2026届高考物理二轮专题课件：专题四 第12讲 直流电路与交流电路

第12讲 直流电路与交流电路 专题四 1 考点一 直流电路问题 1.电功和电热 （1）电流做功，电热 。 （2）对纯电阻电路，电功等于电热，电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能， 。 （3）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于 ，这时电功只能用计算，电热只能用 计算。 2.闭合电路欧姆定律的三个公式 （1） （任意电路）； （2） （任意电路）； （3） （纯电阻电路）。 2 甲 3.闭合电路两个重要图像的应用 （1）闭合电路的 图像如图甲，当外电路短路时，因而 ，电流最大，为 （不允许出现这种情况，因为会把电源烧坏）。 （2）电源的输出功率与外电阻 的关系为 ，随 变化的图像如 图乙，当外电阻与内阻相等时，输出功率最大； ，, ，联立可得 。 乙 3 例1 （2025·山西太原统考）在如图的电路中，、、和 皆为定值电阻，为滑动变阻器，电源的电动势为、内阻为 ，设电流表的读数为，电流表的读数为，电压表的读数为 ，电压表的读数为，在的滑片向端移动过程中，电流表 的读数变化量大小为，电流表的读数变化量大小为，电压表 的读数变化量大小为，电压表的读数变化量大小为 ，电表均为理想电表，则( ) A. 变小，变小， 不变 B. 变大，， 变小 C. 变小，变小， 变小 D. 变大，，不变 A 4 A 例2 （2025·河南名校一模）在如图甲、乙的电路中，电源的电动势为 ，内阻为， 为电容器的电容，定值电阻的阻值相同，电路稳定时，图甲中，流过电源的电流为，电容器的带电荷量为 ，图乙中，流过电源的电流为，电容器的带电荷量为 ，则下列关系正确的是 ( ) A. ， B. ， C. ， D. ， 5 BD 例3 多选 （2025·山东济南模拟）如图甲，灯泡 的规格为“”，滑动变阻器 的最大阻值为 。开关 闭合，滑动变阻器接入电路的电阻为 时，灯泡正常发光。已知电源的输出功率与外电路的总电阻 的关系如图乙，灯泡的电阻视为恒定。下列说法正确的是( ) A. 电源的电动势 B. 电源的电动势 C. 图乙中 D. 图乙中 6 考点二 交变电流的分析与计算 1.正弦式交变电流瞬时值表达式书写的基本思路 （1）确定正弦式交变电流的峰值。根据已知图像或由公式 求出相应峰值，其中 。 （2）明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式。若从线圈平面位 于中性面开始计时，则图像为正弦函数图像，即 ； 若从线圈平面垂直中性面开始计时，则 图像为余弦函数图像，即 。 7 2.非正弦式交变电流有效值的计算 （1）计算有效值时，要根据电流的热效应等效，即“相同时间”内“相同 电阻”上产生“相同热量”列式求解，分段计算电热，通常根据一个周期 内产生的总热量相同求得有效值。 （2）利用两个公式和 可分别求得电流有效值和电压 有效值。 8 3.正弦式交变电流的四值 9 A 例4 （2025·湖北部分地市联考）如图，矩形导线框绕固定轴 逆时针（俯视）匀速转动，、分别为、 的三等分点，转轴右侧空间存在水平向右的匀强磁场，规定方向为电流正方向，从图示位置开始计时，则产生的感应电流 随时间 变化的图像正确的是( ) A B C D 10 例5 （2025·山东卷）如图为一种交流发电装置的示意图，长度为、间距为 的两平行金属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域Ⅰ和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度大小均为 、方向相反，区域Ⅰ边界是边长为的正方形，区域Ⅱ边界是长为、宽为 的矩形。传送带从两电极之间以速度匀速通过，传送带上每隔 固定一根垂直运动方向、长度为 的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效值为( ) A. B. C. D. √ 11 例6 （2025·江苏卷）圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成，工作原理如图甲。