2020物理二轮教师用书：第1部分专题4第1讲直流电路与交流电路Word版含解析









第 1 讲
直流电路交流电路

[高考统计 ·定方 ] (教师授课资源 )



考点
考

五年考情汇总

1直流电路基
考．直流电路基概念
2016·全国卷Ⅱ T17

概念规律
规律





2交变电流产生
考 1交变电流产生
2016·全国卷Ⅲ T21

描述
考 2交变电流四值问题
2018·全国卷Ⅲ T26


考 1原线圈连接负载理
2016·全国卷Ⅰ T16


2016·全国卷Ⅲ T19

3理想变压器
想变压器问题





2015·全国卷Ⅰ T16
远距离输电问题
考 2理想变压器电路
2014·全国卷Ⅱ T21
动态分析


直流电路基概念规律 (5 年 1 考 )






五年高考体现两特点：直流电路动态分析二行板电容器相关联计算选择题形式出现

预计 2020 年高考动态分析类问题命题






(2016 ·全国卷 Ⅱ·T17)阻值相等四电阻电容器 C 电池 E(阻忽略 )连

接成图示电路开关 S 断开电流稳定时 C 带电荷量 Q1闭合开

关 S电流次稳定 C 带电荷量 Q2Q1 Q2 值 ( )













2
1

3

2
A
5
B2
C
5
D
3
C [断开 S 闭合 S 等效电路分图甲乙示


















甲 乙

根串联电路电压电阻成正甲乙两图中电容器两极板间电压

1 1
U1＝5EU2＝3E C 带电荷量 Q＝ CU Q1∶Q2＝ 3∶ 5选项 C 正确 ]






1．直流电路动态分析方法

(1)程序法

增
E
减
减
增

R 局――→ I 总 ＝
――→U ＝I 总 r――→U 外 ＝E－U ――→ 确定 U 支 I 支

减
R＋ r
增
增
减


(2)结法 —— 串反 (电源阻忽略 )

串反：指某电阻增 (减 )时串联间接串联电阻中电流

两端电压电功率减 (增 )

：指某电阻增 (减 )时联间接联电阻中电流

两端电压电功率增 (减 )( T 1)

(3)极限法

变阻器滑片滑动引起电路变化问题变阻器滑片分滑两极

端电阻电阻零讨

2．功率值问题

(1)定值电阻功率： P 定 ＝ I 2R

R 定值电阻 P 定电流关系 R 外 时 I P 定 R 外

时 I P 定




2
外

E
2



电源输出功率：


2＝

2 R 外 ＝r 时P 出功率

(2)
P
＝ E R



r＋ R外

R外 － r
＋4r












R外












(3)变化电阻功率值：利等效思想变化电阻外定

值电阻等效成电源阻 r′












考











1












直流电路动态分析




1． (选 )(2019


衡·水中学二模


)图示电路中电源电动势


E阻



r开关


S 闭合行板电容器中带电液滴


M 处静止状态电流表电压



表均理想电表


(


)

















A．带电液滴 M 定带正电

B． R4 滑片端移动时电流表示数减电压表示数增

C．仅电容器极板稍微移带电液滴 M 极板运动D．开关 S 断开带电液滴 M 极板运动

BC [电容器极板带正电板间场强方带电液滴 M 处衡状

态知受电场力带电液滴 M 带负电 A 错误R4 滑片端移

动时接入电路电阻增根 串反 知电流表示数减电压表示

数增 B 正确仅电容器极板稍微移板间电压 U 变

U
E＝ d电场 E 增液滴受电场力增液滴极板运动

C 选项正确开关 S 断开电容器板间电压增 液滴受电场力增液滴极板运动 D 错误 ]

2(2019 山·东济宁期末 )图示 E 电源阻 rL 灯泡 (灯丝电阻视变 )R1R2 定值电阻 R1>rR3 光敏电阻阻值光强度

增加减闭合开关 S 射 R3 光强度减弱 ( )











A． R1 两端电压变

B．通 R2 电流变

C．电源输出功率变





D．灯泡消耗功率变

B [光强度减弱光敏电阻 R3 阻值增电路中总电阻增闭合

电路欧姆定律电路中干路电流减 R1 两端电压减 A 错误干路电流减电压减路端电压增时 R1 两端电压减联电路部分电压增流 R2 电流增联电路电流规律知流灯泡


电流减


P＝ I 2RL 知灯泡消耗功率变


B 正确 D


错误



R1>r


电路总电阻增外电阻阻


r 越越电源输出功率



减


C 错误 ]



