专题17 直流电路与交流电路 专项训练 -备战2027年高考物理高分突破系列

**基本信息** 以闭合电路欧姆定律为核心，通过模型建构与多情境拓展，系统整合直流与交流电路知识，突出能量守恒思想在电路分析中的科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |典例剖析|2个（直流/交流）|电路动态分析、变压器规律应用|从基本电路规律到实际应用模型| |深度探究|含4类探究|模型等效、物理思维提炼|概念生成→原理推导→拓展应用| |类题拓展|8道（情境/考向）|跨情境问题迁移方法|单电源→多电源、静态→动态等逻辑链条| |秘法提炼|1处总结|能量守恒为底层逻辑|欧姆定律与能量分配的内在联系| |巩固提升|8题（选择+解答）|综合应用与计算技巧|覆盖高频考点，强化模型应用能力|

专题17直流电路与交流电路 典例剖析1：直流电路 图甲为某声敏电阻的阻值R随声音强度L（单位：dB）变化关系的图像，某同学利用该声敏电阻制作了声音强度检测装置，其简化电路如图乙所示。电源电动势E=8 V，内阻r=2 Ω，电阻R1、R2中的一个是定值电阻，另一个是声敏电阻。已知定值电阻的阻值为10 Ω，电压表的量程为0～3 V，声音强度越大，电压表的示数也越大。下列说法正确的是（     ） A．电压表的示数与声音强度呈线性关系 B．为定值电阻，为声敏电阻 C．该电路能测量的最大声音强度为120 dB D．若换用阻值更小的定值电阻，则电路能测量的最大声音强度将变大 【答案】D 【详解】AB．声音强度越大，声敏电阻的阻值R越小，根据串联电路的分压原理，其分得的电压越小，而电压表的示数也越大，说明为定值电阻，为声敏电阻，根据闭合电路的欧姆定律 即 声敏电阻的阻值随声音强度L是非线性关系，故电压表的示数与声音强度L呈非线性关系，故AB错误； C．由 又 解得声敏电阻最小为 与图像甲对比得该电路能测量的最大声音强度约为104 dB，故C错误； D．由 得 换用阻值小的定值，E、r一定，要使U最大仍达到3V，则声敏电阻的阻值变小，即能测量的最大声音强度将变大,故D正确。 故选D。 深度探究 探究1：模型建构 本题的核心物理模型是什么？ 【答案】电路的串联结构，闭合电路的欧姆定律。 探究2：物理思维 本题中，涉及到的核心物理思维是什么？ 【答案】等效转换思维，传感器思想。 探究3：拓展设问 设问1：电路中，通过电阻R1、R2的电流存在什么关系？ 【答案】大小相等。 设问2：从本题中的相关信息可以得出声敏电阻具有怎样的特点？ 【答案】声音强度越大，电阻阻值越小。 探究4：类题拓展 1．（情境拓展：宏观——微观）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。下列说法不正确的是（    ） A．比例系数 B．当该导线通有恒定的电流I时导线中自由电子定向移动的速率 C．比例系数k与导线中自由电子定向移动的速率v无关 D．金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等 【答案】A 【详解】B．一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为 电荷量 根据电流的定义有 解得 故B正确，不符合题意； AC．取长度为L的一段导体，则电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则 由，，，解得 故A错误，符合题意；C正确，不符合题意； D．金属中的自由电子定向移动的速率不变，电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等，故D正确，不符合题意。 故选A。 2．（情境拓展：单电源——多电源）某同学设计了一个加速度计，如图所示。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；滑动片M固定在滑块上，其下端与滑动变阻器R接触良好，且可在滑动变阻器两端PQ间无摩擦滑动；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于PQ的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。加速度计的灵敏度可以用电压表示数的变化量与加速度大小的变化量之比来衡量。