第1编 专题4 电路与电磁感应 第9讲 恒定电流和交变电流（课件PPT）-【满分思维】2026年高考二轮专题复习·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“恒定电流和交变电流”专题，依据高考评价体系梳理了直流电路动态分析、功率计算、交变电流“四值”、变压器及远距离输电等核心考查维度，通过2024广西卷、2025四川南充检测等真题及模拟题，明确动态分析、变压器计算等高频考点权重，归纳程序法、“串反并同”等常考题型解题思路。 课件亮点在于“考点拆解+真题精析+素养提升”的备考策略，如用“串反并同”结论法突破闭合电路动态分析题，结合等效电源法培养科学思维中的模型建构能力，设置“四值”应用易错点分析，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准定位学生薄弱环节，实现高效复习教学。

第9讲　恒定电流和交变电流 贯通•知识脉络 研学•核心考点 目录索引 微专题4 贯通•知识脉络 研学•核心考点 考点一　直流电路的分析与计算 方法2:结论法——“串反并同” 命题角度1闭合电路的动态分析 方法1:程序法 最常规的方法 电源内阻不为零 最直接的方法 考点一 考点二 方法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。 适用于变阻器限流接法 考点一 考点二 例1　(2025四川南充检测)二氧化锡传感器的电阻随着一氧化碳的浓度增大而减小,将其接入如图所示的电路中,可以测量汽车尾气一氧化碳的浓度是否超标。当一氧化碳浓度增大时,电压表V和电流表A示数的变化情况可能为(　　) A.V示数变小,A示数变小 B.V示数变大,A示数变大 C.V示数变化量与A示数变化量之比变小 D.V示数变化量与A示数变化量之比变大 B 考点一 考点二 解析 当一氧化碳浓度增大时,二氧化锡传感器的电阻减小,由闭合电路欧姆定律知,电路中电流变大,则A示数变大;由欧姆定律知R的电压变大,则电压表V变大,A错误,B正确。V示数变化量与A示数变化量之比等于R的阻值,故比值不变,C、D错误。 考点一 考点二 例2　如图所示,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S,电压表V1的示数为U1,电流表A1的示数为I1,将滑动变阻器的滑动片从中点向上滑动一段距离,电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,电阻R1、R2、R3的电功率分别为P1、P2、P3,电流表A1示数变化量的绝对值为ΔI1。已知图中电表均可视为理想电表,下列说法正确的是(　　) A.P1、P2、P3均减小 B.ΔU2小于ΔU3 C.减小 D.大于 B 考点一 考点二 解析 滑动片向上滑动时,R4的值变大,外电路的总电阻增大,故回路的总电流I1=减小,又U2=E-I1(r+R1),故U2增大,流经R2的电流IR2=增大, I1=IR2+I2,故I2减小,P=I2R,因此P1、P3均减小,P2增大,A项错误; U2=U3+UR3,U2增大,I2减小,故UR3减小,因此U3增大,ΔU2=ΔU3-ΔUR3(ΔUR3为R3两端电压变化量的绝对值),ΔU2小于ΔU3,B项正确;因为外电路总电阻增大,故=R外增大,C项错误;U1=E-I1r,U2=E-I1(r+R1),所以=r,=r+R1,D项错误。 考点一 考点二 命题角度2直流电路的分析与计算 例3　(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,滑动片从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片的滑动距离x的变化关系如图乙所示,则导体L1、L2的电阻率之比约为(　　) A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3 甲 乙 B 考点一 考点二 解析 根据电阻定律得ΔR=ρ,根据欧姆定律得ΔU=IΔR,整理可得ρ=,结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比为,选项B正确。 