高考物理全国用二轮复习学案专题四 第1讲 Word版含答案Word格式文档下载.docx
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非正弦式交变电流的有效值必须根据电流的热效应,用等效的思想来求解。
计算交变电流的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值。
④平均值:
反映交变电流的某物理量在t时间内的平均大小,如平均电动势E=n。
(2)理想变压器的基本关系式
①功率关系:
P入=P出;
②电压关系:
=;
③电流关系:
=。
(3)远距离输电常用关系式(如图1所示)
图1
P1=P2,P3=P4,P2=P线+P3。
②输电导线上损耗的电功率:
P损=I线U损=IR线=R线。
备考策略
1.直流电路的分析与计算是高考的不常考点,一般考查串、并联电路、功率计算、动态过程分析等。
2.交流电路部分由于与工农业生产和日常生活紧密结合,在近几年的高考中考查的频率较高(2017年三个全国卷都没出考题,2018年出考题几率很大),重点考查交变电流的“四值”、变压器的有关知识。
题型一般以选择为主,有时也与电磁感应结合在计算题中进行考查,难度不大。
3.复习时要理解串、并联电路的特点,闭合电路欧姆定律的含义,交变电流的“四值”含义和变压器、远距离输电的原理。
4.必须夯实的“4个概念、4个公式及定律”
(1)电功、电热、交流电的有效值、峰值;
(2)电流的计算公式、电阻定律、焦耳定律、闭合电路欧姆定律。
5.必须领会的“2种物理思想和4种方法”
(1)等效思想、守恒思想。
(2)程序法、极限法、分析推理法、守恒法。
直流电路的计算及动态分析
【真题示例】(2016·
全国卷Ⅱ,17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图2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( )
图2
A.B.
C.D.
解析 S断开时等效电路如图甲所示。
甲
电容器两端电压为U1=×
R×
=E;
S闭合时等效电路如图乙所示。
乙
电容器两端电压为U2=×
R=E,
由Q=CU得==,故选项C正确。
答案 C
真题感悟
1.高考考查特点
该考点是高考中的冷考点,五年只考1次,命题点考查了电路的结构、串、并联特点、电容器电容的计算。
要熟练掌握串、并联电路电压与电阻关系,电容、电压、电荷量的关系。
2.解题的常见误区及提醒
(1)电路结构不会简化,电路的串、并联关系不清。
(2)串、并联电路中电压、电流、电阻、电功率关系混淆。
(3)电容器的连接方式不清、不明白含电容器的电路相当于断路。
预测1
电路的分析与计算
预测2
电路的动态分析
预测3
含电容电路的动态分析与计算
1.(2017·
河南平顶山模拟)某同学用如图3所示电路研究电流与电压关系,其中电表均为理想电表,定值电阻R=20Ω,通过滑动变阻器连接到电动势E=5V、内阻r=1Ω的电源上。
滑片移动到某位置时,电压表示数为2.5V,电流表示数为0.1A。
则滑动变阻器的总电阻和滑片P的位置在( )
图3
A.10Ω,正中间
B.10Ω,距b端的距离为滑动变阻器总长度的
C.15Ω,正中间
D.15Ω,距a端的距离为滑动变阻器总长度的
解析 R两端电压U1=I1R=0.1×
20V=2V,路端电压U端=2.5V+2V=4.5V,内电路中U内=Ir=E-U端=5V-4.5V=0.5V,则干路电流I=0.5A,通过滑动变阻器Pb部分的电流IPb=I-I1=0.5A-0.1A=0.4A,RPb==5Ω,RaP==5Ω,滑动变阻器总电阻R滑=10Ω,故滑片P在正中间。
答案 A
2.(多选)(2017·
南京市盐城市高三二联)如图4所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,若温度升高,则R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃电压的增加,当电铃电压达到一定值时,电铃会响。
下列说法正确的是( )
图4
A.要使报警的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势
B.要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势
C.要使报警的临界温度升高,可以把R2的滑片P适当向下移
D.要使报警的临界温度降低,可以把R2的滑片P适当向下移
解析 温度升高,热敏电阻R1的阻值急剧减小,因此若要使报警的临界温度升高,由闭合电路欧姆定律知,电铃电压需减小,达到临界电压电铃才会响,故需要减小电源的电动势,或把R2滑片P向上移动,选项A、C错误;
若要使报警的临界温度降低,由闭合电路欧姆定律知,电铃电压需增大,达到临界电压电铃才会响,故需增大电源的电动势或把R2滑片P向下移动可使电铃电压增大到一定值,电铃才会响,选项B、D正确。
答案 BD
3.(高考改编)如图5所示,电源的内阻不计,电动势为12V,R1=8Ω,R2=4Ω,电容C=40μF,则下列说法正确的是( )
图5
A.开关断开时,电容器不带电
B.将开关闭合,电容器充电
C.将开关闭合后,稳定时电容器的电荷量为4.8×
10-14C
D.若现开关处于闭合状态,将开关S断开,到再次稳定后,通过R1的总电荷量为3.2×
10-4C
解析 开关断开时,电容器两端电压不为零,电容器带电,A项错误;
将开关闭合,电容器两端电压变小,电容器放电,B项错误;
将开关闭合后,稳定时电容器的电荷量为Q=U·
C=4×
40×
10-6C=1.6×
10-4C,C项错误;
若开关
现处于闭合状态,将开关S断开,再次稳定后,通过R1的总电荷量ΔQ=|ΔU|·
C=(12-4)×
10-6C=3.2×
10-4C,D项正确。
