1、第1讲 恒定电流和交变电流,-2-,网络构建,要点必备,-3-,网络构建,要点必备,U=E-Ir,NBS,NBSsin t,热效应,-4-,网络构建,要点必备,P出,-5-,1,2,3,4,1.(2016全国卷)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( ),C,-6-,1,2,3,4,解析 S断开时等效电路图如图甲所示。,-7-,1,2,3,4,考点定位:闭合电路的欧姆定律、电容器 命题能力点:侧重考查理解能力 解题思路与方法:解题关键是要搞清电路的
2、结构,画出等效电路图,搞清电容器两端的电压等于哪个电阻两端的电压,然后根据Q=CU求解电容器所带的电荷量。,-8-,1,2,3,4,2.(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 、1 和4 ,A为理想交流电流表,U为正弦式交流电源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为( )A.2 B.3 C.4 D.5,B,-9-,1,2,3,4,-10-,1,2,3,4,考点定位:理想变压器、欧姆定律 命题能力点:侧重考查理解能力+分析综合能力 解题思路与方法:本题主要考查变压器、闭
3、合电路欧姆定律。解决这类问题的关键是掌握变压器的构造和原理,对于变压器需要掌握公式 ,并能熟练运用。此题值得注意的是变压器的原线圈与电阻串联后接入交流电源,变压器原线圈两端的电压不是正弦式交流电压U。,-11-,1,2,3,4,3.(2016全国卷)(多选)如图,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( ) A.原、副线圈匝数比为91 B.原、副线圈匝数比为19 C.此时a和b的电功率之比为91 D.此时a和b的电功率之比为19,AD,-12-,1,2,3,4,考点定位:理想变压器、电功率 命题能力点:侧
4、重考查理解能力 解题思路与方法:对于变压器需要掌握公式 ,知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率,理想变压器是理想化模型:一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象。,-13-,1,2,3,4,4.(2015全国卷)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,-14-,1,2,3,4,-15-,1,2,3,4,考点定位:理想变压器、电功率 命题能力点:侧重考查理解能力 误区警示:220 V的电压并不是
5、原线圈的输入电压,原线圈两端的电压和电阻R两端的电压之和为220 V。,-16-,1,2,3,4,命题规律研究及预测 分析近五年的高考试题可以看出,高考命题点主要集中在:理想变压器、闭合电路的欧姆定律、欧姆定律,考查的元件有电容器、二极管和电阻等。侧重理解能力和分析综合能力。主要以选择题的形式考查。 在2018年的备考中要尤其重视理想变压器、闭合电路的欧姆定律、欧姆定律。,-17-,考点一,考点二,直流电路的分析与计算 题型1 直流电路及其动态分析(M) 典题1(2017河南天一联考)如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关。初始时S0与S均闭合,现将S断开
6、,则( ) A.电压表的读数变小,电流表的读数变大 B.电压表的读数变小,电流表的读数变小 C.电压表的读数变大,电流表的读数变大 D.电压表的读数变大,电流表的读数变小,C,-18-,考点一,考点二,解析 原来S0与S均闭合,现将S断开,则总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律 可知干路电流减小,则内电压减小,而外电压据U外=E-U内可知将变大;由于干路电流减小,则通过R1的电流减小,它两端电压减小,外电压又是增大的,由U=UR1+UR3可知R3两端电压将变大,通过它的电流将变大,故选项C正确。,-19-,考点一,考点二,典题2(多选)在如图所示的电路中,开关闭合后,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时
7、,则( ) A.灯L1变亮 B.灯L2变暗 C.电源的总功率变大 D.电阻R1有从b到a方向的电流,BD,解析 开关闭合后,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,灯L2支路总电阻逐渐增大,灯L2中电流减小,灯L2变暗,灯L1中电流减小,灯L1变暗,选项A错误、B正确。开关闭合后,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,由于外电路总电阻增大,电源输出电流减小,电源的总功率变小,选项C错误。当电源输出电流减小后,电容器支路两端电压增大,电容器充电,电阻R1有从b到a方向的电流,选项D正确。,-20-,考点一,考点二,思维激活 1.滑动变阻器的滑片P往下滑动时,电路中的总电阻如何变化? 2.滑动变阻器的滑片P往下