为增大加速度计的灵敏度，下列措施可行的是（　　） A．换用大小不变，质量较小的滑块 B．换用原长不变，劲度系数较大的弹簧 C．换用PQ两端间的长度不变，总阻值较大的滑动变阻器 D．换用总阻值不变，PQ两端间的长度较小的滑动变阻器 【答案】D 【详解】A．当加速度计的加速度为时，设滑块偏离中点的位移为，单根弹簧劲度系数为，对滑块由牛顿第二定律有 解得 设滑动变阻器总长度为，两个电源总电动势为，滑块偏离中点时，电压表示数变化量满足 联立解得 因此灵敏度 换质量更小的滑块，减小，减小，灵敏度降低，A错误； B．换劲度系数更大的弹簧，k增大，减小，灵敏度降低，B错误； C．长度不变，换总阻值更大的滑动变阻器，总电阻会在推导中消去，电流随增大反比例减小，电压变化量不变，灵敏度不变，C错误； D．换长度更小的滑动变阻器，减小，增大，灵敏度提高，D正确。 故选D。 3．（情境拓展：不含容静态电路——含容动态电路）水平放置的平行板电容器C、定值电阻R0、滑动变阻器R、电源E和开关S等元件组成如图所示电路，闭合S待稳定后，电容器两极板间的带电油滴A恰好保持静止。不考虑空气阻力和浮力，下列说法正确的是（　　） A．当R接入电路中的阻值变大时，电容器将放电 B．当R接入电路中的阻值变小时，油滴A将向下运动 C．仅换用阻值更大的R0，油滴A将向下运动 D．仅换用阻值更小的R0，油滴A依旧可以保持悬浮状态 【答案】A 【详解】A．滑动变阻器R和定值电阻R0串联，所以当R接入电路中的阻值变大时，电路中的总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律 可知电路中的总电流变小，根据欧姆定律 电阻R0两端的电压变小，电容器与电阻R0并联，所以电容器两端的电压减小，根据 可知电容器所带电荷量会减少，电容器会放电，故A正确； B．同理，当R接入电路中的阻值变小时，电路中总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律 可知电路中的总电流变大，根据欧姆定律 电阻R0两端的电压变大，电容器与电阻R0并联，所以电容器两端的电压变大，根据 可知，电容器两极板间的电场强度变大，因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡，当电场强度增大后，根据 可知油滴受到的电场力增大，所以油滴向上运动，B错误； C．仅换用阻值更大的R0，电路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律 可知电路中的总电流变小，根据闭合电路欧姆定律 电阻R0两端的电压变大，电容器与电阻R0并联，所以电容器两端的电压变大，根据 可知，电容器两极板间的电场强度变大，因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡，当电场强度增大后，根据 可知油滴受到的电场力增大，所以油滴向上运动，C错误； D．仅换用阻值更小的R0，电路中总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律 可知电路中的总电流变大，根据闭合电路欧姆定律 电阻R0两端的电压变小，电容器与电阻R0并联，所以电容器两端的电压变小，根据 可知，电容器两极板间的电场强度变小，因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡，当电场强度变小后，根据 可知油滴受到的电场力变小，所以油滴向下运动，D错误。 故选A。 4．（考向拓展：电路故障问题）“测量小灯泡的伏安特性曲线”的电路如图所示。闭合开关后发现移动滑动变阻器的滑片时，电压表的示数不断变化而电流表的示数总显示为零。若小灯泡和电流表均完好，电路仅有一处故障，则该故障可能是（　　） A．小灯泡短路 B．导线④断路 C．导线③断路 D．导线①断路 【答案】B 【详解】A．若小灯泡短路，电压表也会由于被短路无示数，而电流表会有示数（不是零），故A错误； B．若导线④断路，电压表与电流表串联后与滑动变阻器的一部分并联，所以当移动滑动变阻器的滑片时，电压表的示数会不断变化而电流表的示数总显示为零，故B正确； C．若导线③断路，会导致整个测量电路断开，所以电流表和电压表都无示数，故C错误； D．若导线①断路，电压表与小灯泡并联后与电流表与滑动变阻器串联在电路中，所以移动滑动变阻器的滑片时，电流表示数不断变化，故D错误。 