第一部分 专题四 第10讲 直流电路和交流电路-【衡中学案】2025年高考物理二轮总复习学案

大题增分策略"二#!带电粒子在 电磁场中的运动 例$&"' 7& 1 3 " 6 ! 3 " 6 2 !&1' 43 " 6 0 1 2 1 C 4 ! C +3 " 6 0 1 2 1 #解析$!!""由静电力提供向心力可得4 & 3 " $! & 7 & 1 6 ! # 得4& ! & $ 7 & 1 3 " 6 ! $ 区域 3 中$轴方向有2 $7 & 8! % <轴方向有9 $4&31 ! & ! & 2 1 $ " 1 98 1 ! ' 联立 $%&' 式得3 1 $ 3 " 6 2 ! ( $ !1"设粒子进入辐向电场的速率为7% 在辐向电场中有43 " $! 7 1 6 ! ) 得7$ 43"6槡! !* 区域 3 中沿$轴方向有2 $78 " ! + <轴方向有9 " $ 43 1 ! ! , <$ " 1 9 " 8 " 1 ! -.0 7 < $9 " 8 " ! -.1 联立 (*+,-.0-.1 式得<$2 1 ! -.6 7 < $ 43 " 6槡! !-.7 区域 4 中粒子速度方向与$轴正方向的夹角为 ! % 则783 ! $ 7 < 7 $"! -.8 粒子进入区域 4 的速度7.$ 71 67 <槡 1 % 方向与区域 4 中磁场方向垂直! -.9 由47.0$!7. 1 @ ! -.: 联立 -.7-.8-.9-.: 式得@$" 0 1!3 " 6槡4 !-.; 为了保证粒子能够打到粒子收集板上%粒子轨迹如图 所示% 由几何关系可知粒子在磁场中的半径需要满足 " 1 2 C@C 槡1 1 2! -.< 联立 -.;-.< 式得粒子的比荷43"6 0 1 2 1 C 4 ! C +3 " 6 0 1 2 1 $ 专题四!电路和电磁感应 第"&讲!直流电路和交流电路 题型" 真题研究 !#!根据电阻定律6$ & 2 D !根据欧姆定律 ! J$1* ! 6! 整理可得 & $ D 1 * ! J 2 !结合题图可知导体2 " %2 1 的电阻 率之比&" & 1 $ &%1 &%19 &%9 >&%1 "%&& >&%19 $ 1 " !故选#" 对点训练 "%*!电路稳定后!由于电源内阻不计!则整个回路可看 成%6%16的串联部分与6%46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 #上$ 3 96 *16$ 13 9 !电容器下极板的电势为 #下$ 3 96 *46$ 43 9 !则电容两端的电压J下上$13 9 !则电容器上的电荷量 为5$>J上下$1 9 >3!故选*" 1%*0!由于"%1间的电势差为正!所以"要接电源正极" 若电源接在"%4之间!如图甲所示!不管电阻6接在"% %之间还是接在1%4之间!%%4间的电势差一定是正的! 即J %4 B&!与题目已知条件不符合!选项/%#错误" 因 此电源接在"%%之间!若电阻6接在"%4之间!如图乙 所示!则J "% $J "1 6J 1% $9%9 S!同时J "% $J "4 6J 4% !因 为J 4% $>J %4 $"%9 S!所以只要J 6 $J "4 $4 S!就能满 足题目要求!选项*正确" 若电阻6接在1%4之间!如 图丙所示!则J 1% $1%9 S!同时J 1% $J 14 6J 4% !因为J 4% $>J %4 $"%9 S!所以只要J 6 $J 14 $" S就能满足题目 要求!选项0正确" 题型1 真题研究 !0!由图可知交流电的周期为&%&1 .!则频率为:$" ' $9& TU!故/错误# & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 根据图像可知电压的峰值为 (*&#( 槡"& 1 S!根据欧姆定律可知电流的峰值1) $J) 6 $ 槡"& 1 S 9& = $&%槡1 1 /!故#错误#电流的有效值为1$1)槡1 $&%1 /!所以电阻在" .内消耗的电能为C$1168$&%11 A9& A" N$1 N!