2019高考物理大二轮复习 专题四 电路和电磁感应 11 恒定电流和交变电流课件

专题四 电路和电磁感应,考情分析·备考定向,第11讲 恒定电流和交变电流,-5-,知识脉络梳理,规律方法导引,-6-,知识脉络梳理,规律方法导引,-7-,知识脉络梳理,规律方法导引,-8-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,直流电路的动态分析 常以选择题的形式考查闭合电路的欧姆定律。 例1已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强阻值越大。为探测磁场的有无,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路。电源的电动势E和内阻r不变,在无磁场时调节变阻器R使小灯泡L正常发光。若探测装置从无磁场区进入强磁场区,则( ) A.小灯泡L变亮 B.电压表的示数变小 C.磁敏电阻两端电压变小 D.通过滑动变阻器的电流变大,A,-9-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析 因为磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强阻值越大,所以当它从无磁场区进入强磁场区时,其电阻会变大,所以它与滑动变阻器串联的总电阻也变大,再与灯泡并联的总电阻也变大,故外电路的电阻增大,所以外电路的电压增大,即灯泡的两端电压变大,小灯泡变亮,选项A正确;电压表的示数变大,故选项B错误;由欧姆定律可知,电路中的总电流变小,而小灯泡的电流变大,故流过滑动变阻器的电流变小,则其两端电压变小,又由于滑动变阻器所在支路的电压变大,故磁敏电阻两端电压变大,选项C、D错误。,-10-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-11-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法闭合电路动态分析的两种方法 (1)程序分析法:,(2)利用结论法:“串反并同”法 所谓“串反”即一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都减小(增大);所谓“并同”即某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都增大(减小)。,-12-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练1如图甲所示,M为一电动机,当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是( ) A.电路中的电源电动势为3.4 V B.滑动变阻器的滑片向右滑动时,V2读数逐渐减小 C.此电路中,电动机的最大输出功率为0.9 W D.滑动变阻器的最大阻值为30 ,D,-13-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:当I=0.1 A时,滑动变阻器电阻为最大值,由题图可知rM=4 ,r=2 ,由闭合电路欧姆定律可得R= -r-rM=30 ,选项D正确。由题图乙可知E=3.6 V,选项A错误。滑动变阻器的滑片向右滑动时,R阻值变大,总电流减小,路端电压即为V2读数逐渐变大,选项B错误。电动机内阻rM=4 ,当I=0.3 A时,电动机输出功率最大,最大为3 V×0.3 A-(0.3 A)2×4 =0.54 W,选项C错误。,-14-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,交变电流的产生和描述 常以选择题的形式考查交变电流的产生原理和图象。,-15-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例2,-16-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案 AD,-17-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-18-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-19-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法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.交变电流“四值”的应用 (1)最大值:分析电容器的耐压值。 (2)瞬时值: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:电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流。 (4)平均值:计算通过电路截面的电荷量。,-20-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练2在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交流电动势的图象如图乙所示,则( ) A.t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零 B.t=0.01 s时线框平面与中性面重合 C.线框产生的交流电动势有效值为311 V D.线框产生的交流电动势频率为100 Hz,B,-21-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:由题图乙可知,t=0.005 s时,感应电动势最大,线框的磁通量变化率最大,A错误;t=0.01 s时感应电流为零,故线框平面处于中性,-22-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,变压器和远距离输电问题 常以选择题形式考查含变压器的动态电路。 例3在如图所示的交流电路中,理想变压器输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表,则( ) A.当滑动变阻器R的滑片向下移动时灯L变亮 B.当滑动变阻器R的滑片向上移动时灯L变亮 C.当滑动变阻器R的滑片向下移动时各个电表读数均变大 D.当滑动变阻器R的滑片向上移动时P1变大,且始终有P1=P2,B,-23-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析 当滑动变阻器R的滑片向下移动时,电流表读数增大,变压器输出电流增大,电阻R0两端电压增大,电压表读数减小,电灯L变暗,选项A、C错误;当滑动变阻器R的滑片向上移动时,电流表读数减小,变压器输出电流减小,电阻R0两端电压减小,电压表读数增大,电灯L变亮,选项B正确;当滑动变阻器R的滑片向上移动时,变压器输出电流减小,输出功率减小,根据变压器功率关系,P1变小,且始终有P1=P2,选项D错误。