故选B。 典例剖析2：交流电路 如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入的交流电压可视为不变，变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户，定值电阻表示输电线的电阻，变阻器表示用户用电器的总电阻。若变压器为理想变压器，电表为理想电表，当接入电路的家用电器个数增加时（相当于滑动变阻器滑片下移）（　　） A．示数变大 B．上的功率变小 C．示数变大 D．示数变小 【答案】C 【详解】AD．变压器输入的交流电压可视为不变，即电压表示数不变，根据电压匝数关系有 可知，变压器副线圈输出电压不变，接入电路的家用电器个数增加时，滑动变阻器接入电阻R减小，副线圈电流增大，即示数变大，定值电阻承担电压增大，则示数变小，故AD错误； C．根据电流匝数关系有 结合上述可知，副线圈电流增大，则原线圈电流也增大，即示数变大，故C正确； B．结合上述可知，副线圈电流增大，根据 可知，上的功率变大，故B错误。 故选C。 深度探究 探究1：模型等效 本题中涉及到哪些经典物理模型？ 【答案】理想变压器、交变电流、闭合电路欧姆定律、串并联电路结构等等。 探究2：拓展设问 设问1：电压表示数怎么变化？ 【答案】理想变压器原线圈的输入电压由电源决定，因此，当负载发生变化的时候，电压表示数不变。 设问2：在题设条件下，该电路电源的输出总功率会怎么变化？ 【答案】接入电路的家用电器个数增加时，滑动变阻器接入电阻R减小，副线圈电流增大，原线圈的总电流也随之变大，故电路的总功率增大，即电源的输出总功率增大。 设问3：本题中，当接入电路中的总电阻变化时，变压器原、副线圈中的电流之比是否发生变化？ 【答案】不会，电流比始终等于变压器原、副线圈的匝数反比。 探究3：类题拓展 1．（情境拓展：改变波形）A、B是两个完全相同的电热器，A通以甲图所示的方波交变电流，B通以乙图所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比等于（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设电热器的电阻为，交变电流的周期为。对于甲图所示的方波交变电流，根据有效值的定义，在一个周期内产生的热量等于直流电在同样时间内产生的热量。设其有效电流为，则有 解得 电功率 对于乙图所示的正弦交变电流，其峰值为，有效值 电功率 两电热器的电功率之比 故选A。 2．（情境拓展：远距离送电）如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示，则当用户增多，处于用电高峰期时，下列说法正确的是（　　） A．变大 B．增大 C．变大 D．变小 【答案】B 【详解】A. 根据 可知，不变，选项A错误； B. 当用户增多，处于用电高峰期时，降压变压器次级消耗的功率变大，导致输入功率变大，则导线上的电流变大，则 增大，选项B正确； C. 根据 可知U3减小，则降压变压器次级电压变小，选项C错误；     D. 用户消耗的功率变大，导线上功率损失变大，则升压变压器输入功率变大，因U1不变，则变压器变大，选项D错误。 故选B。 3．（考向拓展：交流电中的电感与电容）如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感器L、电容器C串联，然后再并联到、的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同。若保持交流电的电压不变，将交变电流的频率增大到，则发生的现象是（　　） A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．a亮度不变，b变亮，c变暗 D．a亮度不变，b变暗，c变亮 【答案】D 【详解】当交变电流的频率变大时，电感器的感抗变大，电容器的容抗变小，因此b变暗，c变亮；电阻在不同频率的交流电路中起相同的作用，则a亮度不变。 故选D。 秘法提炼 1.基本思想 电路的基本规律有很多（闭合电路欧姆定律、电阻定律、焦耳定律等），其中解题最关键的是闭合电路欧姆定律，结合串并联电路特点、能量观点及动能关系进行求解，其最底层的逻辑是电源能量根据电路结构进行有规律的分配，欧姆定律其实是能量分配原则的表现，体现了能量守恒思想。 2.