12 专题四 第12课时 直流电路与交流电路（课件PPT）-【高考快车道】2026年高考物理大二轮专题复习与策略（广东专版）

专题四　电路与电磁感应 1 第12课时　直流电路与交流电路 第12课时　直流电路与交流电路 真题呈现 2022·广东卷T4——交变电流 2023·广东卷T6——交变电流、变压器 2024·广东卷T1——交变电流 2025·广东卷T2——交变电流 考情分析 纵观广东近四年的高考，均考查了交变电流的产生和描述等基础知识和应用，考查的形式为单选题。 第12课时　直流电路与交流电路 真题情境 　　　 　　　 2022·广东卷T4　 　 2024·广东卷T1　 　2025·广东卷T2 第12课时　直流电路与交流电路 突破点一　直流电路的分析与计算 1．直流电路动态分析的三种方法 (1)程序法 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 6 (2)结论法——“串反并同”(电源内阻不能忽略或有等效内阻) “串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它直接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，与它直接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分别去讨论。 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 2．闭合电路动态分析的三点注意 (1)引起电路变化的原因：电阻变化、开关的通断。 (2)电容器的特点：只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流。当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路，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，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电。 (3)理想二极管的特点：具有单向导电性。 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 3．求解功率最大值问题的两点技巧 (1)定值电阻的功率：P定＝I2R，R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＝r时，P出＝最大。此时效率不是最大，只有50%。 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例1]　(多选)(2025·广东深圳一模)如图所示，滑动变阻器R1的触头从图示位置移动到最左端的过程中，下列描述正确的有(　　) A．R1的电流一直增大 B．R1的电功率可能一直减小 C．电源的效率一定一直提高 D．电源的输出功率一定一直减小 √ √ 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 BC　[由题图可知，滑动变阻器R1的触头从图示位置移动到最左端的过程中，接入电路的电阻变大，则外电路的总电阻R变大，由闭合电路欧姆定律I＝，可知电路中总电流减小且U＝E－Ir，则路端电压U变大，电源的效率为η＝×100%，则电源的效率一定一直提高，故C正确；根据电源的最大输出功率的条件可知，当R＝r时，电源的输出功率最大，由于外电阻和内阻关系不能确定，若初始时外电阻R<r，则随着R的增大，电源的输出功率可能先增大后减小；若初始时外电阻R>r，则随着R的增大，电源的输出功率一直减小，选项D错误；若将R2等效为电源内阻，R1为外电路，则当R1增加时，通过R1的电流减小；若开始时电源等效电阻小于R1，则当R1增加时，电源输出功率一直减小，故A错误，B正确。故选BC。] 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例2]　如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体”实验，若蹄形磁体两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，电源的电动势为E＝3 V，内阻r＝0.1 Ω，限流电阻R0＝4.9 Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝1 Ω，闭合开关后当液体稳定旋转时电压表的示数恒为1.5 V，则(　　) A．流经液体的电流为1.5 A B．由上往下看，液体做顺时针旋转 C．液体所受的安培力做负功 D．液体所受安培力的功率为0.36 W √ 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 D　[由闭合电路欧姆定律可得E＝I(r＋R0)＋U，解得I＝＝0.3 A，故A错误；电流由玻璃皿边缘流向中心，磁场方向竖直向上，由左手定则可知从上往下看液体做逆时针旋转，故B错误；液体所受的安培力使液体旋转起来，安培力对液体做正功，故C错误；电源在玻璃皿处输出的总功率大小为P＝UI＝1.5×0.3 W＝0.45 W，热功率为P热＝I2R＝(0.3)2×1 W＝0.09 W，所以液体所受安培力的功率为P安＝P－P热＝0.36 W，故D正确。] 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 【教师备选资源】 1．(多选)在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列比值正确的是(　　) A．不变，变大　 B．变大，变大 C．变大，不变　 D．变大，不变 √ √ 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 CD　[R1是定值电阻，则＝＝R1不变，故A错误；因为＝R2，滑动触头P向下滑动时R2变大，由U2＝E－I(R1＋r)得＝R1＋r，则不变，故B错误，C正确；因为＝R1＋R2，则变大，由U3＝E－Ir得＝r，即不变，故D正确。故选CD。] 突破点一 突破点二 课后限时练 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 突破点二　交流电路的分析与计算 1．两个特殊位置的特点 (1)线圈平面与中性面重合时(如图甲所示)，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，电流方向将发生改变。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 16 (2)线圈平面与中性面垂直时(如图乙所示)，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 2．正弦交变电流“四值”的应用 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 3．非正弦交变电流有效值的计算方法 (1)求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(也可为直流电相应的物理量)，写出同样时间内产生的焦耳热Q＝I2RT或Q＝T。 (3)根据Q交＝Q列等式，计算I或U。