答案 D
归纳总结
1.明确引起电路动态变化的原因
(1)滑动变阻器、热敏电阻或光敏电阻的阻值变化。
(2)某支路开关闭合或断开。
2.程序法分析直流电路的动态变化
R局I总=U内=I总rU外=E-U内确定U支、I支
3.确定电容器两端电压的方法
确定电容器与哪个电阻并联,此电阻两端的电压即为电容器两端电压。
交变电流的产生和描述
【真题示例】(多选)(2017·
天津理综,6)在匀强磁场中,一个100匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量随时间按图示6正弦规律变化。
设线圈总电阻为2Ω,则( )
图6
A.t=0时,线圈平面平行于磁感线
B.t=1s时,线圈中的电流改变方向
C.t=1.5s时,线圈中的感应电动势最大
D.一个周期内,线圈产生的热量为8π2J
解析 t=0时,磁通量为零,线圈平面平行于磁感线,故A正确;
每经过一次中性面(线圈平面垂直于磁感线,磁通量有最大值)电流的方向改变一次,t=1s时,磁通量为零,线圈平面平行于磁感线,故B错误;
t=1.5s时,磁通量有最大值,但磁通量的变化率为零,根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零,故C错误;
感应电动势最大值Em=NBSω=N·
Φm·
=4πV,有效值E==2πV,一个周期内线圈产生的热量Q=T=8π2J,故D正确。
答案 AD
该考点在全国卷中近几年为冷考点,2018年可能与变压器综合出题。
2.常见误区及临考提醒
(1)感应电动势产生及大小的计算,特别是切割类中的有效长度易错。
(2)对周期的理解和有效值的理解及计算易出错。
(3)正弦交流电的产生条件及瞬时值表达式不清楚。
(4)交变电流“四值”应用不清楚及图象信息把握不准。
交变电流中“有效值”的计算
交变电流“四值”的应用
交变电流的图象
唐山模拟)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动,通过导线给同一电阻R供电,如图7甲、乙所示。
其中甲图中OO′轴右侧有磁场,乙图中整个空间均有磁场,两磁场感应强度相同。
则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )
图7
A.1∶B.1∶2
C.1∶4D.1∶1
解析 题图甲中的磁场只在OO′轴的右侧,所以线框只在半周期内有感应电流产生,如图甲,电流表测的是有效值,所以I=。
题图乙中的磁场布满整个空间,线框中产生的感应电流如图乙,所以I′=,则I∶I′=1∶,即A正确。
2.(多选)如图8所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形单匝线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω。
从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°
时的感应电流为1A,那么( )
图8
A.线圈消耗的电功率为4W
B.线圈中感应电流的有效值为2A
C.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cost
D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sint
解析 从线圈平面平行于磁感线开始计时,交变电流的感应电动势的表达式为e=Emcosωt,则感应电流i==cosθ,由题给条件有:
1=×
,解得Em=4V,则Im=2A,I有效=A,线圈消耗的电功率P=IR=4W,所以A正确,B错误;
e=4cosωt=4cost,故C正确;
由
Em=BSω=Φm得Φm=,故任意时刻Φ=sint,故D错误。
答案 AC
3.(多选)(2017·
河北衡水中学四调)如图9甲所示为一发电机原理图,产生的交变电流接理想变压器的原线圈,原、副线圈匝数比为22∶1,副线圈输出的电动势e随时间t变化的规律如图乙所示,发电机线圈电阻忽略不计,则( )
图9
A.在t=0.01s时刻,穿过发电机线圈的磁通量最大
B.发电机线圈中瞬时电动势的表达式为e′=132·
sin50πt(V)
C.若仅使发电机线圈的转速增大一倍,则变压器副线圈输出电压的频率增大一倍,而电压最大值不变
D.若仅使发电机线圈的转速增大一倍,则变压器副线圈输出电压的频率和最大值都增大一倍
解析 在t=0.01s时刻,感应电动势为零,穿过线圈的磁通量变化率为零,磁通量最大,故A正确;
由题图乙可知T=0.02s,ω==100πrad/s,副线圈输出的电动势最大值是6V,原、副线圈匝数之比为22∶1,所以原线圈输入的电动势最大值是132V,所以发电机线圈中瞬时电动势的表达式为e′=132·
sin100πt(V),故B错误;
发电机线圈转速增大一倍,即ω增大一倍,则变压器副线圈输出电压的频率增大一倍,根据交流发电机产生的感应电动势的最大值Em=NBSω可知,感应电动势的最大值增大一倍,故C错误,D正确。
理想变压器和远距离输电
【真题示例】(2017·
北京理综,16)如图10所示,理想变压器的原线圈接在u=220sin100πt(V)的交流电源上,副线圈接有R=55Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2∶1,电流表、电压表均为理想电表。
图10
A.原线圈的输入功率为220W
B.电流表的读数为1A
C.电压表的读数为110V
D.副线圈输出交流电的周期为50s
解析 由u=220sin100πt(V)可知,原线圈电压最大值为220V,故原线圈电压的有效值为U1=220V,根据=可知,U2=U1=11
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