全国通用2022版高考物理大二轮总复习增分策略专题六第2讲直流电路和交流电路试题

第2讲　直流电路和交流电路高考题型1　直流电路的动态分析解题方略1．纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较(1)纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，且电功全部转化为电热，有W＝Q＝UIt＝t＝I2Rt，P＝UI＝＝I2R.(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电功率P＝UI，电热Q＝I2Rt，电热功率P热＝I2R，电功率大于电热功率，即W>Q，故求电功、电功率只能用W＝UIt、P＝UI，求电热、电热功率只能用Q＝I2Rt、P热＝I2R.2．电源的功率和效率(1)电源的几个功率①电源的总功率：P总＝EI②电源内部消耗的功率：P内＝I2r③电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内(2)电源的效率η＝×100%＝×100%.3．直流电路动态分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值的变化入手，由串、并联规律判定R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况．(2)结论法——“并同串反”“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它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)．“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它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)．例1　(2022·宝鸡九校联考)如图1所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则(　　)11\n图1A．电压表读数减小B．电流表读数减小C．质点P将向上运动D．R4上消耗的功率逐渐增大预测1　(2022·上海市浦东新区二模)如图2所示电路中，L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡，R为光敏电阻(光照越强，阻值越小)．闭合开关S后，随着光照强度逐渐增强(　　)图2A．两只灯泡均逐渐变暗B．两只灯泡均逐渐变亮C．电源内电路消耗的功率逐渐增大D．光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐增大预测2　(2022·南通市二模)某温控电路的原理图如图3所示，RM是负温度系数半导体热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15～27℃的环境中工作．当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备．下列说法中正确的是(　　)图3A．环境温度降低，RM的阻值减小B．环境温度升高，Uab变大C．滑片P向下移动时，Uab变大D．调节滑片P能改变升温和降温设备启动时的临界温度11\n高考题型2　交流电的产生和描述解题方略1．线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大；(2)线圈中的感应电动势为零；(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．2．交流电的“四值”(1)最大值Em＝NBSω.分析电容器的耐压值．(2)瞬时值e＝NBSωsinωt.计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况．(3)有效值：正弦式交流电的有效值E＝；非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应，用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、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：＝n，常用来计算通过电路的电荷量．例2　(2022·泰安模拟)如图4所示，边长L＝0.2m的正方形线圈abcd，其匝数n＝10，总电阻r＝2Ω，外电路的电阻R＝8Ω，ab边的中点和cd边的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B＝1T，若线圈从图示位置开始计时，以角速度ω＝2rad/s绕OO′轴匀速转动．则以下判断中正确的是(　　)图4A．在t＝s时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝0.8sin2tVC．从t＝0时刻到t＝s时刻，通过电阻R的电荷量q＝0.02CD．从t＝0时刻到t＝s时刻，电阻R上产生的热量为Q＝3.2π×10－4J预测3　(多选)(2022·沈阳市检测)如图5所示，一矩形线圈abcd11\n在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动．沿着OO′从上向下观察，线圈沿逆时针方向转动．已知线圈匝数为n，总电阻为r，ab边长为l1，ad边长为l2，线圈转动的角速度为ω，外电阻阻值为R，匀强磁场的磁感应强度为B，则下列判断正确的是(　　)图5A．在图示位置ab边所受的安培力为F＝B．线圈从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为q＝C．在图示位置穿过线圈的磁通量为0D．在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为0预测4　(2022·揭阳二模)如图6所示的交流电压加在一电阻两端，下列说法不正确的是(　　)图6A．该交流电压的频率为50HzB．该交流电压的周期为0.03sC．并联在该电阻两端的交流电压表的示数为110VD．该交流电压的瞬时值表达式为u＝110sin100πt(V)预测5　(2022·广东七校第二次联考)一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图7甲所示．已知发电机线圈内阻为5Ω，现外接一只电阻为105Ω的灯泡，如图乙所示，则(　　)11\n图7A．电路中的电流方向每秒钟改变50次B．电压表的示数为220VC．灯泡实际消耗的功率为440WD．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J高考题型3　变压器和远距离输电问题解题方略1．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：只有一个副线圈时＝.2．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．不论哪种情况，要注意两点：一、根据题意分清变量和不变量；二、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．例3　(2022·新课标全国Ⅰ·16)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图8所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则(　　)图8A．U＝66V，k＝B．U＝22V，k＝11\nC．U＝66V，k＝D．