经典模型 直流电路和交流电路的问题中，涉及到的经典模型，主要有： （1） 动态电路问题； （2） 以电路为基础的传感器问题； （3） 含电容电路问题； （4） 交变电流“四值”的应用； （5） 交变电流与变压器结合类问题； 3.考查形式 从近几年全国各地的高考试题来看，直流电路和交流电路问题的主要考查形式以选择题为主，此外，直流电路部分还会在实验题之中出现。 实际考查之中，常结合生活、生产中常见的物理情境，如加速度计、电子秤、高温警报器、酒精检测器等。 专题巩固提升 一、单选题 1．如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是（    ）    A． B． C． D． 【答案】A 【详解】四个完全相同的灯泡，、串联电流相同，、亮度相同；与、并联，并联两支路两端电压相同，故两端电压等于、各自两端电压之和，故比、都亮；在干路上，电流大小等于两支路电流之和，故流过电流最大，亮度最高。 故选A。 2．如图，电阻的阻值为，电流表为理想电表，两个电池组完全相同。若将、端分别接入、端，电流表示数为；若将、端分别接入、端，电流表示数为。则单个电池组的电动势和内阻分别为（     ） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】设单个电池组的电动势为，内阻为，根据闭合电路欧姆定律分两种情况列方程求解： a、b接d、e时：只有单个电池接入电路，根据闭合电路欧姆定律： a、c接d、e时：两个电池串联，总电动势为，总内阻为，同理得： 联立解得：， 故选A。 3．如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为和是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（　　） A．闭合瞬间，与同时亮起 B．闭合后，亮起后亮度不变 C．稳定后，与亮度一样 D．稳定后，电容器的电荷量是 【答案】C 【详解】A．闭合开关瞬间，电容器C相当于通路，线圈L相当于断路，所以瞬间亮起，逐渐变亮，A错误； B．闭合开关后，电容器充电，充电完成后相当于断路，所以亮一下后熄灭，B错误； C．稳定后，电容器相当于断路，线圈相当于短路，所以、串联，所以一样亮，C正确； D．稳定后，电容器与并联，两端电压等于两端电压，由于线圈电阻和电源内阻忽略不计，且、串联，两端电压为，根据，可得电容器的电荷量等于，D错误。 故选C。 4．研究表明，光照强度对养殖业很重要，如图所示是利用光敏电阻R（其阻值随光照强度增大而减小）监测光照强度的电原理图，理想变压器的初级线圈接有输出电压有效值U0恒定不变的交变电源，次级线圈接有光敏电阻R和灯泡L。图中电表均为理想交流电表，若光照强度增大，则（　　） A．电流表的示数减小 B．电压表V2的示数减小 C．灯泡L变亮 D．电源输出功率减小 【答案】C 【详解】AB．理想变压器原线圈输入电压恒定，原副线圈匝数比不变，根据变压器电压关系可得副线圈两端电压恒定，因此电压表V2示数不变。 光照强度增大时，光敏电阻R阻值减小，副线圈总电阻减小，而副线圈电压​不变，根据欧姆定律可知副线圈电流增大，根据理想变压器电流关系可得原线圈电流也增大，因此电流表的示数增大，故AB错误； C．灯泡的功率为，不变，增大，因此灯泡功率增大，灯泡变亮，故C正确； D．电源输出功率，不变，增大，因此电源输出功率增大，故D错误。 故选C。 5．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为（），原线圈串联一个定值电阻后接在正弦式交流电源上，电源内阻忽略不计。副线圈回路中接有定值电阻（）与滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器滑片自上而下滑动时，下列说法正确的是（     ） A．若电压表V与电流表A示数分别为U和I，则 B．若电压表V与电流表A示数变化量分别为和，则 C．电源的输出功率先增大后减小 D．副线圈的输出功率先增大后减小 【答案】B 【详解】设电源电动势有效值为，原线圈两端电压为、电流为，副线圈两端电压为、电流为，则 ， A. 电压表测副线圈电压 ，电流表测原线圈电流 。由 ，得 ，故A错误； B. 对原线圈回路由闭合电路欧姆定律：，则 ，又 ，所以 ，故B正确； C. 电源输出功率 ，滑片自上而下滑动时先增大后减小，先减小后增大，不会先增大后减小，故C错误； D. 