故*错误#根据图像可知其电压表达式为 N $J ) .23 % 8 槡$"& 1.23 1" ' 8&S' 槡$"& 1.23 "&&"8&S'!故0 正确" 对点训练 "%*!两个二极管正向电阻为&!反向电阻无穷大!二极管 导通则短路并联的灯泡!此时另一个灯泡与电源串联! 根据电路图可知在一个完整的周期内!两个灯泡有电 流通过的时间相等都为半个周期!电压有效值相等!则 根据?$J1 6 !可知? " ( ? 1 $6 J1 ( 6 J" $" ( 1!故选*" 1%*!根据题意可知!磁场区域变化前线圈产生的感应电 动势为M$3.23 % 8!由题图丙可知!磁场区域变化后!当 3.23 % 8$ 槡%3 1 时!线圈的侧边开始切割磁感线!即当线 圈旋转" % 时开始切割磁感线!由几何关系可知磁场区 域平行于$轴的边长变为*.$1*,-." % $*!*正确" 题型% 真题研究 "%/*!滑片E在最左端时!图甲%乙中变压器输出电压均 为灯泡的额定电压@ S!因此A" A 1 $ 11& @ $ ""& % !故/正确# 当E滑到6中点时!图甲中总电阻为E左端电阻与灯 泡电阻串联!图乙中总电阻为灯泡电阻与E右端的电 阻并联后再与E左端电阻串联!由于并联电阻小于灯 泡电阻!则图甲中灯泡两端的电压大于图乙中灯泡两 端的电压!则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大!故 #错误#当E滑到6最左端时!图甲中只有灯泡!图乙中 6与灯泡并联!总电阻更小!输出功率更大!图甲比图乙 更节能!故*正确#图乙中的灯泡两端电压在&到@ S 间变化!图甲中灯泡两端电压最高为@ S!最低达不到 &!则图乙中灯泡两端可调电压范围大!故0错误" 故 选/*" 1%/!如图为等效电路图!设降压变压器的原副线圈匝数 比为# ( "!则输电线上的电流为1 1 $ J 1 6 & 6# 1 6 !转子在磁 场中转动时产生的电动势为M$,0D % .23 % 8!当转子角 速度增加一倍时!升压变压器原副线圈两端电压都增 加一倍!输电线上的电流变为1 1 .$11 1 !故6 & 上消耗的 电功率变为原来的4倍!故/正确#升压变压器副线圈 匝数增加一倍!副线圈两端电压增加一倍!输电线上的 电流增加一倍!故6 & 上消耗的电功率变为原来的4倍! 故*错误#若6 & 阻值增加一倍!输电线路上的电流1 1 O $ J 1 16 & 6# 1 6 !6 & 消耗的功率? % $1 1 O 1 *16 & + 4?!故#错 误#若在用户端并联一个完全相同的电阻6!用户端电 阻减为原来的一半!输电线上的电流为1 1 ) $ J 1 6 & 6 # 1 6 1 $ 1J 1 16 & 6# 1 6 6 & 消耗的功率!? 4 $1 1 ) 1 6 & + @?!故0错误" 对点训练 "%/0!交流电的周期为'$" : $&%&1 .!故/正确#根据 理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系可得! 原副线圈匝数比为A" A 1 $ J " J 1 $ "& A" &&& 11& $ 9&& "" !故#错 误#输出的最大电压为J 1) 槡$ 1J1 槡$11& 1 S!故*错 误#若"&台充电桩同时使用!输出功率为? 1总$"&J111 $"& A11& A"@ M$%9 1&& M$%9%1 IM!变压器不改 变功率!故输入功率为? "总$?1总$%9%1 IM!故0正确" 故选/0" 1%#!变压器不改变交变电流的频率!故流过电阻6 " 的 电流的频率等于流过电阻6 1 的电流的频率!故/错 误#根据变压器原理J" J 1 $ A " A 1 ! 1 " 1 1 $ A 1 A " !可得J " $%J 1 $ %J & !1 " $ " % 1 1 !根据欧姆定律有J & $1 1 6 1 !则J 6" $1 " 6 " $J & !在9L间所接交流电的电压为J$J " 6J 6 " $4J & ! 故#正确#根据?$116!两个电阻6 " 和6 1 消耗的功率 之比为? 6 " ( ? 