高考物理二轮复习专题四电路与电磁感应第10讲直流电路与交流电路课件（56页PPT）

(共56张PPT)
[复习目标]
1.会用闭合电路欧姆定律分析电路各部分之间的相互关系。
2.能利用能量守恒定律和焦耳定律分析电学中的能量转化问题。
3.掌握交变电流的产生和描述、四值的特点和相关计算。
4.理解变压器的原理,会分析交流电路的动态变化以及远距离输电问题。
1.闭合电路欧姆定律的三个公式
(1)E=U外+U内(任意电路)。
(2)E=U外+Ir(任意电路)。
(3)E=I(R+r)(纯电阻电路)。
2.动态电路分析的三种方法
程序法
串反并同法 所谓“串反”,即某一电阻阻值增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并同”,即某一电阻阻值增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)
极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论
[例1]　(多选)兴趣小组的同学在实验室设计了如图所示的简易电吹风,主要器材有定值电阻R1、R2、电动机M和电热丝R,已知电动机M标有“100 V,50 W”字样,它的线圈内阻为4 Ω,R1=480 Ω,电热丝R=44 Ω,把该电吹风接入220 V家庭电路中,电动机M恰好可以正常工作,则下列说法正确的是(　　)
A.电热丝的热功率P=1 100 W
B.电阻R2=240 Ω
C.电动机M正常工作时的输出功率P1=49 W
D.开关S1、S2都闭合,1分钟电路消耗的电能为E=7.26×103 J
AC
[例2]　(2025·河北石家庄三模)如图所示,电源电动势E=1.5 V,内阻不计,滑动变阻器R1的最大阻值为2 Ω,两定值电阻R2、R3的阻值均为1 Ω,电容器C的电容为3 μF。初始时R1的滑片置于最上端,开关S掷于a端。下列说法正确的是(　　)
A.当R1的滑片向下移动时,R2两端的电压减小
B.移动R1的滑片过程中,R1消耗的最大功率为1.125 W
C.开关从a掷向b,流过R3的电流方向由d到c
D.开关从a掷向b,流过R3的电荷量为4.5×10-6 C
D
含容电路的分析方法
(1)充、放电时,电容器所在支路有电流;稳定时电路中无电流,电路可视为断路。
(2)稳定时,与电容器串联的电阻无电压,为等势体;与电容器并联的电阻的电压与电容器的电压相等。
(3)电容器电荷量的变化量ΔQ=CΔU。
1.正弦式交变电流“四值”的应用
四值 表达式 应用
最大值 Em=nBSω 计算电容器的耐压值
瞬时值 e=Emsin ωt 计算某时刻所受安培力
有效值 电表的读数及计算电热、电功和保险丝的熔断电流
平均值 计算通过导体的电荷量
B
[例4]　(2025·北京卷)如图所示,交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律为e=10sin(100πt)V。下列说法正确的是(　　)
C
1.理想变压器问题
(1)三个不变:功率不变;磁通量的变化率不变;周期和频率不变。
(2)决定关系:输出功率决定输入功率;输入电压决定输出电压;输出电流决定输入电流。
2.远距离输电问题
(1)理清三个回路
3.输电线路功率损失的四种计算方法
P损=P1-P4 P1为输送的功率,P4为用户得到的功率
I线为输电线路上的电流,R线为输电线路总电阻
ΔU为输电线路上损失的电压,不要与U2、U3相混
P损=ΔU·I线
[例5]　(多选)(2025·云南卷)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(　　)
AC
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
[例6]　(多选)(2024·全国甲卷)如图,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态,在原线圈电压U0不变的情况下,为提高R1的热功率,可以(　　)
A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变
C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动
AC
理想变压器动态分析问题的两种情况
匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况
匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况
[例7]　(2025·山东泰安一模)如图所示为某发电站输电示意图,发电机输出电压恒定,变压器均为理想变压器,在输电线路的起始端接入甲、乙两个理想互感器,甲、乙两互感器原、副线圈的匝数比分别为200∶1和1∶20,降压变压器原、副线圈匝数比为200∶1,电压表的示数为220 V,电流表的示数为5 A,输电线路总电阻r=20 Ω。下列说法正确的是(　　)
D
A.互感器甲中圈内接入电流表,互感器乙中圈内接入电压表
B.输电线路上损耗的功率约占输电总功率的6%
C.用户端的电压U4=200 V
D.用电高峰相对平时用电时,用户端的电压偏小
[基础巩固练]