考点一 考点二 例4　(2025广东惠州模拟)阻值相等的四个电阻R、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1,闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为 (　　) A. B. C. D. C 考点一 考点二 解析 根据闭合电路欧姆定律,开关S断开时,电容器的电压U1=R×E,且Q1=CU1,S闭合时电容器的电压变为U2=R=E,且Q2=CU2,故,故选C。 考点一 考点二 考点一 考点二 命题角度3直流电路的最大功率 1.当R一定时,由P=I2R知,I越大,P越大。 2.当r一定、R变化时,P出随R的变化情况可通过下面两个图像进行分析。 类型 P出-R图像 P出-I图像 公式 P出=R P出=EI-I2r 图像 考点一 考点二 特例 短路:I=,P出=0 断路:I=0,P出=0 当R=r时,P出最大,P出= 短路:I=,P出=0 断路:I=0,P出=0 当I=时,P出最大,P出= 考点一 考点二 例5　太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。某太阳能电池在特定光照下工作电流I随路端电压U变化的图线如图中曲线①所示,输出功率P随路端电压U的变化图线如图中曲线②所示。图中给出了该太阳能电池断路电压U0和短路电流I0。当路端电压为U1时,工作电流为I1,且恰达到最大输出功率P1,则此时该太阳能电池的内阻为 (　　) A. B. C. D. C 考点一 考点二 解析 根据题意可知,该太阳能电池的电动势为U0,路端电压为U1时,该太阳能电池的总功率为P总=U0I1,该太阳能电池内阻的功率为P内=P总-P1,又P内=r,P1=U1I1,联立可得r=,故选C。 考点一 考点二 例6　(多选)(2025东北三省三校模拟)如图所示,电源电动势E=9 V,内阻r=6 Ω,电阻R1=4 Ω,R2=8 Ω,R4=3 Ω,R3是可变电阻,电容器电容C=4 μF,a、b分别为电容器上下两个极板,G为灵敏电流表。初始时开关S1闭合、S2断开,电路稳定,现将开关S2也闭合直至电路再次稳定,则下列说法正确的是 ( 　　) A.开关S1闭合、S2断开,电路稳定时电容器b极板带正电 B.S2闭合后,调节R3使得上下两极板电势相等,此时 R3=1.5 Ω C.若R3=1 Ω,则S2闭合前后电路稳定时电源的输出功 率相等 D.若R3=1 Ω,则在整个过程中流过电流表的电荷量为1.7×10-5 C BCD　 考点一 考点二 解析 开关S1闭合,S2断开,由图像可知电容器b极板与电源负极相连,故b极板带负电,A错误;电容器上下两极板电势相等,则R1、R3两端电压相等,设R1、R2所在支路电压为U,则有R1=R3,代入题中数据解得R3=1.5 Ω,B正确;未闭合S2前,外电路电阻R外1=R1+R2=12 Ω,此时电源输出功率P1=R外1=3 W,若R3=1 Ω,闭合S2后,外电路电阻R外2= =3 Ω,此时电源输出功率P2=R外2=3 W,则有P1=P2,C正确;未闭合S2前,电容器两端电压Uab1=R2=4 V,若R3=1 Ω,闭合S2后,电源路端 考点一 考点二 电压U0=R外2=3 V,则电容器两端电压Uab2=R1-R3=- V,则在整个过程中流过电流表的电荷量为ΔQ=C(Uab1-Uab2)=4×10-6× C=1.7×10-5 C,D正确。 考点一 考点二 考点二　交变电流及变压器问题的分析与计算 命题角度1交变电流“四值”及应用 考点一 考点二 考点一 考点二 考点一 考点二 例7　(2025广东茂名模拟)图甲为某地的发电风车,图乙为风车简化的发电模型,风车扇叶带动内部铜质线圈绕垂直于磁场的水平转轴OO'顺时针匀速转动产生交变电流,图丙为风车转动的角速度为ω时线圈输出电流i与时间t的关系,下列说法正确的是(　　) A.线圈输出电流的有效值是Im B.当线圈转到竖直位置时电流表的 示数为Im C.当线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为D→C→B→A D.若风车转动的角速度变为2ω,则线圈输出最大电流为2Im D　 考点一 考点二 解析 根据正弦式交变电流最大值与有效值的关系可知有效值I=,A错误;当线圈转到竖直位置时,电动势最大,电流最大,但电流表测量的是电流的有效值,B错误;根据右手定则可知,线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为A→B→C→D,C错误;由图丙可知,线圈感应电流的表达式为i=Imcos ωt,则线圈的感应电动势e=ImRcos ωt,且em=ImR=2BLv,其中L为AB的长度,v为线圈外侧转动的线速度。