6 1 $1 " 1 6 " ( 1 1 1 6 1 $" ( %!故*错误#电路 消耗的总功率为?$? 6 " 66 6 1 $1 " 1 6 " 61 1 1 6 1 $ 4J & 1 %6 & !故 0错误" 第""讲!电磁感应 题型" 真题研究 !*!磁场均匀增大时!产生的感应电动势为3$!0 ! 8 D $ &%" S!可得?$3 1 6 $&%19 M!线框以某一角速度 % 绕其 中心轴++.匀速转动时电动势的最大值为3 ) $0D % !此 时有1? ( $ 3 ) 槡)1 1 6 $&%9 M!解得 % $" P8V(.!分析可知 当线框平面与磁场方向平行时感应电流最大为1 ) & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & $ (#&#( 该粒子通过区域 ' 后刚好从D点进入区域 ( 中! 已知D (点坐标为A! A $ ! )( 粒子在$轴方向的位移为A!满足A #- ( = &轴方向位移为A $ !满足A $ # " $ 5= $ 保持$"%问中( $ 不变!为了使粒子能够在区域 ( 中直接打到粒子收集板上 保持$"%问中( $ 不变!粒子在区域 ' 中的运动轨迹不 变!仍然从D点进入区域 ( 中!速度方向和区域 ( 中的 磁场垂直!在区域 ( 中做匀速圆周运动& 如图所示 专题四!电路和电磁感应 !&( 第"(讲!直流电路和交流电路 一!理清直流电路知识体系 二!正弦交变电流)四值*的理解与应用 三!理想变压器和远距离输电 "!明确变压器各物理量间的制约关系 $!明辨远距离输电过程的%个问题 ""#输电线上的电流)+#D$ L $ # D % L % % "$#电压损耗)输电线路上+ $ #+ < #+ % $总电阻<导致的电压损耗L < #L $ 2L % #+ < <% 输送电压一定时$用 电器增多$则降压变压器的输出电流变大$输电线上的电流增大$电压损耗增大% "%#输电线上损失的功率)D损#+$<线 (# D出 L ) 出 $ <线# L损 $ <线 #L损+#D$ 2D%% 输电线上的损失功率必须与输 电线上的电流和损失的电压相对应$不要把输电线上的输电电压L和输电导线上损失的电压 # L相混淆$ 不能用公式D#L $ < 计算输电线上损失的功率% 直流电路动态分析的常用方法 "!程序法(基本思路为&部分 $ 整体 $ 部分'% $!极限法(因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题$可将变阻器的滑片分别滑至两个极端$使电阻最大或电 阻为零去讨论% !&) !" " 6‹.Œ2%&nTU "!闭合电路的欧姆定律的三个公式 ""#(#L外3L内"任意电路#( "$#(#L外3+)"任意电路#( "%#(#+"<3)#"纯电阻电路#% $!动态电路分析的三种方法 ""#程序法)部分电路阻值变化 $ 电路总电阻<总变化$干路电流+变化$路端电压L变化$各支路电 流!电压变化$即<局增大{减小$<总增大{减小$+总减小{增大$L端增大{减小$ +分 L { 分 % "$#串反并同法)所谓&串反'$即某一电阻阻值增大"减小#时$与它串联或间接串联的电阻中的电流!两端 的电压!电功率都减小"增大#% 所谓&并同'$即某一电阻阻值增大"减小#时$与它并联或间接并联的电 阻中的电流!两端的电压!电功率都增大"减小#% "%#极限法)因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题$可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端$使 滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论% %!电容器的特点 ""#只有当电容器充!放电时$电容器所在支路中才会有电流$当电路稳定时$电容器所在的支路相当于 断路% "$#电路稳定时$与电容器串联的电路中没有电流$同支路的电阻相当于导线$电容器两端的电压等于与 之并联的电阻两端的电压% !!!!!!!!!! !!