源的最大效率约为91.7% 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 当滑动变阻器的滑片P由最左端a向最右端b滑动过程中，滑动变阻器接入电路中电阻增大，电路中总电阻增大，总电流减小,电流表的示数变小，A项错误；滑动变阻器消耗的功率P=I2R滑= R滑，整理可得P=(可把定值电阻R视为 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电源内电阻分析)，当滑动变阻器的阻值R滑=R+r=6 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，所以滑动变阻器消耗的功率先变大后变小, B项错误；总电流减小，内阻r不变，根据P内=I2r，电源内部消耗的功率变小,C项正确；电源的效率η===1-,当R滑=10 Ω时，有最大效率ηm=93.75%，D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度3　含容电路的分析 [例3]　(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，待电路稳定后，电容器上电荷量为(　　) A.CE B.CE C.CE D.CE 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 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=，电容两端的电压U下上=，电容器上的电荷量为Q=CU下上=CE，C项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 交变电流的分析和计算 赢在微点 物理 大二轮 考点2 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 16 1.交变电流的产生和“四值”计算 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.变压器各物理量间的制约关系 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.远距离输电的两个关键点 (1)整个输电线路由三个回路组成，回路间通过变压器建立联系。 (2)利用题目条件，尽量先求出中间回路的电流，再求其他物理量。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　交变电流的产生和“四值”计算 [例1]　(多选题)(2023·湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1,小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。 大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.线圈转动的角速度为4ω B.灯泡两端电压有效值为3nBL2ω C.若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成 边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有 效值为 D.若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据v=ωr，由题意可知大轮与小轮半径之比为4∶1,则小轮转动的角速度为4ω，线圈转动的角速度为4ω，A项正确；线圈产生感应电动势的最大值Emax=nBS·4ω，又S=L2，联立可得Emax=4nBL2ω,则线圈产生感应电动势的有效值E==2nBL2ω,根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为大轮和小轮通过U== 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 nBL2ω，B项错误；若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值Emax'=8nBL2ω，此时线圈产生感应电动势的有效值E'==4nBL2ω，根据电阻定律R'=ρ,可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理，可得灯 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 泡两端电压有效值U'==，C项正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据v=ωr可知小轮和线圈的角速度变小,根据E=可知线圈产生的感应电动势有效值变小,则灯泡变暗,D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　理想变压器的原理和动态分析 [例2]　(多选题)(2024·全国甲卷)如图，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 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 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项正确；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 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 减小，则R1两端的电压减小，根据P=可知，R1的热功率减小，B项错误；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项正确；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项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度3　远距离输电 [例3]　(2023·天津卷)如图为输电线为用户输电的情景，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电电路电阻为 R，下列说法正确的是(　　) A.T1输出电压与T2输入电压相等 B.T1输出功率大于T2输入功率 C.若用户接入的用电器增多，则R功率降低 D.若用户接入的用电器增多，则T2输出功率降低 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由于输电过程中电阻R要产生热量，会损失功率，故T1输出功率大于T2输入功率；T1输出电压大于T2输入电压,A项错误，B项正确；由于输入电压不变，所以变压器T1的输出电压不变，随着用户接入的用电器增多，导致用户端的等效电阻变小，则电流变大，根据P损=I2R可知R功率增大,C项错误；用户接入电路的用电器越多,用电器消耗功率增大，即T2输出功率增大，D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.安装了感光系统的新型路灯，能根据环境明暗程度自动调节灯光亮度。某兴趣小组设计了甲、乙两个电路，如图所示。Rt为光敏电阻 (光照越强，电阻越小)，R0与R1为定值电阻，下列说法正确的是 (　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.环境变暗时，甲电路R0两端电压变大 B.环境变暗时，乙电路的灯泡亮度变亮 C.环境变亮时，甲电路的R1电功率减小 D.环境变亮时，乙电路的R1电功率增大 设电源的电动势为E，内阻为r，则在题图甲中，当环境变暗时，Rt阻值增大，电路的总电阻增大，干路电流I减小，根据欧姆定律可知R0两端电压为UR0=IR0，可知R0两端的电压将减小；当环境变亮 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 时，Rt阻值减小，电路的总电阻减小，干路电流I增大，根据闭合电路的欧姆定律可知灯泡两端电压为UL=E-I(R0+r)，即灯泡两端电压将减小，流过灯泡的电流也减小，由于干路电流I增大了，所以流过R1的电流I1增大，根据P1=R1可知R1的电功率增大，A、C两项错误；题图乙中，环境变暗时，Rt阻值增大，电路的总电阻增大，干路电流I减小，由于RL和R1的阻值均不变，所以流过灯泡的 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电流减小，灯泡变暗；环境变亮时，Rt阻值减小，电路的总电阻减小，干路电流I增大，流过R1的电流I1增大，R1的电功率增大，B项错误，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(多选题)如图所示，正方形线框abcd放在光滑 的绝缘水平面上，OO'为正方形线框的对称轴， 在OO'的左侧存在竖直向下的匀强磁场。现使 正方形线框在磁场中以两种不同的方式运动： 第一种方式以速度v使正方形线框匀速向右运动，直到ab边刚好与OO'重合；第二种方式使正方形线框绕OO'轴以恒定的角速度由图中位置开始转过90°，ab边的线速度恒为v。则下列说法正确的是 (　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.两次线框中的感应电流方向均沿adcba B.两过程流过线框某一横截面的电荷量之比为1∶1 C.两过程线框中产生的焦耳热之比为2∶π D.两过程中线框中产生平均电动势之比为π∶2 由楞次定律可知，两次线框中产生的感应电流的方向均沿adcba，A项正确；该过程中线框中产生的平均感应电动势为=，线框 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 中的感应电流为=，流过线框某一横截面的电荷量为q=·Δt，整理得q=，则两过程流过线框某一横截面的电荷量相同，即两过程流过线框某一横截面的电荷量之比为1∶1，B项正确；设正方形线框的边长为L，第一次，线框匀速拉出，线框中产生感应电动势为E1=BLv，线框中感应电流为I1=，线框出磁场的时间为t1=, 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 线框中产生的焦耳热为Q1=Rt1，解得Q1=；第二次，线框绕OO'轴转过90°，线框中产生的最大感应电动势为Em=BSω=B=BLv，线框中感应电动势的有效值为E2=，则该过程线框中产生的焦耳热为Q2=t2，又t2=，整理得Q2=，则Q1∶Q2= 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4∶π，C项错误；第一次，线框匀速拉出，线框中产生的平均感应电动势为=BLv；第二次，线框绕OO'轴转过90°，线框中产生的平均感应电动势为=，又ΔΦ=BL2，Δt=，整理得=,解得∶=π∶2，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 本部分内容讲解结束 把握高考微点，实现素能提升，完成专题精练11 $$