考


2


直流电路分析计算



3．图示电路中电源恒流源始终提供恒定电流 R0 定


值电阻闭合开关 S移动滑动变阻器滑片列表示电压表示数

功率 P 电流表示数 I 变化关系图线中正确 ( )


U电路总



























C [题图知 R0 R 联电压表测路端电压 电流表测 R 接入电路部分

支路电流该恒流源提供电流恒定


I
总
流 R0 电流 I 0 R0 两端
























电压 U0流 R 接入电路部分电流

I R 接入电路部分两端电压


U

根联电路特点知

U＝U0＝ I 0 0＝(I

－ I)R0＝－ IR 0＋ I

R0中 I

R0





R

总







总




总

























定值 U＝－ R0 ＋

总 R0 知 UI 图象直线 －R0
图象斜率



I I









<0










0

选项 A B 错误电功率计算公式
P＝UI 知电路消耗总功率 P＝ UI 总

＝(I 总 － I )R0× I 总 ＝－ I
总 R0 ＋
2

I 总 R0 定值 P＝－ I
总 R0
＋

2

总R0中

I
总 R0



I
I














I




知 PI 图象直线－ I 总 R0

图象斜率

I
会
0

会




<0





0




P







0选项 C 正确 D 错误 ]

4．(易错题 )(选 )(2019 第·次全国联考 )图示白炽灯泡伏安特

性曲线图乙示 白炽灯泡连电路图甲中 已知电源电动势 E＝100 V





r
＋
1＝ 100 ΩR2＝ 100 Ω列说法正确 ()


R


















A．该灯泡实际电流 040 A

B．该灯泡实际电压 50 V

C．该灯泡实际电阻 75 Ω

D．该灯泡实际功率 20 W

AC [题图中混联电路中设灯泡 L 实际电压实际电流分 U′


I ′ 闭合电路中： E＝U′＋ (R1＋ r)代入数整理


： U′ ＝ 50－ 50I ′ 直线方程该直线题图画出图示：
















两条曲线交点： U′ ＝30 V I ′＝04 A灯泡 L 消耗功率：

U′ 30
P′＝U′I ′＝ 30×04 W ＝12 W A 正确 B D 错误 R 实 ＝ I ′ ＝ 04 Ω＝

75 Ω C 正确选 AC ]


交变电流产生描述 (5 年 2 考)






交变电流效值计算图象四值问题高考考查重点常选择题形式进行综合性考查

预计 2020 年高考会交变电流四值图象问题命题











1． (2018 ·全国卷 Ⅲ·T16)电阻接方波交流电源周期产生热





量 Q
方
该电阻接正弦交流电源周期产生热量
Q
正
该电






阻电压峰值均 u0周期均 T图示 Q 方∶ Q 正 等 (
)





















A． 1∶ 2


B
2∶1









C． 1∶ 2


D． 2∶ 1
























2















u0

D [根焦耳定律知热量方波中电流方变化关

Q 方＝ R T









u0
2

2









1



2




Q方
2










0



正弦交流电电压效值等峰值
Q 正＝


1 u




R
T
＝ ·

＝ D





2


2
R T


正
1












Q

正确 ]
















．
选
)(2016
全·国卷 Ⅲ·21 图
M
半圆形导线框圆心
M N 圆

2 (

T )








O



心角直角扇形导线框圆心
ON 两导线框竖直面 (纸面 )两圆弧

半径相等直线
OMON 水面方匀强磁场磁场方垂直纸面现

线框 M N t＝0 时图示位置开始分绕垂直纸面
OM ON 轴

相周期 T 逆时针匀速转动 ()






















A．两导线框中均会产生正弦交流电

B．两导线框中感应电流周期等 T

T
C． t＝ 8时两导线框中产生感应电动势相等

D．两导线框电阻相等时两导线框中感应电流效值相等

[题眼点拨 ] ①半圆形导线框说明转动程中直感应电流 ②扇形

导线框说明转动程中半时间感应电流③半径相等说明效

切割长度相

BC [两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势变选项 A 错






误导线框转动周期






T感应电流周期







T选项






B 正确





T
t＝ 8时



切割磁感线效长度相两导线框中产生感应电动势相等选项


C 正确



M 导线框中直感应电流


N 导线框中半时间感应电流两导



线框电阻相等时感应电流效值相等选项


D 错误 ]