U＝22V，k＝预测6　(多选)(2022·广州二模)如图9为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数n1＝n4<n2＝n3，A1、A2、A3为相同的理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，则(　　)图9A．A1、A3的示数相等B．A1、A2的示数相等C．A1的示数大于A2的示数D．A2的示数大于A3的示数预测7　(2022·苏锡常镇四市二模)如图10所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，输入电压u＝311sin(100πt)V，L1和L2灯泡都正常发光，两电表可视为理想交流电表．则(　　)图10A．该交流电的频率为100HzB．电压表的示数为31.1VC．若将变阻器的滑片P向上滑动，则电流表的示数将变大D．若将变阻器的滑片P向上滑动，则灯泡L1将变暗、灯泡L2将变亮预测8　(多选)(2022·第三次全国大联考)如图11所示，理想变压器原线圈匝数为n1；副线圈a、b之间匝数为n2，b、c之间匝数为n3；且有n1∶n2∶n3＝5∶2∶1.原线圈两端加交流电压U1＝220V，图中电压表和电流表均为理想交流电表．下列说法正确的是(　　)图11A．开关打在a处时，电压表的示数为88V11\nB．开关打在b处时，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，变压器输入功率逐渐增大C．滑动变阻器保持不变，当开关由a打到b，电压表前后示数之比为3∶1D．滑动变阻器保持不变，当开关由a打到b，电流表前后示数之比为3∶1高考题型4　交变电流的综合问题分析解题方略交变电流的综合问题，涉及交流电路最大值、有效值、平均值、瞬时值的计算，与电磁感应、安培力、闭合电路欧姆定律的综合应用等，解答时应注意以下两点：1．分清交流电路“四值”的不同计算方法和物理意义．2．学会将直流电路、闭合电路欧姆定律的知识应用在交流电路中．例4　(多选)(2022·上饶二模)如图12所示，匝数n＝100匝、面积为S＝0.448m2的导线框ABCD所在处的磁感应强度大小B＝T．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100πrad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连进行远距离输电，升压变压器的原、副线圈匝数之比为2∶5，理想降压变压器副线圈接入一只“220V,1100W”的灯泡，且灯泡正常发光，输电线路总电阻r＝20Ω，导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则下列说法中正确的是(　　)图12A．电压表的读数为448VB．输电线路的电流为0.98AC．电流表的读数为2.5AD．降压变压器的原、副线圈匝数比为5∶1预测9　(2022·泰安市二模)如图13甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为4∶1，电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R1为定值电阻．若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电．下列说法中正确的是(　　)11\n图13A．输入变压器原线圈的交流电压的表达式为u＝36sin50πtVB．变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1C．t＝0.01s时，发电机的线圈平面位于中性面D．Rt温度升高时，变压器的输入功率变小提醒：完成作业　专题六　第2讲11\n学生用书答案精析第2讲　直流电路和交流电路高考题型1　直流电路的动态分析例1　A　[滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则总电阻减小，总电流增大，则内电压增大，由闭合电路欧姆定律可知路端电压减小，R1两端的电压增大，并联部分电压减小，即R2与R4串联电路两端的电压减小；因并联部分电压减小，则R3中的电流减小，而干路电流增大，故电流表中的电流增大，故B错误；而由于电流表示数增大，由欧姆定律可知R2两端的电压增大，故R4两端的电压减小，电压表示数减小，故A正确；电容器两端的电压减小，质点所受电场力减小，则质点将向下移动，故C错误；将R4之外的其他部分等效为电源的内电阻，则由电源的输出功率可知，当内、外电阻相等时，输出功率最大，因不明确电阻的大小关系，故R4上消耗的功率可能先增加后减小，故D错误．]预测1　C预测2　D高考题型2　交流电的产生和描述例2　C　[T＝＝πs，在t＝s时刻，线圈从图示位置转过90°，此时磁场穿过线圈的磁通量最小，故A错误；闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e＝Emsinωt，而Em＝nBSω，所以e＝nBωsinωt＝0.4sin2tV，故B错误；由q＝n＝10×C＝0.02C，故C正确；从t＝0时刻到t＝s时刻，电阻R上产生的热量为Q＝I2Rt＝()2Rt＝1.6π×10－3J，故D错误．]预测3　ABC　[根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，则有：I＝，再由安培力表达式F＝BIl1＝，所以A正确；线圈从图示位置转过90°的过程中，根据q＝，则有流过电阻R的电荷量为q＝，所以B正确；在图示位置穿过线圈的磁通量为0，但磁通量变化率最大，故C正确，D错误．]预测4　B预测5　D高考题型3　变压器和远距离输电问题例3　A　[原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U11\n，可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流I2＝，根据＝得原线圈电流I1＝，那么原线圈输入电压220V＝3U＋·R，整理可得U＝66V；原、副线圈电阻消耗的功率根据P＝I2R，电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得功率之比为P1∶P2＝1∶9，即k＝.根据以上分析可知选项A正确．]预测6　AC　[根据变压器的规律电流与匝数成反比，得＝，＝，且n1＝n4<n2＝n3，故A1的示数大于A2的示数，A1、A3的示数相等，故B错误，A、C正确；同理，A2的示数小于A3的示数，故D错误．]预测7　C预测8　BC　[开关打在a处时，根据＝，可知电压表示数为132V，A错误；无论开关打a还是打到b，只要滑动变阻器的滑片向下滑动，变阻器的阻值减小，消耗的功率增大，因而输入功率也增大，B正确；滑动变阻器保持不变，当开关由a打到b，根据＝＝，C正确；根据P＝，滑动变阻器前后消耗的功率之比为＝＝，而输入电压不变，因此输入电流之比为9∶1，D错误．]高考题型4　交变电流的综合问题分析例4　ACD　[矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为Em＝nBSω＝100××0.448×100πV＝448V，由于最大值为有效值的倍，所以交流电的有效值为448V，故A正确；灯泡中的电流：I4＝＝A＝5A，升压变压器的匝数比是2∶5，则输电线的输送电压为：U送＝×448V＝1120V①设降压变压器的匝数比是n∶1，则降压变压器中的输入电流：I3＝·I4＝②该电流即为输电线中的输电电流，则输电线上损失的电压：ΔU3＝I3·r③降压变压器的输入电压：U3＝U送－I3·r④降压变压器输入电压和输出电压之比为11\n＝n⑤联立①②③④⑤得：n＝5，U3＝1100V，I3＝1A，故B错误，D正确；升压变压器副线圈的电流与输送的电流是相等的，I2＝I3＝1A，由于电流与匝数成反比，所以升压变压器原、副线圈电流之比为：＝，所以I1＝I2＝×1A＝2.5A，故C正确．]预测9　C11