2020届高考物理二轮专题复习资料 专题七 电磁感应和电路专题七 第2讲

第2讲 直流电路和交流电路

课标卷高考命题分析

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 ＝U 2R t ＝I 2

Rt ，P ＝UI ＝U 2R ＝I 2R .

(2)非纯电阻电路：电功W ＝UIt ，电功率P ＝UI ，电热Q ＝I 2Rt ，电热功率P 热＝I 2R ，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 ＝I 2Rt 、P 热＝I 2R . 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＝EI . ②电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r . ③电源的输出功率：P 出＝UI ＝P 总－P 内． (2)电源的效率η＝P 出P 总×100%＝U

E ×100%.

3．交流电的“四值” (1)最大值E m ＝NBSω. (2)瞬时值e ＝NBSωsin ωt .

(3)有效值：正弦式交流电的有效值E ＝

E m

2

；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：E ＝n ΔΦ

Δt

，常用来计算通过电路的电荷量．

4．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：U 1U 2＝n 1

n 2

.

(3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2

n 1

.

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——“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)．

高考题型1 电路的动态分析

例1 (2017·闽粤大联考)如图1所示，A 和B 为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球．开始时开关S 闭合且滑动变阻器的滑动头P 在a 处，此时绝缘线向右偏离竖直方向(电源的内阻不能忽略)．下列判断正确的是( )

图1

A ．小球带负电

B ．当滑动头从a 向b 滑动时，绝缘线的偏角θ变大

C ．当滑动头从a 向b 滑动时，电流表中有电流，方向从上向下

D ．当滑动头从a 向b 滑动时，电源的输出功率一定变大 答案 C

解析 由题图知，A 板带正电，B 板带负电，电容器内电场方向水平向右，绝缘线向右偏，电场力向右，则小球带正电，故A 错误. 滑动头向右移动时，R 变小，外电路总电阻变小，总电流变大，路端电压U ＝E －Ir 变小，电容器电压变小，绝缘线偏角变小，故B 错误．滑动头向右移动时，电容器电压变小，电容器放电，因A 板带正电，则流过电流表的电流方向向下，故C 正确．根据电源的输出功率与外电阻的关系：当外电阻等于内阻时，输出功率最大．当外电阻大于内阻时，外电阻减小，输出功率增大；当外电阻小于内阻时，外电阻减小，输出功率减小．本题不知道

外电阻与内阻大小关系，故无法判断电源输出功率大小的变化，故D错误．

1．直流电路动态分析方法：(1)程序法；(2)“串反并同”法；(3)极限法．

2．只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路．

3．电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．

1．(2017·新疆二模)在如图2所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，L1和L2为两个相同的灯泡，每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同，D为理想二极管，C为电容器，开关S处于断开状态，下列说法中正确的是()

图2

A．滑动变阻器滑片向右移动，电流表示数变小

B．滑动变阻器滑片向右移动，电源内阻的发热功率变小

C．开关S闭合后，L2亮度变暗

D．开关S闭合后，电流表示数不变

答案 D

解析电容器视为断路，所以只有灯泡L2中有电流通过，滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数不变，故A错误；滑动变阻器滑片向右移动，电路电流不变，电源内阻的发热功率不变，故B错误；开关S闭合后，因为二极管具有单向导电性，二极管处于截止状态，灯泡L1中无电流，电路总电阻不变，总电流不变，电流表的示数不变，L2亮度不变，故C错误，D正确．

高考题型2交流电的产生和描述

例2(多选)(2017·河南洛阳市二模)如图3所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω，线圈匝数为n，电阻为r，外接电阻为R，A为理想交流电流表，线圈从图示位置(线圈平面平行于磁场方向)转过60°时的感应电流为i，下列说法正确的是()

图3

A ．电流表的读数为2i

B ．转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为2i (R ＋r )

nω

C ．从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R 的电荷量为2i

ω

D ．线圈转动一周的过程中，电阻R 产生的热量为4πRi 2

ω

答案 BCD

解析 由题有：i ＝i m cos π3，则得感应电流的最大值i m ＝2i ，有效值i 有＝2

2i m ＝2i ，则电流表的读数为2i ，故A

错误；感应电动势的最大值E m ＝i m (R ＋r )＝2i (R ＋r )，又E m ＝nBSω，磁通量的最大值 Φm ＝BS ，联立解得：Φm ＝BS ＝

2i (R ＋r )nω，故B 正确；从图示位置开始转过90°的过程中，通过电阻R 的电荷量q ＝n ΔΦR ＋r ＝n BS R ＋r ＝n ·1R ＋r ·2i (R ＋r )

nω

＝2i ω，故C 正确；线圈转动一周的过程中，电阻R 产生的热量 Q ＝i 有2RT ＝(2i )2R ·2πω＝4πRi 2ω

，故D 正确．

2．(多选)(2017·黑龙江大庆一模)如图4所示，N 匝矩形导线框在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R 、理想电流表A 和二极管D .电流表的示数为I ，二极管D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大，下列说法正确的是( )

图4

A ．导线框转动的角速度为2RI NBS

B ．导线框转动的角速度为4RI

NBS

C ．导线框转到图示位置时，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零

D ．导线框转到图示位置时，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势最大 答案 AC

解析 线圈产生的最大感应电动势为E m ＝NBSω，根据二极管的特点可知，在一个周期内有半个周期回路中有电流，根据交流电电流的热效应可知(NBSω2)

2R ·T 2＝I 2RT ，解得ω＝2IR

NBS ，故A 正确，B 错误；导线框转到图示位置时，线圈

位于中性面处，导线框中的磁通量最大，瞬时电动势为零，故C 正确，D 错误．