若风车转动的角速度由ω变为2ω,则此时线圈的感应电动势e'=2BL(2v)cos 2ωt,即Im'==2Im,故当风车转动的角速度变为2ω时,线圈输出最大电流为2Im,D正确。 考点一 考点二 考教衔接 真题 图示 (2024北京卷) (2024河北卷) 考点一 考点二 衔接 教材 人教选择性必修第二册P68图3-2 关键 点拨 从交变电流图像中获取有效信息是解题关键。波形最高点对应的纵坐标值为峰值,相邻的两个相同相位点(如波峰到波峰)的时间间隔为周期,由周期可求解角速度 考点一 考点二 命题角度2理想变压器的分析与计算 1.三个基本关系 (1)P入=P出 (2) (3) 2.三个决定关系 (1)副线圈输出的功率决定原线圈输入的功率; (2)副线圈电流的变化决定原线圈电流的变化; (3)在匝数比一定的情况下,原线圈两端的电压决定副线圈两端的电压。 考点一 考点二 例8　(2025福建卷)如图甲所示,交变电流变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,输入电压随时间变化的u-t图像如图乙所示,定值电阻 R1的阻值为R2的2倍,则(　　) A.副线圈交变电流的周期为0.25 s B.电压表示数为12 V C.副线圈干路电流为流过R1电流的2倍 D.原、副线圈功率之比为4∶1 甲 乙 B 考点一 考点二 解析 此题考查变压器问题。 由图可知T=0.25 s-0.1 s=0.15 s,解得T=0.2 s,A错误;电压表示数为有效值,设为U2,根据题意U1==48 V,而=4,解得U2==12 V,B正确;由并联电路电流与电压的关系可知U2=IR1R1=IR2R2,且R1=2R2,则IR2=2IR1,I2=IR1+IR2=3IR1,故副线圈干路电流为流过R1电流的3倍,C错误;根据变压器的原理可知,原、副线圈功率相同,即P1=P2,功率之比为1∶1,D错误。 考点一 考点二 命题角度3远距离输电问题 1.理清三个回路 考点一 考点二 2.抓住两个联系 (1)理想的升压变压器中线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是,P1=P2。 (2)理想的降压变压器中线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是,P3=P4。 3.掌握一个守恒 能量守恒关系:P1=P损+P3。 考点一 考点二 例9　(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 AC 考点一 考点二 解析 用户量增大,I4增大,由,则I3增大,Pr=r也增大,故A正确;用户量增大,U3=U2-U损=U2-I3r,U2不变,U损增大,则U3减小,由,U4也减小,故B错误;n2增大,U2也增大,I2反而要减小,则U损=I2r=I3r要减小,则U3增大,U4也增大,故C正确;n2增大,U4增大,P出=也增大,则P入也增大,故D错误。 考点一 考点二 规律总结 输电线路功率损失的四种计算方法 P损=P1-P4 P1为输送的功率,P4为用户得到的功率 P损=R线 I线为输电线路上的电流,R线为输电线路电阻 P损= ΔU为输电线路上损失的电压,不要与U2、U3相混 P损=ΔUI线 考点一 考点二 例10　(多选)(2025山东日照一模)某风力发电机的原理如图所示,发电机的线圈固定,磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动,磁体间的磁场为匀强磁场,磁感应强度的大小为0.2 T,线圈的匝数为100、面积为0.5 m2,不计线圈的电阻,磁体转动的角速度为45 rad/s。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电,升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶8,输电线总电阻为8 Ω,输电线上损失的功率为5 kW,在用户端用降压变压器把电压降为220 V。假设两个变压器均是理想变压器,下列说法正确的是(　　) A.当磁场方向与线圈平行时,感应电动势为零 B.发电机输出电压的有效值为450 V C.输电线上的电流为25 A D.