人教版高考物理专题复习微专题13　直流电路与交流电路（二轮专题）(共45张PPT)

(共45张PPT)
大单元四　电路与电磁感应
微专题13　直流电路与交流电路
一图通·构建知识图谱
[例1]　(2025·福建厦门·三模)如图甲所示，在匀强磁场中，一闭合矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴OO′匀速转动，图乙是金属线框的电动势e与时间t的关系图像，则(　　)
题点通·突破高频考点
交变电流的产生与描述
A．t＝0时线框处于中性面位置
B．t＝0.5×10-2 s时线框的磁通量变化率最大
C．线框的电动势有效值为220 V
D．线框中的电流方向每秒变化100次
√
D　[t＝0时感应电动势最大，则线框处于与中性面垂直的位置，选项A错误；t＝0.5×10-2 s时感应电动势为零，则此时线框的磁通量变化率为零，选项B错误；线框的电动势有效值为E＝ V＝220 V，选项C错误；交流电的周期为0.02 s，一个周期内电流方向改变2次，可知线框中的电流方向每秒变化100次，选项D正确。]
规律方法：正弦式交变电流“四值”的应用
物理含义 重要关系 适用情况
瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt e＝Emcos ωt 正弦形式，从中性面开始
余弦形式，从垂直中性面开始
峰值 交变电流最大的瞬时值 确定用电器的耐压值、电容器的击穿电压
物理含义 重要关系 适用情况
有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 (1)计算与电流热效应相关的量(如功率、热量)
(2)交流电表的测量值
(3)电器设备的额定电压、额定电流
(4)保险丝的熔断电流
物理含义 重要关系 适用情况
平均值 i-t图像中图线与时间轴所围面积与时间的比值 计算通过电路某截面的电荷量
[针对训练1]　(2025·云南·模拟预测)(多选)如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道半径为r、间距为L，轨道的电阻不计。在轨道的顶端连接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻也是R的金属棒从轨道的最低位置cd开始，在拉力作
用下以速率v0沿轨道向上做匀速圆周运动至
ab处，则该过程中(　　)
A．通过电阻的电流方向为f→R→e
B．通过电阻的电荷量为
C．cd棒上产生的热量为
D．拉力做功为mgr＋
√
√
BC　[由右手定则可知，通过电阻的电流方向为e→R→f，A错误；由法拉第电磁感应定律可知，平均感应电动势＝Δt＝，B正确；回路产生正弦式感应电流，感应电动势的最大值Em＝BLv0，感应电动势的有效值E有效＝，通过R的电流有效值I有效
＝＝ ，金属棒从cd到ab过程R上产生的热量Q＝R·＝，C正确；由功能关系可知 W＝mgr＋2Q＝mgr＋，D错误。故选BC。]
[针对训练2]　(2024·河北卷)R1、R2为两个完全相同的定值电阻，R1两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示(三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍)，R2两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比Q1∶Q2为(　　)
A．2∶3　　B．4∶3　　C．2∶　　D．5∶4
√
B　[结合Q＝t可知Q1＝＋(U0)2＝，Q2＝·T＝，又R1＝R2，所以＝，B正确。]
[例2]　(2025·江苏徐州·二模)如图所示，理想变压器的原、副线圈的回路中分别接有阻值均为R的电阻R1、R2，原线圈一侧接在电压为U的正弦交流电源上，若R1、R2的电功率相等，下列说法正确的是(　　)
变压器与远距离输电
A．原、副线圈的匝数之比为2∶1
B．原线圈两端的电压为3U
C．通过电阻R2的电流为
D．电源的输出功率为
√
D　[由题意知R1＝R2＝R，且电功率相等，即P1＝P2，由P＝I2R可知I1＝I2，即原、副线圈中的电流相等，由理想变压器的电流与线圈匝数关系＝，得原、副线圈匝数之比n1∶n2＝1∶1，故A错误；设原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，由＝知副线圈两端电压为U2＝U1，即R2两端的电压也为U1，由P＝UI可知R1两端电压也为U1，则电源的输出电压为U＝2U1，则原线圈两端电压
U1＝，故B错误；由欧姆定律可得通过R2的电流为，故C错误；由P1＝P2＝，根据能量守恒定律知，电源的输出功率为P＝P1＋P2＝，故D正确。故选D。]
规律方法：
1．(1)单一副线圈理想变压器的常用公式：＝；＝；P1＝P2。
(2)决定关系：U1决定U2，I2决定I1，P2决定P1。
情境转化 方法 分析 等效电阻
的阻值
等效电阻法
2．等效法巧解理想变压器问题
情境转化 方法 分析 等效电阻
的阻值
等效电源法
[针对训练1]　(2025·广东卷)如图所示，某光伏电站输出功率
1 000 kW、电压400 V的交流电，经理想变压器升压至10 kV后，通过输电线输送到变电站，输电线的等效电阻R为5 Ω。下列说法正确的是(　　)
A．变压器原、副线圈匝数比为1∶100
B．输电线上由R造成的电压损失为500 V
C．变压器原线圈中的电流为100 A
D．变压器原、副线圈中电流的频率不同
√
B　[根据原、副线圈的电压与匝数关系，可得＝，代入数据解得＝，A错误；R造成的电压损失ΔU＝I2R，又I2＝＝＝100 A，联立得ΔU＝500 V，B正确；变压器原线圈中的电流I1＝＝＝2 500 A，C错误；变压器原、副线圈中的电流频率一定相同，D错误。]