1．理解特殊位置磁通量磁通量变化率感应电动势感应电流方

特点

ΔΦ
(1)中性面重合时 S⊥B Φ t ＝0 e＝ 0i＝0电流方发生

改变

ΔΦ
(2)中性面垂直时 S∥ BΦ＝ 0 t e i 电流方变

2．交流电四值

(1)值 Em＝NBSω 计算电容器击穿电压

(2)瞬时值 (中性面开始计时 )e＝NBSω sin ωt计算安培力瞬时值氖泡发

光电功率瞬时值通断电时间

(3)效值：

①正弦式交流电效值 E＝ Em非正弦式交流电效值必须根电流
2

热效应等效思想求解 ( T 1)

②计算电流热效应关量 (电功电功率等 )保险丝熔断电流电机铭牌标值交流电表示数

ΔΦ
(4)均值： E ＝n t 常计算通电路电荷量








考 1 交变电流产生


1．科技组探究交变电流产生变化规律时 电流计 (0 刻度正中央 ) 保护电阻 R0 串联接交流发电机模型两输出端图示发电机模型线圈匝数调转动手柄线圈磁场中匀速转动观察电流计指针偏





转情况列叙述观察结果相符 ( )















A．电流计指针总左右摆动

B．转速时电流计指针左右摆动

C．转速时电流计指示交变电流效值

D．线圈匝数少时电流计指针左右摆动线圈匝数时电流计指针

指某侧零定值

B [交流发电机产生交变电流转速时流电流计电流方变化较慢电流计指针电流方变化左右摆动转速时电流

方变化快电流计指针变化摆动稳定时指针指0刻

度测定交变电流效值选项 AC 错误 B 正确线圈匝数改变

电流方变化频率 (线圈转动角速度决定 )选项 D 错误 ]


考 2 交变电流四值问题


2． (选 )(2019 河·北保定模 )图甲示 100 匝正方形线圈边长

a＝ 1 m电阻 R＝1 Ω线圈半面积处理想边界磁场中线圈面

磁场垂直磁场磁感应强度时间变化关系图乙示图甲示磁感应

强度方正方列说法中正确 ( )















A． t＝001 s时线圈中电流零

B． t＝0 t＝ 0005 s线圈中时针方电流

π
C．线圈中电动势值 2 V

2
D．周期线圈产生热量 25π J

BD [ t＝001 s 时线圈中磁通量变化率时感应电流零





选项 A 错误 t＝0 t＝0005 s线圈中磁通量外增加 根楞次定律知

线圈中时针方电流选项 B 正确线圈中产生感应电流变化周

期磁场变化周期相图象知线圈中产生交变电流周期 T＝

002
s ω＝
2π＝ 100π rads 感 应 电 动 势 值 Em ＝ NBmωS＝



T


















×
×
π×
1× 12
V
＝
π
选项
C
错误电动势效值
E
＝
50π
V
＝

100
001 100

2
50
V








2





















π 周期线圈产生热量


＝
E2
25
2π2


2



Q
R T
＝
1
× 002 J＝25π


25 2
V












J

选项 D 正确 ]
























理想变压器远距离输电问题

(5 年 4 考 )











分析年高考试题出高考理想变压器远距离输电考查形式选择题命题体现四特点：结合动态电路考查二原线圈电路中串联电阻考查三结合正弦交变电流图象考查四副线圈电路中连接电容器考查

预计 2020 年高考理想变压器远距离输电考查热点容交变电流产生交变电流图象电容器二极等结合进行考查





．
·全国卷 Ⅰ·16 含理想变压器电路图示图中电阻
R
1R2

1 (2016
T )



R3 阻值分 3 Ω1 Ω 4 Ω 理想交流电流表 U 正弦交流电压源输出电压效值恒定开关 S 断开时电流表示数 I S 闭合时电流

表示数 4I 该变压器原副线圈匝数 ( )












A． 2 B．3 C．4 D．5

[题眼点拨 ] ① S 断开说明副线圈 R2R3 串联② S 闭合说明副线圈

R3 短路③理想变压器说明电源输出功率等 R1副线圈消耗功率

B [设原副线圈匝数 k根变压器匝数电流成反关系





原线圈电流 I 时副线圈电流 kI 原线圈电流 4I 时副线圈电流 4kI

根变压器输入功率等输出功率

UI －I 2R1＝ (kI)2(R2＋R3)

4UI － (4I)2R1 ＝(4kI)2R2

联立两式代入数解 k＝3

选项 B 正确 ]