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !! !"$($&#广西卷%将横截面相同!材料不同的两段导体A " !A $ 无缝连接成一段导体$总长度为"!(( +$接入 图甲电路% 闭合开关Z$滑片G从:端滑到;端$理想电压表读数L随滑片G的滑动距离$的变化关系 如图乙$则导体A " !A $ 的电阻率之比约为 "!!# >!$ & % @!$ & " A!' & % B!" & % !!"$($%#海南高考卷%如图所示电路$已知电源电动势为($内阻不计$电容器电容为 2$闭合开关[$待电路稳定后$电容器上电荷量为 "!!# >!2( @! " $ 2( A! $ ' 2( B! % ' 2( "!"多选%"$($%#全国乙卷%黑箱外有编号为"!$!%!&的四个接线柱$接线柱"和$!$ 和%!%和&之间各接有一个电阻$在接线柱间还接有另外一个电阻<和一个直流 电源% 测得接线柱之间的电压L "$ #%!( T$L $% #$!' T$L %& #2"!' T% 符合上述 测量结果的可能接法是 "!!# >!电源接在"!&之间$<接在"!%之间 @!电源接在"!&之间$<接在$!&之间 A!电源接在"!%之间$<接在"!&之间 B!电源接在"!%之间$<接在$!&之间 !&* !" $ 4.‹2Ž@‘ "!线圈通过中性面时的特点 ""#穿过线圈的磁通量最大% "$#线圈中的感应电动势为零% "%#线圈每经过中性面一次$感应电流的方向改变一次% $!有效值的计算 ""#正弦式交变电流)(#(+ 槡$ $+# + + 槡$ $L# L + 槡$ % "$#非正弦式交变电流)计算有效值时$要根据电流的热效应$即&一个周期'内&相同电阻'上产生&相同 热量'$然后分段求和列式$求得有效值% %!正弦式交流电)四值*的应用 表达式 应用 最大值 ( + #.*J % 计算电容器的耐压值 瞬时值 O#( + 678 % = 计算某时刻所受安培力 有效值 (#(+ 槡$ 电表的读数及计算电热!电功及保险丝的熔断电流 平均值 1(#.#* # = 计算通过导体的电荷量 !!!!!!!!!! !!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !! !"$($&#广东卷%将阻值为'( * 的电阻接在正弦式交流电源上% 电阻两端电压 随时间的变化规律如图所示% 下列说法正确的是 "!!# >!该交流电的频率为"(( \] @!通过电阻电流的峰值为(!$ > A!电阻在"秒内消耗的电能为" N B!电阻两端电压表达式为Q #"(槡$678 "(()="T# !!"$($&#湖北卷%在如图所示电路中接入正弦交流电$灯泡K " 的电阻是灯泡K $ 的$ 倍% 假设两个二极管正向电阻为(!反向电阻无穷大% 闭合开关Z$灯泡K " !K $ 的电 功率之比D " & D $ 为 "!!# >!$ & " @!" & " A!" & $ B!" & & "!"$($&#山东卷%如图甲所示$在2@ ! $ ! @$ 2@ ! & ! @的区域中存在垂直3$&平面向里!磁感应强度大小 为*的匀强磁场"用阴影表示磁场的区域#$边长为$@的正方形线圈与磁场边界重合% 线圈以&轴为转 轴匀速转动时$线圈中产生的交变电动势如图乙所示% 若仅磁场的区域发生了变化$线圈中产生的电动势 变为图丙所示实线部分$则变化后磁场的区域可能为 "!!# !'! !" % 4’“@”•–—. "!三个关系搞清变压器问题 ""#变与不变的关系)不变的是功率关系!磁通量的变化率和周期!频率% 理想变压器工作不损失能量$即 输入功率等于输出功率(原!副线圈交变电流频率相同(在没有漏磁时$原!副线圈磁通量的变化率相同% "$#高与低$大与小$多与少$粗与细的关系)电压高的线圈电流小$匝数多$导线细(电压低的线圈电流大$ 匝数少$导线粗% "%#正比与反比的关系)原!副线圈的电压与匝数成正比$单一副线圈的变压器电流与匝数成反比% $!远距离输电问题 ""#理清三个回路 "$#抓住两个联系 ! 