1.(多选)(2024·新课标卷)电动汽车制动时可利用车轮转动将其动能转换成电能储存起来。车轮转动时带动磁极绕固定的线圈旋转,在线圈中产生电流。磁极匀速转动的某瞬间,磁场方向恰与线圈平面垂直,如图所示。将两磁极间的磁场视为匀强磁场,则磁极再转过90°时,线圈中(　　)
BD
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A.电流最小
B.电流最大
C.电流方向由P指向Q
D.电流方向由Q指向P
解析　题图中线圈处于中性面位置,当磁极再转过90°时,此时穿过线圈的磁通量为0,磁通量变化率最大,感应电动势最大,故可知电流最大;磁极转过90°时,相当于PQ逆时针转90°向下运动,由右手定则知,此时感应电流方向由Q指向P。故选B、D。
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3.(2025·广东茂名模拟)在如图甲所示的电路中,定值电阻R1=4 Ω,R2=5 Ω,电容器的电容C=30 μF,电源路端电压U随总电流I的变化关系如图乙所示。现闭合开关S,则电路稳定后(　　)
A.电源的内阻为2 Ω
B.电源的效率为75%
C.电容器所带电荷量为1.5×10-4 C
D.若增大电容器两极板间的距离,电容器内部的电场强度不变
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8.(2025·江西南昌二模)如图所示,电路M、N端连接一个稳压正弦式交流电源,变压器输出端接有两个副线圈,其中R1为一定值电阻,其所连接的副线圈匝数可调,R2为一光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小),其所连接的副线圈匝数固定。则下列操作一定能使原线圈中电流增大的是(　　)
A.当光照强度增大时,将滑动触头向上滑动
B.当光照强度增大时,将滑动触头向下滑动
C.当光照强度减小时,将滑动触头向上滑动
D.当光照强度减小时,将滑动触头向下滑动
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解析　设原线圈的匝数为n,电流为I,R1所在回路的副线圈的匝数为n1,电流为I1,R2所在回路的副线圈的匝数为n2,电流为I2。根据理想变压器的原、副线圈的电流关系可得nI=n1I1+n2I2,当光照强度增大时,R2变小,因n2不变,故R2的电压不变,则I2变大;将滑动触头向上滑动,n1减小,R1的电压变小,则I1变小,根据nI=n1I1+n2I2,无法确定原线圈中电流I的变化,故A错误;当光照强度增大时,I2变大,将滑动触头向下滑动,n1增大,R1的电压变大,则I1变大,根据nI=n1I1+n2I2可知,原线圈中电流I一定增大,故B正确;当光照强度减小时,R2变大,因n2不变,故R2的电压不变,则I2变小;将滑动触头向上滑动,n1减小,I1变小,根据nI=n1I1+n2I2可知,原线圈中电流I一定减小,故C错误;当光照强度减小时,I2变小,将滑动触头向下滑动,n1增大,I1变大,根据nI=n1I1+n2I2,无法确定原线圈中电流I的变化,故D错误。
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9.(多选)(2025·浙江湖州模拟)空间中存在竖直方向的匀强磁场,磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一:将线框固定在水平面中,取竖直向下为正方向,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二:线框绕其中心轴以某一角速度转动,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示,则(　　)
A.图甲情况下t=1 s时刻线框中无电流
B.图甲情况下0~2 s内线框内电流方向不变
C.两种情况下线框产生的感应电流最大值之比为1∶π
D.两种情况下线框产生焦耳热的功率之比为1∶π2
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11.(2025·青海海东二模)距地面500米以上的高空风的特点是风速快、风向稳,且这种风长年不断,采集高空风能可以获得清洁、低成本、高稳定性的风电,S1000型浮空风力发电系统首次试飞至1 000米高空并顺利发电,发电功率超过100千瓦,刷新了浮空风电系统最大升空高度和单台浮空器最大发电功率两项行业世界纪录。S1000型浮空风力发电系统的内部结构简图如图所示,矩形线圈的面积为S,匝数为N,当发电机转子以角速度ω在匀强磁场中匀速转动时,发电机的输出功率为P,已知理想变压器原、副线圈的匝数比为k(01
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[拓展培优练]
12.(2025·广东深圳一模)2022年南方电网已组装波浪能发电机。如图所示,下方为t=0时刻向x轴正方向传播的海水波动图像,周期为1 s。发电机圆柱体浮杆定位于x坐标值8 m的质点处,此时质点的速率为v。套于磁铁S极上的线圈可与浮杆同步振动,线圈又连接一个理想变压器。已知线圈共n匝,其圆半径为r,N、S极产生的辐向磁场在线圈处的磁感应强度大小为B,理想变压器原、副线圈匝数比为1∶10。磁铁、变压器等固定,下列判断正确的是(　　)
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