2．(选 )(2016 全·国卷 Ⅲ·T19)图理想变压器原副线圈分接额定电压相灯泡 a b输入电压 U 灯泡额定电压 10 倍时两灯泡均正常

发光列说法正确 ( )









A．原副线圈匝数 9∶1

B．原副线圈匝数 1∶ 9

C．时 a b 电功率 9∶ 1

D．时 a b 电功率 1∶ 9

AD [设灯泡额定电压 U0输入电压灯泡额定电压 10 倍时灯泡正常发光变压器原线圈电压 9U0变压器原副线圈匝数 9∶ 1选项 A 正确选项 B 错误 9U0 Ia ＝U0I b 流 b 灯泡电流流 a 灯泡电流 9 倍根 P＝UI ab 灯泡电功率 1∶ 9选项 C 错误选项 D 正确 ]


3．(2015 ·全国卷 Ⅰ·T16)理想变压器原副线圈匝数


3∶ 1 原



副线圈回路中分接阻值相电阻原线圈侧接电压


220 V 正弦



交流电源图示设副线圈回路中电阻两端电压 U原副线圈回路

中电阻消耗功率值 k ( )








A
．
U
＝
66 V
＝ 1
B． U＝22 V k＝ 1



k
9

9









C． U＝
66 Vk＝
1
D． U＝22 V k＝
1

3
3





A [设原副线圈中电流分
I 1 I 2
I
1
n2
1
I 12R
1


I
＝
n

＝
k＝ 2
＝ 设原





2

1

2



线圈两端电压 U1U1＝n1＝
3 U1＝ 3U原线圈电阻分担电压
1

U n2
1








3

U
U 3 ＋ 3U＝ 220 V解 U＝66 V选项 A 正确 ]

[教师备选题 ]




(
选
)(2014
全·国卷 · 21 图理想变压器原 副线圈匝数分
n
1n2


T )



原线圈通理想电流表 接正弦交流电源二极阻值
R 负载电阻

串联接副线圈两端假设该二极正电阻零反电阻穷


交流电压表测 a b 端 c d 端电压分 Uab Ucd (
)














A． Uab∶Ucd＝n1∶n2

B．增负载电阻阻值 R电流表读数变

C．负载电阻阻值越 cd 间电压 Ucd 越

D．二极短路电流表读数加倍

U1 n1
BD [根变压器工作原理 交流电效值解题 变压器变压 U2＝n2中 U1 U2 变压器原副线圈两端电压 U1＝Uab二极单导电特性 Ucd≠ U2选项 A 错误增负载电阻 R 阻值负载电功率减

P 入＝P 出 P 入 ＝I 1Uab原线圈电流 I1 减电流表读数变选项 B 正确 cd 端电压输入电压 Uab 决定负载电阻 R 阻值变时 Ucd

变选项 C 错误根变压器量关系 E
输入
＝ E
输出
周期 T 时






U2 T
间二极未短路时 UabI 1T＝ ·＋ 0(U 副线圈两端电压 )二极短路
R 2

U2
时 UabI 2T＝ R T两式 I 2＝ 2I 1选项 D 正确 ]






1．理想变压器基关系式 ( T 3)

(1)功率关系： P 入＝ P 出





U1 n1
(2)电压关系： U2＝n2
(3)
电流关系：副线圈时
I 1＝ n2
负线圈时
U1
I
1
＝U2
I
2
＋U3 3


I 2 n1





I













＋⋯⋯＋ UnI n

2．原副线圈中物理量制约关系

n2U1
(1)电压制约：输出电压 U2 输入电压 U1 决定 U2＝ n1 简述原

制约副

n2I 2
(2)电流制约：原线圈中电流 I 1 副线圈中输出电流 I 2 决定 I 1＝ n1

简述副制约原

(3)功率制约：变压器副线圈中功率 P2 户负载决定原线圈输入功率

P1 副线圈输出功率 P2 决定 P1＝P2简述副制约原 ( T 1) 3．高压输电关系














电压关系
U1 ＝n1
U2＝ U＋ U3

U3＝ n3



U2
n2




U4
n4


电流关系
I 1＝n2
I 2＝I 3＝ I 线

I 3＝ n4



I 2
n1




I 4
n3





2＝P3＋ P








P







功率关系
P1＝P2

2
U

3＝ P4





＝
线 R＝

2







P I

R














(2019 ·江淮十校联考 )图示理想变压器电路中 变压器原

副线圈匝数
2∶ 1电阻 R1＝R2电流表电压表均理想电表电流表

示数 05 A电压表示数
5 V电阻 R1 (
)