8、滑动时,电容器两极板的电压如何变化?,思维发散1 上述典题2中,滑动变阻器的滑片P往下滑动时,电源的输出功率如何变化?,答案 1.变大 2.增加,答案 可能变大也可能减小,-21-,考点一,考点二,规律方法直流电路动态分析的3种常用方法 方法1:程序法,方法2:结论法“串反并同” “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)。 “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)。 方法3:极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零
9、去讨论。,-22-,考点一,考点二,题型2 闭合电路的图象问题(L) 典题3(2017湖南省三县联考)如图所示,直线a、抛物线b和曲线c分别为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率P、电源内部发热功率Pr、输出功率PR随电流I变化的图象,根据图象可知( )A.电源的电动势为9 V,内阻为1 B.电源的电动势为3 V,内阻为3 C.图象中任意电流值对应的P、Pr、PR间的关系为PPr+PR D.电路中总电阻为2 时,外电阻上消耗的功率最大且为2.25 W,D,-23-,考点一,考点二,-24-,考点一,考点二,规律方法闭合电路中几种常见图象的比较,-25-,考点一,考点二,-26-,考点一,考点
10、二,交变电流的分析与计算 题型1 交变电流的产生及四值(L) 典题4(2017湖北部分重点中学联考)如图甲所示,在匀强磁场中,两个匝数相同的正方形金属线圈分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交流电动势e随时间t变化的图象如图乙中曲线a、b所示,则( )A.t=0时刻,两线圈均处于垂直于中性面的位罝 B.a、b对应的线圈转速之比为23 C.a、b对应的两线圈面积之比为11 D.若只改变两线圈的形状(匝数不变),则两线圈电动势的有效值之比一定不变,C,-27-,考点一,考点二,-28-,考点一,考点二,方法技巧解决交变电流的问题要注意以下几点 1.理解几个特殊位置的磁通量、磁通量的
11、变化率、感应电动势及感应电流方向的特点。 (1)与中性面重合时,SB,最大, ,e=0,i=0,电流方向将发生改变。 (2)与中性面垂直时,SB,=0, 最大,e最大,i最大,电流方向不变。 2.区分交变电流的峰值、瞬时值、有效值和平均值。 3.确定交变电流中电动势、电压、电流的有效值后就可以运用直流电路的规律处理交流电路中的有关问题。,-29-,考点一,考点二,4.交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(典题3的C选项) (1)确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图象或由公式Em=nBS求出相应峰值,其中= =2f=2n。 (2)明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式。 若线圈从中性面开始计时,
12、则e-t图象为正弦函数,e=Emsin t; 若线圈从垂直中性面开始计时,则e-t图象为余弦函数,e=Emcos t。,-30-,考点一,考点二,题型2 结合理想变压器考查交流电路(H) 解题策略 策略1:明确交流电源、用电器、原线圈、副线圈及负载的串并联情况,如典题5、典题7。 策略2:分清涉及理想变压器动态分析的两类情况,如典题6、典题8。 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。 3.不论哪种情况,要注意两点:(1)根据题意分清变量和不变量;(2)弄清“谁决定
13、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。,-31-,考点一,考点二,典题5(多选)(2017河南省南阳市统考)理想变压器原线圈a匝数n1=200匝,副线圈b匝数n2=100匝,线圈a接在u=44 sin 314t(V)交流电源上,“12 V 6 W”的灯泡恰好正常发光,电阻R2=16 ,电压表V为理想电表,下列推断正确的是( )A.交变电流的频率为100 Hz B.副线圈磁通量的最大变化率为 C.电压表V的示数为22 V D.R1消耗的功率是1 W,BD,-32-,考点一,考点二,-33-,考点一,考点二,AD,-34-,考点一,考点二,-35-,考点一
14、,考点二,典题7如图所示,接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n1n2n3为( )A.111 B.321 C.621 D.221,B,-36-,考点一,考点二,典题8(多选)如图所示,理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半,二极管D具有单向导电性(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),R是可变电阻,S是单刀双掷开关,原线圈接在电压不变的正弦交流电源上。下列说法正确的是( )A.若R阻值不变,当S分别接1和2时,电压表读数之比为21 B.若R阻值不变,当S分别接1和2时,电压表读数之比为 C.若S分别接1和2时,R消耗功率相等,则R阻值之比为21 D.