降压变压器原、副线圈的匝数比为170∶11 BD 考点一 考点二 解析 当磁场方向与线圈平行时,线圈切割磁感线最快(垂直切割),此时感应电动势最大,故A错误;发电机输出电压的最大值为Em=NBSω=450 V,发电机输出电压的有效值为U1==450 V,故B正确;输电线上损失的功率为ΔP=R,代入数据,解得I线=25 A,故C错误;根据可知,升压变压器的输出电压为U2=3 600 V,输电线上损失的电压为ΔU=I线R=200 V,则减压变压器的输入电压为U3=U2-ΔU=3 400 V,根据,解得降压变压器原、副线圈的匝数比为,故D正确。 考点一 考点二 微专题4 题型概述 微专题4　等效电源法、等效电阻法的应用 一、等效电源法 电源的输出功率与负载的关系如图所示,P出随R的增大先增大后减小,当R=r时达到最大,Pm=。P出<Pm时,一个P出对应两个阻值R1和R2,且R1R2=r2。求变化电阻的功率的最大值时可以利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻。 二、等效电阻法 等效电阻法是指在含有理想变压器的电路中,当副线圈接纯电阻元件时,可以把理想变压器(含与副线圈串联的所有元件)当成一个电阻来处理。设原、副线圈匝数比为k=,原线圈输入电压为U1,副线圈输出电压为U2,原线圈中的电流为I1,副线圈中的电流为I2,副线圈负载总电阻为R副,则等效电阻为R等效==k2=k2R副。 考向分析 等效思维法在分析物理问题时经常用到,等效法是在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的、形象的物理对象、物理过程或物理现象替代实际的、陌生的、复杂的、抽象的物理对象、物理过程或物理现象的一种处理方法,解决问题时可达到事半功倍的效果。 典例探究 (2025湖南怀化模拟)如图甲所示,理想变压器原线圈连接定值电阻R0,副线圈连接滑动变阻器R,滑动变阻器最大阻值足够大,M、N端输入正弦式交变电流。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢向下滑动,记录理想电压表V的示数U1与理想电流表A的示数I1,描绘出U1-I1图像,如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值为9R0时,滑动变阻器消耗的功率达到最大,则下列说法正确的是(　　) A.定值电阻R0的阻值为10 Ω B.滑动变阻器消耗的最大功率为400 W C.理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=1∶3 D.交变电压的峰值为100 V C 解析 设交变电压的有效值为E,将定值电阻R0等效为交流电源的内阻,根据闭合电路欧姆定律有U1=E-I1R0,结合题图乙可知E=200 V,R0= Ω=20 Ω, A错误;根据E=,解得Em=200 V,D错误;将理想变压器与滑动变阻器整体等效为一个电阻,等效电阻Rx=R,滑动变阻器消耗的功率P=Rx=,当Rx=R0时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率Pm==500 W,由·9R0=R0,解得n1∶n2=1∶3,B错误,C正确。 考点一 考点二 拓展衍生 (多选)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为3∶1,在原线圈回路中接有定值电阻R1=900 Ω,副线圈回路中接有滑动变阻器R2,R2的最大阻值等于R1,原线圈一侧接交流电压u=Umsin 100πt (V)的正弦式交流电源,电流表和电压表均为理想交流电表,电源内阻忽略不计。滑动变阻器滑动片自上向下滑动时,下列说法正确的是(　　) A.副线圈中交变电流的频率为100 Hz B.当R2=100 Ω时,R2消耗的功率最大 C.电压表与电流表的示数变化量ΔU、ΔI满足=300 Ω D.R2消耗的功率一直减小 BC 解析 原、副线圈的频率相同,均为f= Hz=50 Hz,A错误;将原、副线圈和电阻R1以及交流电源等效为副线圈的电源,根据闭合电路欧姆定律有U2=E-I2r,由题意U1=-I1R1,又=3,=3,联立得U2=-I2,即等效电源的内阻为=100 Ω,则当R2=100 Ω时,R2消耗的功率最大,B正确;结合上述分析得==3·=300 Ω,C正确;由上述分析可知,滑动变阻器滑动片自上向下滑动时,阻值先接近100 Ω,再远离100 Ω,则R2消耗的功率先增大后减小,D错误。 考点一 考点二 R局I总=U内=I总rU外=E-U内确定U支、I支。 $