,-24-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-25-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例4(多选)下图为远距离输电的电路原理图,变压器均为理想变压器并标示了电压和电流,其中输电线总电阻为R,则( ),C.用户得到的电功率与电厂输出的电功率相等 D.用户得到的交变电流的频率与电厂输出交变电流的频率相等,BD,-26-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析 对于升压变压器副线圈、输电线和降压变压器的原线圈组成的电路,有U2=I2R+U3,解得 ,选项A错误,B正确;由于输电线有电阻R,所以用户得到的电功率与输电线损失功率之和等于电厂输出的电功率,选项C错误;根据变压器原理,变压器不改变交变电流的频率,用户得到的交变电流的频率与电厂输出交变电流的频率相等,选项D正确。,-27-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-28-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法1.理想变压器的基本关系式,2.原、副线圈中各量的因果关系 (1)电压关系:U1决定U2。 (2)电流关系:I2决定I1。 (3)功率关系:P出决定P入。,-29-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,3.输电过程的电压关系,4.输电过程功率的关系,-30-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,BC,-31-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:变压器只能改变交变电流的电压,所以第二次实验只能研究远距离交流输电,故A错误。实验可以证明,减小输电电流能减小远距离输电的能量损失,故B正确。第一次实验输电线上的电流,-32-,1,2,3,4,5,1.(多选)(2018·四川遂宁一诊)如图所示,电源电动势E=3 V,内阻r=2 ,定值电阻R1=2 ,滑动变阻器的最大阻值R2=4 ,其滑片P置于正中央,电容器C的正中央A处固定一个带正电的点电荷q,右极板N接地,现将开关S1、S2闭合,则( ) A.若滑动变阻器的滑片从中央向右滑动,电压表的读数变大 B.若滑动变阻器的滑片从中央向右滑动,电源的输出功率变小 C.若滑动变阻器的滑片从中央向左滑动,电容器两极板间的电场强度变小,A位置的电势降低 D.若将开关S1、S2闭合一段时间后再断开S2,将电容器左极板M稍稍向右移,点电荷q的电势能不变,BCD,-33-,1,2,3,4,5,解析:由于电容器在直流电路中相当于断路,所以滑动变阻器与R1串联接入电路,当滑动变阻器的滑片从中央向右滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,电压表测的是R1两端电压,根据闭合电路欧姆定律知,电压表的示数减小,故A错误;根据电源输出功率与外电阻间的关系,即外电阻与电源内阻越接近时,电源输出功率越大,若滑动变阻器的滑片从中央向右滑动,外电阻由4 增大,而电源的内阻为2 ,所以电源的输出功率变小,故B正确;由于电容器与滑动变阻器并联,所以电容器两端电压即为滑动变阻器两端电压,若滑动变阻器的滑片从中央向左滑动,滑动变阻器接入电路中的电,容器内的电场强度变小,根据UAN=EdAN可知,UAN减小,由UAN=A-N=A可知,A点电势减小,故C正确;,-34-,1,2,3,4,5,断开S2,即保持电容器的电荷量不变,将电容器左极板M稍稍向右,-35-,1,2,3,4,5,2.(2018·全国卷)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦式交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示。则Q方Q正等于( ),D,-36-,1,2,3,4,5,解析:对于方波交流电源,电压的有效值和最大值相等,即u方=u0,在,-37-,1,2,3,4,5,3.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,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220 V的正弦交流电源上,如图所示。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( ),A,-38-,1,2,3,4,5,解析:设原线圈两端电压为U1,与原线圈串联的电阻两端电压为UR,-39-,1,2,3,4,5,4.(多选)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电流的图象。当调整线圈转速后,所产生的正弦式交变电流的图象如图线b所示。以下关于这两个正弦交变电流的说法正确的是( ) A.线圈先后两次转速之比为23 B.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 C.交变电流a的电动势瞬时值的表达式为e=10sin 5t V D.交变电流b的电动势最大值为,CD,-40-,1,2,3,4,5,解析:由题图可知,图线a、b的周期之比为23,由角速度与周期成反比可知,线圈先后两次转速之比为32,A项错误;t=0时,线圈中感应电动势e=0,所以线圈处于中性面位置,磁通量最大,B项错误;交变电流a的最大值为 10 V,周期为0.4 s,所以线圈转动角速度为,-41-,1,2,3,4,5,5.(多选)如图所示,匝数为10的矩形线框处在磁感应强度 的匀强磁场中,绕垂直磁场的轴以恒定角速度 =10 rad/s在匀强磁场中转动,线框电阻不计,面积为 0.4 m2,线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连,副线圈接有一只灯泡L(4 W,100 )和滑动变阻器。已知图示状况下灯泡正常发光,电流表视为理想电表,则下列说法正确的是( ) A.此时原、副线圈的匝数比为21 B.此时电流表的示数为0.4 A C.若将自耦变压器触头向下滑动,灯泡会变暗 D.若将滑动变阻器滑片向上移动,则电流表示数增大,AC,-42-,1,2,3,4,5,21,选项A正确;由于滑动变阻器接入电路中的阻值未知,因此电流表的读数无法知道,选项B错误;若将自耦变压器触头向下滑动时,n2变小,加到副线圈两端的电压减小,因此灯泡会变暗,选项C正确;若将滑动变阻器滑片向上移动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,总电阻变大,总电流减小,因此变压器的输入电流也会减小,即电流表示数减小,选项D错误。,-43-,交变电流图象与理想变压器综合问题 【典例示范】 (多选)在如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为101,电流表、电压表均为理想电表,R是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)。原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电压,下列说法正确的是( ) A.交流电压的