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例3]　(2024·广东深圳一模)如图所示，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动(从左往右看沿顺时针方向转)，从图示位置开始计时，设电流从2流出线圈为正方向，能产生图示波形交变电流的是(　　) 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 A． 线圈平面与磁场垂直 B． 线圈平面与磁场平行 C． 线圈平面与磁场垂直 D． 线圈平面与磁场平行 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 A　[由i-t图像可知，t＝0时，线圈电流为零，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈与磁场垂直，故B、D错误；由i-t图像可知，0～时间内，电流从2流出线圈，由右手定则可知，A中电流从2流出线圈，C中电流从1流出线圈，故A正确，C错误。故选A。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例4]　(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)示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为n1，输入电压U1＝1.1 kV；两副线圈的匝数分别为n2和n3，输出电压U2＝U3＝220 V。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为7.0 kW和3.5 kW，下列说法正确的是(　　) A．n1∶n2＝5∶1 B．n1∶n3＝1∶5 C．变压器的输入功率为10.5 kW D．两副线圈输出电压最大值均为220 V √ √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 AC　[由理想变压器的工作原理可知＝，＝，代入数据得＝，＝，A正确，B错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，则P1＝P2＋P3＝10.5 kW，C正确；变压器输出交变电压，两副线圈输出电压的最大值不是220 V，D错误。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例5]　(2025·广东佛山二模)如图甲所示，理想变压器的原线圈与发电机相连，副线圈与电流表A和滑动变阻器R相连，发电机输出电压如图乙所示，发电机内阻不计，则下列说法正确的是(　　) A．t＝0.01 s时，线圈经过中性面 B．1 s内，交流电方向改变25次 C．滑片P往下滑动时，电流表示数变大 D．滑片P往上滑动时，变压器输出电压变大 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 C　[t＝0.01 s时，发电机输出的电压最大，则磁通量的变化率最大，磁通量为零，线圈处于垂直中性面的位置，故A错误；交变电流在一个周期内电流方向改变2次，交变电流的周期为0.04 s，所以1 s内交变电流方向改变50次，故B错误；滑片P往下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，原副线圈两端的电压不变，则电流表示数变大，故C正确；滑片P往上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，回路电流变小，但变压器输出电压不变，故D错误。故选C。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例6]　(2025·河北卷)2024年底，世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电站全面投产发电。如图所示，若该电站通过理想变压器调节输出电压U2时，输入电压U1保持不变。已知副线圈总匝数为n，分接头1、2间和2、3间的线圈匝数n12＝n23＝，开关S接3时输出电压的瞬时值u3＝Umsin ωt，则S接2时u2-t的图像为(　　) 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 A　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 D　[根据理想变压器电压比与匝数比关系可知＝，＝，由于输入电压U1不变，可知＝，即＝ ，解得u2＝Umsin ωt；可知此时输出的交流电的周期为T＝。故选D。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例7]　(2024·广东广州一模)无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用，如图甲所示，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是(　　) A．供电线圈中电流的有效值为20 A B．受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次 C．t＝0.01 s时受电线圈的感应电流最小 D．t＝0.01 s时两线圈之间的相互作用力最大 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 C　[根据题图乙可知供电线圈中电流的最大值为Im＝20 A，得有效值I＝＝20 A，故A错误；根据题图乙可知周期为T＝0.02 s，得频率为f＝＝50 Hz，由于交变电流一个周期电流方向改变2次，而受电线圈中的周期和频率与供电线圈的周期和频率是相同的，得受电线圈中的电流每秒钟改变方向次数为N＝2×50＝100(次)，故B错误；由题图乙可知t＝0.01 s时，供电线圈电流达到最大值，其变化率最小，为零，由楞次定律可知此时受电线圈中的电流最小，为零，两线圈这时的相互作用力最小，为零，C正确，D错误。故选C。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 【教师备选资源】 1．电流i随时间t变化的关系如图所示，它的有效值是(　　)  A．10 A　　　　 B．10 A C．2 A　 D．20 A √ A　[根据有效值的定义，可得Q＝I2Rt＝Rt，可知一个周期3 s内，Q＝300R＝3R，解得I有＝10 A，故选A。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 2．(2024·山东卷)如图甲所示，在－d≤x≤d、－d≤y≤d的区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场(用阴影表示磁场的区域)，边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y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(　　) 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 √ A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 C　[根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为e＝Esin ωt，由题图丙可知，磁场区域变化后，当Esin ωt＝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x轴的边长变为d'＝2dcos ＝d，故选C。