15、若S分别接1和2时,R消耗功率相等,则R阻值之比为,BC,-37-,考点一,考点二,-38-,考点一,考点二,变式 (2017陕西红色联盟联考)如图所示,理想变压器原线圈与电阻R0串联,原、副线圈的匝数比为201,b是原线圈的中心抽头,副线圈连接滑动变阻器、电流表和电压表,电表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为 。将单刀双掷开关S扳向a后,下列说法正确的是( )A.电压表的示数为11 V B.通过滑动变阻器R的交变电流的频率为100 Hz C.若将滑动变阻器的滑片下移,则电压表的示数减小,R0功率增大 D.若将单刀双掷开关由a扳向b,则电流表的示数减小,C,-39-,考点一,考点
16、二,解析 电源电压有效值为220 V,如果原线圈上无电阻R0,由电压之比等于匝数之比可得,副线圈两端电压有效值为11 V,电表测量的是有效值,示数也为11 V,但实际上有电阻R0分压,电压表示数小于11 V,故A错误;变压器不改变交变电流的频率,由交变电流表达式可知频率为50 Hz,故B错误;滑动变阻器滑片向下移,电阻变小,故副线圈中的电流变大,那么原线圈中的电流也随着变大,电阻R0功率增大,电阻R0两端的电压也变大,交流电源的电压不变,变压器的输入电压变小,副线圈两端的电压也相应变小,电压表的示数减小,选项C正确;单刀双掷开关由a扳向b,原线圈匝数变少,副线圈两端电压变大,电压表的示数变大,
17、滑动变阻器滑片不动,电流表示数也变大,故D错误;故选C。,-40-,考点一,考点二,思维发散2 将变式中的电阻R0换成一个二极管,将单刀双掷开关S扳到a,通过滑动变阻器R的交变电流的频率为多大?,答案 50 Hz,-41-,考点一,考点二,题型3 远距离输电问题(L) 典题9(多选)图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原副线圈匝数比为1100,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为100 。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R1为一定值电阻,R2为用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高时其阻值变小。电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未出现火
18、警时,升压变压器的输入功率为750 kW。下列说法正确的有( ),-42-,考点一,考点二,A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为50 Hz B.远距离输电线路损耗功率为180 kW C.当传感器R2所在处出现火警时,电压表V的示数变大 D.当传感器R2所在处出现火警时,输电线上的电流变大,答案 AD,-43-,考点一,考点二,解析 由题图乙知交变电流的周期为0.02 s,所以频率为50 Hz,A正确;由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250 V,根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25 000 V,所以输电线中的电流为I= =30 A,输电线损失的电压为U=IR=30100 V=3 000
19、 V,输电线路损耗功率为P=UI=90 kW,B错误;当传感器R2所在处出现火警时,其阻值减小,副线圈两端电压不变,副线圈中电流增大,定值电阻的分压增大,所以电压表V的示数变小,C错误;由C知副线圈电流增大,根据电流与匝数成反比知输电线上的电流变大,D正确。,-44-,考点一,考点二,方法技巧典题9考查的远距离输电问题,解决远距离输电问题要根据升压变压器的输入电压,结合匝数比求出输出电压,从而得出输送电流,根据输电线的电阻可求出输电线损失的功率,根据闭合电路的动态分析判断电流与电压的变化。,-45-,考点一,考点二,直流电路的分析与计算 1.(2017山东烟台模拟)如图所示的电路,闭合开关S,
20、当滑动变阻器滑片P向右移动时,下列说法正确的是( ) A.电流表读数变小,电压表读数变大 B.小电泡L变暗 C.电容器C上电荷量减小 D.电源的总功率变小,C,解析 当滑动变阻器滑片P向右移动时,变阻器接入电路的电阻减小,根据欧姆定律可知,电流 增大,电压表的读数U=E-Ir减小,故A错误;灯泡功率P=I2RL,RL不变,I增大,P增大,则灯泡变亮,故B错误;电容器电压UC=E-I(RL+r)减小,电容器电荷量Q=CUC减小,故C正确;电源的总功率P总=EI,E不变,I增大,P总增大,故D错误。,-46-,考点一,考点二,2.(多选)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R1、R2为定值电阻,L
21、为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光减弱时,R3阻值增大,则( ) A.电压表的示数增大 B.R2中电流增大 C.小灯泡的功率减小 D.电路的路端电压升高,BCD,解析 由题图可知,L与R3串联后与R2并联,再与R1串联;当光照减弱时,光敏电阻的阻值增大,电路中总电阻增大,总电流减小,由U=E-Ir可知,路端电压增大;因电流减小,则R1两端的电压减小;并联部分电压增大,R2中电流增大,流过灯泡的电流减小,故灯泡的功率减小;故A错误,B、C、D正确;故选BCD。,-47-,考点一,考点二,交变电流的分析与计算 3.(多选)(2017湖南株洲统考)某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长,他将
22、每100米导线卷成一卷,共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连,测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电,其中理想变压器T1与电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1n2,理想变压器T2与用电器相连,测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是( ),-48-,考点一,考点二,A.前后两次实验都可用于研究远距离直流输电 B.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 C.若输送功率一定,则P2P1= 1 2 2 2 D.若输送功率一定,则P2P1=n1n2,答案 BC,-49-,考点一,考点二,4.(2017陕西榆林模拟)如图所示,一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为41,原线圈接入电压为220 V的正弦式交变电流,副线圈接有两只理想二极管(正向电阻为0,反向电阻为无穷大)和两个电阻,且电阻R1=R2=50 。电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是( ) A.电流表的示数为0.275 A C.电压表的示数为55 V C.1 min内电阻R1上产生的热量为3 630 J D.电阻R2消耗的电功率为60.5 W,AB,-50-,考点一,考点二,