A． 10
Ω
B． 15 Ω
C． 20
Ω
D． 25 Ω





[题眼点拨 ] 原线圈联电阻→电流表示数原线圈电流 应该

R1 原线圈电流

D
[设 R1＝R2＝R电压表示数
5 V 次级电流 I 2＝
5初级电流： I 1




R


1
5
n1
10

10
5
＝2I 2＝2R初级电压 U1＝n2U2＝ 10 VR1 电流 I R1＝ R 题意知：
R ＋
2R
＝05解 R＝25 Ω选 D ]

反思：原线圈串联联负载时解题策略

(1)原线圈端串联分压电阻时输入端前端电压等分压电阻电压变压器输

入电压

(2)原线圈联电阻时输入端总电流等分流电阻电流原线圈电流








考 1 原线圈连接负载理想变压器问题


1． (选 )(2019 银·川中二模 )图示台理想变压器原副线圈匝数




C


2∶ 1原线圈电路中串联灯泡 A副线圈电路中联三灯泡

D四灯泡完全相电阻保持恒定列选项中正确 (


B

)
















A． A 正常发光 BC D 定正常发光





B． A 正常发光 BC D 定 A 亮















4




C． A 正常发光消耗功率
P B 消耗功率定
9P













7




D． A 正常发光两端电压
U交流电压表 V 示数 3U



CD [ A 正常发光 I
1＝ I L根电流匝数成反知I 2＝
I L副线圈






2






1






B 错误根

中灯泡电流
I ＝ · L灯泡 BCD 定 A 暗 A




3
2I










B＝I
2 ＝

4

C


A

U

I
U

＝


正确
正常发光两端电压

1＝

P
R

9P




R








2U

1

4

7




I
2＝
R
输入电压 U0 ＝U＋U1＝U＋2U2＝ U＋2I 2· ＝
＋
3U
＝
3U

D
正确



3R U



]




考 2
理想变压器电路动态分析










2． (选 )(2019 衡·阳二次联考 )图理想变压器示意图 S 单刀双掷开关 P 滑动变阻器滑片 R0 定值电阻保持交变电压 U1 变列说

法正确 ( )














A． P 位置变 S a 合 b 处电压表示数增

B． P 位置变 S a 合 b 处电流表示数减

C． S 置 b 处 P 滑动电流表示数增

D． S 置 b 处 P 滑动电压表示数增

AD [S a 切换 b原线圈匝数变原线圈两端电压恒定变



根公式


n1＝ U1 知副线圈电压变电阻变 n2 U2



R 电压增电



压表示数增电阻变 R 电流增加副线圈消耗功率增原

线圈输入功率增 输入电压变 I 1 增电流表示数增 A 正确 B 错误 S 置 b 处原线圈两端电压恒定变变压器原副线圈匝

n1
数变副线圈电压变 P 滑动变阻器电阻变 电流变 n2＝

I 2
I 1知 I 1 变电流表示数减 R0 两端电压变滑动变阻器电压变

电压表示数增 C 错误 D 正确 ]


考 3 远距离输电


3． (选 )(2019 湖·南株洲统考 )某学实验室中研究远距离输电输电

线太长 100 米导线卷成卷卷成 8 卷代输电线路 (忽略输电线路

感作 )第次直接输电线学生电源电器相连测输电线损失

功率 P1第二次采图示电路输电中理想变压器 T1 电源相连

原副线圈匝数 n1∶n2理想变压器 T2 电器相连测输电线损





失功率 P2列说法正确 ( )















A．前两次实验研究远距离直流输电

B．实验证明减输电电流减远距离输电量损失C．输送功率定 P2∶P1＝n21∶n22

D．输送功率定 P2∶P1＝n1∶n2

BC [变压器改变交变电流电压 第二次实验研究远距离交流输

电选项 A 错误根 P＝I 2r 知减输送电流减输电线电损耗

选项 B 正确第次实验输电线电流

I ＝ P 输电线损失功率
P1＝I 2R












U1







＝ P
2
第二次实验升压变压器副线圈电压


2＝n2
1输电线电流 I ′

2
U



R











U




U1













n1



＝
P

P2＝I ′
2

＝
P2

P2
＝
U12
n12




输电线损失功率

R

2



2＝ 2选项 C 正确 D 错


U





U
R

P

U

n





2






2

1



2
2




误 ]
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