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 1．理想变压器动态分析的两种情况 (1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况。 (2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况。 突破点三　理想变压器及远距离输电 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 2．分析理想变压器问题的两点技巧 (1)根据题意分清变量和不变量。 (2)弄清“谁决定谁”的制约关系。对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 3．解决远距离输电问题的两个关键 (1)明确回路：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(如图所示)。 (2)巧用中间回路：首先求出中间回路的电流I2，则ΔU＝I2R，ΔP＝R＝ΔUI2＝。 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 考向1　变压器的分析与计算 [典例8]　(2025·安徽卷)某理想变压器的实验电路如图所示，原、副线圈总匝数之比n1∶n2＝1∶3，Ⓐ为理想交流电流表。初始时，输入端a、b间接入电压u＝12sin(100πt) V的正弦式交流电，变压器的滑动触头P位于副线圈的正中间，电阻箱R的阻值调为6 Ω。要使电流表的示数变为2.0 A，下列操作正确的是(　　) A．电阻箱R的阻值调为18 Ω B．副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的 C．输入端电压调为u＝12sin(50πt) V D．输入端电压调为u＝6sin(100πt) V √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 B　[ ] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 √ [典例9]　(2024·广东梅州一模)某电学研究小组根据电工技术中“钳形电流测量仪”工作原理，自制了一个50 Hz的钳形电流表，如图所示。铁芯左侧绕有匝数为n＝100的线圈，并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A，可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则下列说法正确的是(　　) A．该测量仪属于升压变压器 B．该测量仪工作原理是利用自感现象 C．若导线中通过的是10 A直流电，则电流表中通过的电流是10 mA D．电流表的示数随铁芯左侧线圈的匝数增加而变大 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 A　[根据题意可知，原线圈匝数为1，副线圈匝数为100，则该测量仪属于升压变压器，故A正确；该测量仪工作原理是利用互感现象，故B错误；若导线中通过的是10 A直流电，则变压器不工作，电流表无示数，故C错误；根据公式＝知，若铁芯左侧多绕几圈导线，即n2增大，而n1和I1不变，故I2应减小，故电流表示数减小，故D错误。故选A。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 考向2　远距离输电的分析与计算 [典例10]　(多选)(2025·湖北卷)在如图所示的输电线路中，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n1、n2，两变压器间输电线路电阻为r。下列说法正确的是(　　) A．仅增加用户数，r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n2，用户端的电压增大 D．仅适当增加n2，整个电路消耗的电功率减小 √ √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 AC　[设用户端的总电阻为R，右侧降压变压器的匝数比为k，则可将降压变压器和用户端等效为一个等效电阻，则等效电阻R等效＝k2R，仅增加用户数，用户端的总电阻减小，等效电阻的阻值减小，又交流发电机的输出电压即升压变压器的输入电压U1不变，升压变压器的匝数比不变，所以升压变压器的输出电压U2不变，则由I2＝可知输电线路上的电流增大，由P＝r可知r消耗的功率增大，A正确；结合A项分析和U3＝U2－I2r可知，右侧降压变压器的输入电压减小，又降压变压器的原副线圈匝数比不变，可知用户端的电 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 压减小，B错误；仅适当增加n2，结合A项分析可知，左侧升压变压器的输出电压U2变大，等效电阻的阻值不变，则用户端的电压增大，C正确；输电线路中的电流I2＝，则升压变压器原线圈中的电流I1＝I2，整个电路消耗的电功率P总＝U1I1＝，所以整个电路消耗的电功率增大，D错误。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 [典例11]　(2024·广东汕头一模)如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，其输入电压如图乙所示，输电功率为200 kW，输电线总电阻为R线＝8 Ω，则下列说法正确的是(　　) 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为100 Hz B．升压变压器副线圈的电压有效值为5 000 V C．高压输电线上电流有效值为40 A D．高压输电线上损失的电压为320 V √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 D　[交流电周期T＝0.02 s，降压变压器副线圈输出的交流电频率为f＝＝50 Hz，故A错误；升压变压器原线圈的电压有效值为U1＝ V＝250 V，根据＝，升压变压器副线圈的电压有效值为U2＝2 500 V，故B错误；根据P＝U2I2得高压输电线上电流有效值为I2＝40 A，故C错误；高压输电线上损失的电压为U＝I2R线＝320 V，故D正确。故选D。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 【教师备选资源】 1. 如图所示为高铁供电流程的简化图，牵引变电所的理想变压器将电压为U1的高压电进行降压；动力车厢内的理想变压器再把电压降至U4，为动力系统供电，此时动力系统的电流为I4，发电厂的输出电流为I1；若变压器的匝数n2＝n3，则下列关系式正确的是(　　) A．U1∶U4＝n1∶n4　 B．U1∶U4＝n4∶n1 C．I1∶I4＝n1∶n4　 D．I1∶I4＝n4∶n1 √ 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 D　[由变压器的原副线圈的电压关系可知＝，＝，其中n2＝n3，U2>U3，可得U1∶U4>n1∶n4，选项A、B错误；由变压器的原副线圈的电流关系可知＝，＝，其中n2＝n3，I2＝I3，可得I1∶I4＝n4∶n1，选项C错误，D正确。故选D。] 突破点二 课后限时练 突破点一 突破点三 第12课时　直流电路与交流电路 $