根据等效电源法，将原线圈回路等效到副线圈，等效电动势为 ，等效内阻为 。副线圈输出功率 ，当 时最大。因 ，（），先增大后减小，故 随先减小后增大，不是先增大后减小，故D错误。 故选B。 【点睛】等效电源法：将变压器原线圈侧的电源和内阻等效到副线圈侧。推导核心在于保持副线圈电压和电流的约束关系不变，即利用，整理成的形式，此时即可看作副线圈两端接了一个电动势为、内阻为的等效电源。 6．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度，匝数为匝的矩形线圈，长×宽，以线圈长边的三分之二处、垂直于磁场方向的直线为轴匀速转动，转动频率，转轴位置恰好处于磁场边界（线圈进磁场时边界处无磁场，出磁场时边界处有磁场），转动的线圈通过电刷向外供电，从图示位置开始计时，不计线圈及导线的电阻，关于线圈输出的交流电压随时间变化规律，下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】线圈面积大的一侧在磁场中转动时，产生最大电动势 线圈面积小的一侧在磁场中转动时，产生最大电动势 线圈每经过一次磁场边界时，电动势方向不变，最大值加倍或减半，交流电的周期 故选C。 二、解答题 7．在磁感应强度的匀强磁场中有一矩形线圈，相关数据如下：匝数N=10匝，面积，电阻。线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，通过电刷与一理想变压器原线圈相接，变压器原、副线圈匝数比为。副线圈两端的交流电压表读数为36V、接入电灯电阻。求： (1)矩形线圈转动产生的电流有效值； (2)矩形线圈匀速转动的角速度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）因为电压表读数为36V，电灯电阻为，所以电灯的电流为 设原线圈的电流为I1，有   解得   由题意可知矩形线圈转动产生的电流有效值为2A。 （2）设原线圈的电压为U1，则有 解得 根据闭合电路欧姆定律得其电动势为 所以矩形线圈产生的电动势的有效值为20V；线圈产生的电动势最大值为 又因为   解得 8．电能从发电厂送到用户，要用升压变压器升压后向远距离送电，在接近用户的地点再用降压变压器把电压降为用户所需电压。模拟电能输送过程，输电电路图如图所示。发电机的输出功率P1=100kW，输出电压U1=250V，两根输电线的总电阻R=10Ω，用户端电压U4=220V，输电效率（用户得到的功率与发电机输出的功率之比）η=96%。升压变压器和降压变压器均为理想变压器。 (1)求升压变压器输入的电流I1； (2)求降压变压器原、副线圈匝数比n3：n4； (3)用户增加用电设备从而提高用电功率，若发电机通过调整工作状态使输出电压U1不变而增大其输出功率来满足用户需求，试分析此时是否提高了输电效率，并简要说明理由。 【答案】(1)400A (2) (3)否，见解析 【详解】（1）根据发电机输出功率公式 代入数据解得 （2）输电线上损失的功率 由 可得输电线电流 升压变压器副线圈两端电压 降压变压器原线圈两端电压 根据变压器电压比公式 解得 （3）输电效率降低。理由如下：发电机输出电压不变，升压变压器匝数比不变，则升压变压器输出电压不变。当发电机输出功率增大时，由 可知输电线电流增大。输电效率 由于和不变，增大，导致增大，故输电效率降低 试卷第16页，共17页 试卷第17页，共17页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题17直流电路与交流电路 典例剖析1：直流电路 图甲为某声敏电阻的阻值R随声音强度L（单位：dB）变化关系的图像，某同学利用该声敏电阻制作了声音强度检测装置，其简化电路如图乙所示。电源电动势E=8 V，内阻r=2 Ω，电阻R1、R2中的一个是定值电阻，另一个是声敏电阻。已知定值电阻的阻值为10 Ω，电压表的量程为0～3 V，声音强度越大，电压表的示数也越大。下列说法正确的是（     ） A．电压表的示数与声音强度呈线性关系 B．为定值电阻，为声敏电阻 C．该电路能测量的最大声音强度为120 dB D．若换用阻值更小的定值电阻，则电路能测量的最大声音强度将变大 深度探究 探究1：模型建构 本题的核心物理模型是什么？ 探究2：物理思维 本题中，涉及到的核心物理思维是什么？ 探究3：拓展设问 设问1：电路中，通过电阻R1、R2的电流存在什么关系？ 