理想的升压变压器中线圈""匝数为. " #和线圈$"匝数为. $ #中各 个量间的关系是L" L $ # . " . $ $ + " + $ # . $ . " $D " #D $ % " 理想的降压变压器中线圈%"匝数为. % #和线圈&"匝数为. & #中各个量间的关系是L% L & # . % . & $ + % + & # . & . % $ D % #D & % "%#掌握一个守恒)能量守恒关系式D " #D损3D%% %!输电线路功率损失的计算 ""#输送功率D!用户得到的功率D9与线路损失功率D损的关系)D损#D2D9% "$#D损#+线 $ <线# " # L# $ <线 # # L,+线$+线为输电线路上的电流$#L为输电线路上损失的电压$<线为输电线 路的电阻% !!!!!!!!!! !!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!! !! !!"多选%"$($&#重庆卷%小明设计了台灯的两种调光方案$电路图分别如图甲$乙所示$图中额定电压为 / T灯泡的电阻恒定$<为滑动变阻器$理想变压器原!副线圈匝数分别为. " !. $ % 原线圈两端接电压为 $$( T的交流电$滑片G可调节灯泡K的亮度$G在<最左端时$甲!乙图中灯泡K均在额定功率下工作$则 "!!# >!. " & . $ #""( & % @!当G滑到<中点时$图甲中K功率比图乙中的小 A!当G滑到<最左端时$图甲所示电路比图乙更节能 B!图甲中K两端电压的可调范围比图乙中的大 !'" "!"$($&#湖南卷%根据国家能源局统计$截止到$($%年5月$我国风电装机&亿千瓦$连续"%年居世界第 一位$湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位% 某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如 图所示% 已知发电机转子以角速度 % 匀速转动$升!降压变压器均为理想变压器$输电线路上的总电阻可 简化为一个定值电阻< ( % 当用户端接一个定值电阻<时$< ( 上消耗的功率为D% 不计其余电阻$下列说 法正确的是 "!!# >!风速增加$若转子角速度增加一倍$则< ( 上消耗的功率为&D @!输电线路距离增加$若< ( 阻值增加一倍$则< ( 消耗的功率为&D A!若升压变压器的副线圈匝数增加一倍$则< ( 上消耗的功率为4D B!若在用户端再并联一个完全相同的电阻<$则< ( 上消耗的功率为/D 等效电阻法 当理想变压器的副线圈接纯电阻元件时!可以把理想变压器$含副线圈中的元件%等 效成一个电阻来处理!设原+副线圈的匝数分别为. " +. $ !原线圈输入电压为L " !电流为+ " ! 副线圈输出电压为L $ !电流为+ $ !副线圈负载电阻为<!则等效电阻<等效#L" + " ( # . " . ) $ L ( $ . $ . ) " + $ ( # . " . ) $ $ L $ + $ (# ." . ) $ $ <& !!"多选%"$($&#海南卷%电动汽车充电站变压器输入电压为"( HT$输出电压为 $$( T$每个充电桩输入电流"/ >$设原副线圈匝数分别为. " !. $ $输入正弦交流的 频率为'( \]$则下列说法正确的是 "!!# >!交流电的周期为(!($ 6 @!原副线圈匝数比. " & . $ #"" & '(( A!输出的最大电压为$$( T B!若"(台充电桩同时使用$输入功率为%'!$ HQ "!"$($&#河北模拟%理想变压器电路如图所示$电阻< $ 两端电压为L ( $变压器原副 线圈的匝数比为% & "$< " #%< $ #%< ( % 下列说法正确的是 "!!# >!流过电阻< " 的电流的频率为流过电阻< $ 的电流的频率的%倍 @!在56间所接交流电的电压为&L ( A!两个电阻< " 和< $ 消耗的功率之比为% & " B!电路消耗的总功率为$L( $ < ( 温馨提示(复习至此!请做练案""&#% !'#