内、外转子可绕中心轴 转动。外转子半径为 ，由四个相同的单匝线圈紧密围成，每个线圈的电阻均为，直边的长度均为，与轴线平行。内转子半径为 ，由四个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为。外转子始终以角速度匀速转动，某时刻线圈的直边 与 处的磁场方向如图乙。 12 （1）若内转子固定，求边产生感应电动势的大小 ； （2）若内转子固定，求外转子转动一周，线圈产生的焦耳热 ； [答案] (1) 13 （3）若内转子不固定，外转子带动内转子匀速转动，此时线圈中感应 电流为，求线圈中电流的周期 。 [答案] 14 考点三 理想变压器与远距离输电问题 1.三个关系搞清理想变压器问题 （1）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；原、副线圈磁通量的变化率相同。 （2）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。 （3）正比、反比关系：原、副线圈的电压与匝数成正比；单一副线圈的变压器，原、副线圈电流与匝数成反比。 15 2.变压器的两种等效 （1）等效电阻的建立： 推导：如图甲，设原线圈的电压为，电流为 ，副线圈电压为，电流为，副线圈负载为 ，理想变压器原、副线圈匝数分别为。由欧姆定律可知，设原、副线圈的匝数之比 ，根据理想变压器规律可知，，联立解得 ，图甲中虚线框部分可以看成大小为 的等效电阻直接连在原线圈一侧，等效电路如图乙。 16 结论：在只有一个副线圈的理想变压器电路中，设原、副线圈的匝数之比为，负载电阻为 ，则变压器和负载电阻可以等效为一个新电阻，其阻值 。 17 （2）等效电源的建立 丙 丁 推导：如图丙所示，设原线圈的电压为，电流为 ，副线圈电压为，电流为，副线圈负载为，与原线圈串联的定值电阻为 ，变压器原、副线圈匝数分别为、。将变压器、定值电阻 与原交流电源看为一个整体，等效为一个新的电源，令新电源的电动势为 ，新电源等效内阻为 。 18 由闭合电路欧姆定律得 ① 由串联电路的电压规律得 ② 设，则， ，联立②式，得 ③ 比较①③两式，得， 。作出等效后的电路图如图丁。 结论：理想变压器中与原线圈串联的定值电阻为 ，交流电源输出电 压为，设原、副线圈的匝数之比，将变压器、定值电阻 与原 交流电源看为一个整体，等效为一个新的电源，则新电源的电动势 ，新电源的内阻 。#2.2.8 19 B 例7 （2025·福建卷）某理想变压器如图甲，原、副线圈匝数之比为，输入电压随时间变化的图像如图乙，定值电阻 的阻值为 的2倍，则( ) A. 副线圈中交变电流的周期为 B. 电压表示数为 C. 副线圈中的电流为通过 电流的2倍 D. 原、副线圈功率之比为 20 AC 例8 多选 （2025·云南卷）电动汽车充电桩的供电变压器（视为理想变压器）示意图如图。变压器原线圈的匝数为 ，输入电压;两副线圈的匝数分别为和 ，输出电压 。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为和 ，下列说法正确的是( ) A. B. C. 变压器的输入功率为 D. 两副线圈输出电压最大值均为 21 ACD 例9 多选 （2025·河南信阳模拟）如图，理想变压器原、副线圈匝数之比为 ，原线圈与定值电阻 串联后，接在输出电压有效值恒定的交流电源两端。副线圈电路中负载电阻为可变电阻，A、 为理想交流电表。当时，电流表的读数为，电压表的读数为 ，则( ) A. 电源输出电压为 B. 电源输出功率为 C. 当 时，电压表的读数为 D. 当 时，变压器输出的功率最大 22 AC 例10 多选 （2025·湖北卷）在如图的输电线路中，交流发电机的输出电压一定，两变压器均为理想变压器，左侧升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，两变压器间输电线路电阻为 。下列说法正确的是( ) A. 仅增加用户数， 消耗的功率增大 B. 仅增加用户数，用户端的电压增大 C. 仅适当增加 ，用户端的电压增大 D. 仅适当增加 ，整个电路消耗的电功率减小 23 $