【全国试题总结】2020版高考物理一轮复习专题八直流电路和交变电流教参

专题八 直流电路和交变电流

1．基本概念

(1)电流强度：I ＝q t ＝U R ＝nqSv ，电阻：R ＝U I ＝ρl S

。 (2)电功：W ＝qU ＝UIt ，电功率：P ＝UI 。

(3)电热：Q ＝I 2Rt ，热功率：P ＝I 2

R 。 2．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较

(1)纯电阻电路：W ＝Q ，W ＝UIt ＝I 2

Rt ＝U 2R t ，P ＝UI ＝I 2

R ＝U 2R

。

(2)非纯电阻电路：W >Q ，W ＝UIt ＝I 2Rt ＋W 其他，P ＝UI ＝I 2

R ＋P 其他。

3．闭合电路欧姆定律 (1)表达式：I ＝

E

R ＋r

或E ＝U 外＋U 内或E ＝U 外＋Ir 或EI ＝UI ＋I 2

r 。

(2)电源的几个功率

①电源的总功率：P 总＝P 出＋P 内＝EI ＝I 2

(R ＋r )＝E 2

R ＋r

；

②电源内部消耗的功率：P 内＝I 2

r ＝P 总－P 出；

③电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内＝I 2

R 。 (3)电源的效率：η＝

P 出P 总×100%＝U E ×100%＝R R ＋r

×100%。 当R ＝r 时，电源的输出功率最大，P m ＝E 2

4r

，此时电源效率只有50%。

4．交变电流

(1)正弦交变电流瞬时值：e ＝E m sin ωt 或e ＝E m cos ωt 。 (2)正弦交变电流有效值和最大值的关系：E ＝E m

2

，I ＝

I m

2，U ＝U m

2

。 (3)理想变压器及其关系式

①电压关系：U 1U 2＝n 1

n 2(多输出线圈时为U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3

…)。

②功率关系：P 出＝P 入(多输出线圈时为P 入＝P 出1＋P 出2＋…)。 ③电流关系：I 1I 2＝n 2n 1

(多输出线圈时为n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…)。

一、选择题(本题共8个小题，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求)

1．某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R ，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为( )

A ．4ρ和4R

B ．ρ和4R

C ．16ρ和16R

D ．ρ和16R

解析：选D 导体的电阻率反映材料的导电性能，温度一定时电阻率是不变的。导线拉长后，直径变为原来的一半，则横截面积变为原来的1

4，因总体积不变，长度变为原来的4

倍，根据电阻定律计算可知电阻变为原来的16倍。

2．某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示，现用该电源对标称为“5 V 10 W ”

的电动机供电，电源内阻不计，下列说法正确的是( )

A ．电动机的内阻为2.5 Ω

B ．电动机的发热功率为10 W

C ．通过电动机的电流为2 A

D ．通过电动机的电流为2 2 A

解析：选C 由图知该电源电动势最大值为E m ＝5 2 V ，则有效值E ＝5 V ，通过电动机

的电流为I ＝105 A ＝2 A ，电动机是非纯电阻元件，电动机内阻r <5

2 Ω＝2.5 Ω，电动机的

发热功率P 热＝I 2

r

3．如图所示，电源内阻不可忽略。开关S 闭合后，在变阻器R 0的滑动端向上滑动的过程中( )

A ．电压表与电流表的示数都增大

B ．电压表与电流表的示数都减小

C ．电压表的示数增大，电流表的示数减小

D ．电压表的示数减小，电流表的示数增大

解析：选A 开关S 闭合后，在变阻器R 0的滑动端向上滑动的过程中，变阻器R 0接入电路的有效阻值变大，总的外电阻变大，路端电压变大，由于电压表的读数就是路端电压，所以电压表的示数增大；由于R 0变大，电路的总电阻变大，总电流I 变小，内电压Ir 变小，R 1两端的电压IR 1变小，R 2两端的电压U 2＝E －Ir －IR 1，所以U 2是增大的，根据欧姆定律可知，通过R 2的电流(也就是电流表的读数)I 2＝U 2R 2

是增大的，综上所述，选项A 正确。 4．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R ＝10 Ω连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V 。图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象。则( )

A ．电阻R 上的热功率为20 W

B ．0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零

C ．R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1· cos 100πt (W)

D ．通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝cos 50πt (A)

解析：选C 电阻R 上的热功率P ＝U 2

R

＝10 W ，A 错误；在0.02 s ，磁通量为零，线圈

平面处在与中性面垂直的平面，R 两端的电压最大，B 错误；R 两端的电压最大值为10 2 V ，

t ＝0时刻感应电动势最大，ω＝2π

T

＝100π，C 正确，D 错误。

5．理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1。原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P 为滑动变阻器R 的滑片。下列说法正确的是( )

A ．副线圈输出电压的频率为50 Hz

B ．若在副线圈两端接一交流电压表，则交流电压表的示数为31 V

C ．P 向下移动时，原、副线圈的电流都减小

D ．P 向下移动时，变压器的输出功率减小

解析：选A 变压器不改变交变电流的周期或频率，所以副线圈输出电压的频率为f ＝

1

T