[针对训练2]　(2025·云南卷)(多选)电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。变压器原线圈的匝数为n1，输入电压U1＝1.1 kV；两副线圈的匝数分别为n2和n3，输出电压U2＝U3＝220 V。当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时，两副线圈的输出功率分别为7.0 kW和3.5 kW，下列说法正确的是(　　)
A．n1∶n2＝5∶1
B．n1∶n3＝1∶5
C．变压器的输入功率为10.5 kW
D．两副线圈输出电压最大值均为220 V
√
√
AC　[由理想变压器的工作原理可知＝＝，代入数据得＝＝，A正确，B错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，则P1＝P2＋P3＝10.5 kW，C正确；变压器输出交变电压，两副线圈输出电压的最大值不是220 V，D错误。]
[例3]　(2025·江西南昌·三模)在现代科技中，静电除尘技术被广泛应用于空气净化领域。如图所示的电路，是静电除尘装置的部分模拟电路，R1、R2、R3均为可变电阻。当开关S闭合后，两平行金属板M、N之间形成电场，模拟静电除尘时的电场环境。假设有一带电尘埃颗粒正好处于静止状态。为了提高除尘效率，需要让带电尘埃颗粒向上加速运动，可采取的措施是(　　)
电路的动态分析
A．增大R1的阻值 B．减小R2的阻值
C．减小R3的阻值 D．增大M、N间距
√
B　[电阻R1上无电流，增大R1的阻值，对电路没有影响，电容器两极板间电压不变，电场强度不变，尘埃所受静电力大小不变，静电力仍然等于重力，尘埃颗粒仍然处于静止状态，A错误；减小R2的阻值，根据串反并同，R3两端电压增大，电容器两极板间电压增大，电容器内部电场强度增大，尘埃所受静电力增大，静电力大于重力，尘埃向上运动，B正确；减小R3的阻值，闭合回路的总电阻减小，闭合回路的总电流增大，电阻R2和电源内阻的总电阻两端的
总电压增大，R3两端的电压减小，电容器两极板间电压减小，电容器内部电场强度减小，尘埃所受静电力减小，静电力小于重力，尘埃向下运动，C错误；增大M、N间距，两极板间电压不变，电容器内部电场强度减小，尘埃所受静电力减小，静电力小于重力，尘埃向下运动，D错误。]
规律方法：
1．直流电路动态分析的两种常用方法
程序法
结论法：“串反并同”(电源内阻不为零) “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)
2．P出与外电阻R的关系
3．理想变压器的原线圈相当于用电器，副线圈相当于电源，有变压器形成的多个电路，采用等效思想，整合成一个电路进行分析。
[针对训练1]　(2025·湖南卷)如图所示，某小组设计了灯泡亮度可调的电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k，灯泡L和三个电阻的阻值均恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。开关S与不同触点相连，下列说法正确的是(　　)
A．S与a相连，灯泡的电功率最大
B．S与a相连，灯泡两端的电压为
C．S与b相连，流过灯泡的电流为
D．S与c相连，灯泡的电功率为
√
B　[将理想变压器与副线圈电路等效为一个电阻R′，则有R′＝，根据理想变压器的工作原理可知，＝＝k，＝＝，又R＝，联立解得R′＝k2R，等效电路如图所示，又R′的电功率等于灯泡的电功率，S与c相连时回路中电流最大，R′的电功率最大，灯泡的电功率最大，A错误；当S与a相连时，根据串联分压规律可知，R′
两端的电压U1＝U＝U，则灯泡两端的电压U2＝＝，B正确；当S与b相连时，等效电路中的电流I1＝，则流过灯泡的电流I2＝kI1＝，C错误；当S与c相连时，等效电路中的电流I1＝，则R′的电功率P1＝R′＝，
即灯泡的电功率为P2＝，D错误。]
[针对训练2]　(2025·山东德州·三模)如图甲所示，电路M、N端输入电压不变的正弦式交变电流。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢向下滑动，记录交流电压表V的示数U与交流电流表A的示数I，并描绘U-I图像如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值减小为4R0时，变压器的输出功率最大。变压器视为理想变压器，电压表和电流表均视为理想电表，则下列说法正确的是(　　)
A．定值电阻R0的阻值为12 Ω
B．变压器的最大输出功率为50 W
C．滑动变阻器最大阻值为40 Ω
D．变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝1∶4
√
B　[设交变电源电压的有效值为U0，在原线圈回路中有U0＝U＋IR0，变形得U＝U0－IR0，结合题图乙可知，U-I图像斜率的绝对值表示R0＝ Ω＝8 Ω，将I＝2 A，U＝24 V，代入U0＝U＋IR0，解得U0＝40 V，故A错误；将理想变压器与滑动变阻器整体等效为一个电阻，等效电阻Rx＝＝＝R，变压器的输出功率等于
滑动变阻器消耗的功率，则有P＝Rx＝，当Rx＝R0时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为Pm＝＝50 W，此时滑动变阻器接入电路的阻值为4R0，则有Rx＝4R0＝R0，解得n1∶n2＝1∶2，故B正确，D错误；当滑动变阻器的阻值调到最大
Rm时，则等效电阻Rx＝Rm也最大，可知原线圈的电流最小，由题图乙可知最小电流为I＝2 A，对应的电压表示数为U＝24 V，则等效电阻Rx＝＝Rm，解得Rm＝48 Ω，故C错误。]
谢 谢！