设问2：从本题中的相关信息可以得出声敏电阻具有怎样的特点？ 探究4：类题拓展 1．（情境拓展：宏观——微观）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。下列说法不正确的是（    ） A．比例系数 B．当该导线通有恒定的电流I时导线中自由电子定向移动的速率 C．比例系数k与导线中自由电子定向移动的速率v无关 D．金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等 2．（情境拓展：单电源——多电源）某同学设计了一个加速度计，如图所示。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；滑动片M固定在滑块上，其下端与滑动变阻器R接触良好，且可在滑动变阻器两端PQ间无摩擦滑动；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于PQ的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。加速度计的灵敏度可以用电压表示数的变化量与加速度大小的变化量之比来衡量。为增大加速度计的灵敏度，下列措施可行的是（　　） A．换用大小不变，质量较小的滑块 B．换用原长不变，劲度系数较大的弹簧 C．换用PQ两端间的长度不变，总阻值较大的滑动变阻器 D．换用总阻值不变，PQ两端间的长度较小的滑动变阻器 3．（情境拓展：不含容静态电路——含容动态电路）水平放置的平行板电容器C、定值电阻R0、滑动变阻器R、电源E和开关S等元件组成如图所示电路，闭合S待稳定后，电容器两极板间的带电油滴A恰好保持静止。不考虑空气阻力和浮力，下列说法正确的是（　　） A．当R接入电路中的阻值变大时，电容器将放电 B．当R接入电路中的阻值变小时，油滴A将向下运动 C．仅换用阻值更大的R0，油滴A将向下运动 D．仅换用阻值更小的R0，油滴A依旧可以保持悬浮状态 4．（考向拓展：电路故障问题）“测量小灯泡的伏安特性曲线”的电路如图所示。闭合开关后发现移动滑动变阻器的滑片时，电压表的示数不断变化而电流表的示数总显示为零。若小灯泡和电流表均完好，电路仅有一处故障，则该故障可能是（　　） A．小灯泡短路 B．导线④断路 C．导线③断路 D．导线①断路 典例剖析2：交流电路 如图所示为模拟街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器输入的交流电压可视为不变，变压器输出的低压交流电通过输电线输送给用户，定值电阻表示输电线的电阻，变阻器表示用户用电器的总电阻。若变压器为理想变压器，电表为理想电表，当接入电路的家用电器个数增加时（相当于滑动变阻器滑片下移）（　　） A．示数变大 B．上的功率变小 C．示数变大 D．示数变小 深度探究 探究1：模型等效 本题中涉及到哪些经典物理模型？ 探究2：拓展设问 设问1：电压表示数怎么变化？ 设问2：在题设条件下，该电路电源的输出总功率会怎么变化？ 设问3：本题中，当接入电路中的总电阻变化时，变压器原、副线圈中的电流之比是否发生变化？ 探究3：类题拓展 1．（情境拓展：改变波形）A、B是两个完全相同的电热器，A通以甲图所示的方波交变电流，B通以乙图所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比等于（     ） A． B． C． D． 2．（情境拓展：远距离送电）如图所示是远距离输电的示意图，变压器均为理想变压器，发电机的输出电压恒定，输电线上损耗的功率为，变压器原副线圈的电压以及电流用图中的量表示，则当用户增多，处于用电高峰期时，下列说法正确的是（　　） A．变大 B．增大 C．变大 D．变小 3．（考向拓展：交流电中的电感与电容）如图所示，电路中完全相同的三只灯泡a、b、c分别与电阻R、电感器L、电容器C串联，然后再并联到、的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同。若保持交流电的电压不变，将交变电流的频率增大到，则发生的现象是（　　） A．三灯亮度不变 B．三灯均变亮 C．a亮度不变，b变亮，c变暗 D．a亮度不变，b变暗，c变亮 秘法提炼 1.基本思想 电路的基本规律有很多（闭合电路欧姆定律、电阻定律、焦耳定律等），其中解题最关键的是闭合电路欧姆定律，结合串并联电路特点、能量观点及动能关系进行求解，其最底层的逻辑是电源能量根据电路结构进行有规律的分配，欧姆定律其实是能量分配原则的表现，体现了能量守恒思想。 2.经典模型 直流电路和交流电路的问题中，涉及到的经典模型，主要有： （1） 动态电路问题； （2） 以电路为基础的传感器问题； （3） 含电容电路问题； （4） 交变电流“四值”的应用； （5） 交变电流与变压器结合类问题； 3.考查形式 从近几年全国各地的高考试题来看，直流电路和交流电路问题的主要考查形式以选择题为主，此外，直流电路部分还会在实验题之中出现。 实际考查之中，常结合生活、生产中常见的物理情境，如加速度计、电子秤、高温警报器、酒精检测器等。 专题巩固提升 一、单选题 1．如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是（    ）    A． B． C． D． 2．如图，电阻的阻值为，电流表为理想电表，两个电池组完全相同。若将、端分别接入、端，电流表示数为；若将、端分别接入、端，电流表示数为。则单个电池组的电动势和内阻分别为（     ） A．， B．， C．， D．， 3．如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为和是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（　　） A．闭合瞬间，与同时亮起 B．闭合后，亮起后亮度不变 C．稳定后，与亮度一样 D．稳定后，电容器的电荷量是 4．研究表明，光照强度对养殖业很重要，如图所示是利用光敏电阻R（其阻值随光照强度增大而减小）监测光照强度的电原理图，理想变压器的初级线圈接有输出电压有效值U0恒定不变的交变电源，次级线圈接有光敏电阻R和灯泡L。图中电表均为理想交流电表，若光照强度增大，则（　　） A．电流表的示数减小 B．电压表V2的示数减小 C．灯泡L变亮 D．电源输出功率减小 5．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为（），原线圈串联一个定值电阻后接在正弦式交流电源上，电源内阻忽略不计。副线圈回路中接有定值电阻（）与滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器滑片自上而下滑动时，下列说法正确的是（     ） A．若电压表V与电流表A示数分别为U和I，则 B．若电压表V与电流表A示数变化量分别为和，则 C．电源的输出功率先增大后减小 D．副线圈的输出功率先增大后减小 6．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度，匝数为匝的矩形线圈，长×宽，以线圈长边的三分之二处、垂直于磁场方向的直线为轴匀速转动，转动频率，转轴位置恰好处于磁场边界（线圈进磁场时边界处无磁场，出磁场时边界处有磁场），转动的线圈通过电刷向外供电，从图示位置开始计时，不计线圈及导线的电阻，关于线圈输出的交流电压随时间变化规律，下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 二、解答题 7．在磁感应强度的匀强磁场中有一矩形线圈，相关数据如下：匝数N=10匝，面积，电阻。线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，通过电刷与一理想变压器原线圈相接，变压器原、副线圈匝数比为。副线圈两端的交流电压表读数为36V、接入电灯电阻。求： (1)矩形线圈转动产生的电流有效值； (2)矩形线圈匀速转动的角速度。 8．电能从发电厂送到用户，要用升压变压器升压后向远距离送电，在接近用户的地点再用降压变压器把电压降为用户所需电压。模拟电能输送过程，输电电路图如图所示。发电机的输出功率P1=100kW，输出电压U1=250V，两根输电线的总电阻R=10Ω，用户端电压U4=220V，输电效率（用户得到的功率与发电机输出的功率之比）η=96%。升压变压器和降压变压器均为理想变压器。 (1)求升压变压器输入的电流I1； (2)求降压变压器原、副线圈匝数比n3：n4； (3)用户增加用电设备从而提高用电功率，若发电机通过调整工作状态使输出电压U1不变而增大其输出功率来满足用户需求，试分析此时是否提高了输电效率，并简要说明理由。 试卷第16页，共17页 试卷第17页，共17页 学科网（北京）股份有限公司 $