第一講恒定電流和交變電流通覽知識明要點研學考點提能力目錄索引0102突破熱點聚素養03通覽知識明要點研學考點提能力考點一直流電路的分析與計算高考風向標考點考題明細考查頻度直流電路的分析與計算2024廣西卷,6;2023海南卷,7;2022浙江卷6月,12;2022浙江卷1月,12;2022江蘇卷,2地方卷:3年5考命題角度1閉合電路的動態分析方法1:程序法

最常規的方法方法2:結論法——“串反并同”

電源內阻不為零

最直接的方法方法3:極限法

適用于變阻器限流接法因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端,使電阻最大或電阻為零去討論。例1(2024海南模擬)如圖所示的電路中,電源電動勢為E,內阻r不能忽略。閉合開關S后,調整R的阻值,使電壓表的示數增大ΔU,在這一過程中(

)D.路端電壓增大,增大量為ΔU答案

A解析

電壓表的示數增大ΔU,可知電阻R1兩端的電壓增加ΔU,通過R1的電流增大,增大量為

,A正確;R2兩端的電壓減小,內阻r和R2兩端的電壓之和減小量為ΔU,通過R2的電流減小,減小量小于

,B、C錯誤;電路的總電流減小,根據閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,則路端電壓增大,增大量為ΔU'=ΔU-ΔUR2<ΔU,D錯誤。命題角度2直流電路的分析與計算例2(2024廣西卷)將橫截面相同、材料不同的兩段導體L1、L2無縫連接成一段導體,總長度為1.00m,接入圖甲電路。閉合開關S,滑片P從M端滑到N端,理想電壓表讀數U隨滑片P的滑動距離x的變化關系如圖乙所示,則導體L1、L2的電阻率之比約為(

)

甲

乙A.2∶3 B.2∶1C.5∶3 D.1∶3B例3(2023海南卷)如圖所示的電路中,已知電源電動勢為E,內阻不計,電容器電容為C,閉合開關K,待電路穩定后,電容器上所帶的電荷量為(

)C規律總結

含電容器電路的分析與計算(1)確定電容器和哪個電阻并聯,該電阻兩端的電壓即為電容器兩端的電壓。(2)當電容器和某一電阻串聯后接在某一電路兩端時,該電阻阻值可視為零。接在某一電路兩端時,此電路兩端的電壓即為電容器兩端的電壓。(3)電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充、放電。如果電容器兩端的電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電。電荷量的多少可根據ΔQ=C·ΔU計算,還應注意極板的電性是否發生改變。命題角度3直流電路的最大功率1.當R一定時,由P=I2R知,I越大,P越大。2.當r一定、R變化時,P出隨R的變化情況可通過下面兩個圖像進行分析。例4(2024江蘇無錫模擬)太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。某太陽能電池在特定光照下工作電流I隨路端電壓U變化的圖線如圖中曲線①所示,輸出功率P隨路端電壓U的變化圖線如圖中曲線②所示。圖中給出了該太陽能電池斷路電壓U0和短路電流I0。當路端電壓為U1時,工作電流為I1,且恰達到最大輸出功率P1,則此時該太陽能電池的內阻為(

)C解析

根據題意可知,該太陽能電池的電動勢為U0,路端電壓為U1時,該太陽能電池的總功率為P總=U0I1,該太陽能電池內阻的功率為P內=P總-P1,拓展衍生1.(2022北京卷)某同學利用壓力傳感器設計水庫水位預警系統。如圖所示,電路中的R1和R2,其中一個是定值電阻,另一個是壓力傳感器(可等效為可變電阻)。水位越高,對壓力傳感器的壓力越大,壓力傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于U1時,控制開關自動開啟低水位預警;當a、b兩端的電壓小于U2(U1、U2為定值)時,控制開關自動開啟高水位預警。下列說法正確的是(

)A.U1<U2B.R2為壓力傳感器C.若定值電阻的阻值越大,開啟高水位預警時的水位越低D.若定值電阻的阻值越大,開啟低水位預警時的水位越高C解析

由題意可知水位越高,對壓力傳感器的壓力越大,壓力傳感器的電阻值越小。控制開關自動開啟低水位預警,此時水位較低,壓力傳感器的電阻值較大,由于a、b兩端此時的電壓大于U1,根據串聯電路電壓特點可知,R1為壓力傳感器,高水位時,壓力傳感器的電阻值較小,壓力傳感器兩端的電壓較小,則U1>U2,A、B錯誤。設電源的內阻為r,根據閉合電路歐姆定律可低水位預警時,a、b兩端的電壓大于U1,壓力傳感器的電阻值需要比原來大,則水位越低;當開啟高水位預警時,a、b兩端的電壓小于U2,壓力傳感器的電阻值需要比原來大,則水位越低,C正確,D錯誤。考點二交變電流及變壓器問題的分析與計算高考風向標考點考題明細考查頻度交變電流及變壓器問題的分析與計算2024新課標卷,20;2024全國甲卷,19;2024山東卷,8;2024廣東卷,1;2024湖北卷,5;2024湖南卷,6;2023河北卷,5;2023遼寧卷,4;2023海南卷,11;2023北京卷,7;2023廣東卷,6;2023山東卷,7;2022山東卷,4;2022湖南卷,6;2022湖北卷,9;2022天津卷,8;2022河北卷,3全國卷:3年2考地方卷:3年15考命題角度1交變電流“四值”及應用

溫馨提示

有效值的計算方法

(2)非正弦式交變電流:計算有效值時,要根據電流的熱效應,即“一個周期”內“相同電阻”上產生“相同熱量”,然后分段求和列式,求得有效值。例5(2024山東卷)如圖甲所示,在-d≤x≤d、-d≤y≤d的區域中存在垂直Oxy平面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場(用陰影表示磁場的區域),邊長為2d的正方形線圈與磁場邊界重合。線圈以y軸為轉軸勻速轉動時,線圈中產生的交變電動勢如圖乙所示。若僅磁場的區域發生了變化,線圈中產生的電動勢變為圖丙所示實線部分,則變化后磁場的區域可能為(

)C命題角度2理想變壓器的分析與計算1.三個基本關系(1)P入=P出2.三個決定關系(1)副線圈輸出的功率決定原線圈輸入的功率;(2)副線圈電流的變化決定原線圈電流的變化;(3)在匝數比一定的情況下,原線圈兩端的電壓決定副線圈兩端的電壓。例6(多選)(2024全國甲卷)如圖所示,理想變壓器的副線圈接入電路的匝數可通過滑動觸頭T調節,副線圈回路接有滑動變阻器R、定值電阻R0和R1、開關S。S處于閉合狀態,在原線圈電壓U0不變的情況下,為提高R1的熱功率,可以(

)A.保持T不動,滑動變阻器R的滑片向f端滑動B.將T向b端移動,滑動變阻器R的滑片位置不變C.將T向a端移動,滑動變阻器R的滑片向f端滑動D.將T向b端移動,滑動變阻器R的滑片向e端滑動答案

AC解析

保持T不動,說明ab兩端電壓不變,當滑動變阻器R的滑片向f端滑動時,電阻減小,流過R1的電流增大,R1的功率增加,A正確;將T向b端移動,副線圈匝數減小,副線圈電壓減小,而滑動變阻器R的滑片位置不變,說明流過R1的電流減小,R1的功率變小,B錯誤;將T向a端移動,副線圈電壓增加,滑動變阻器R的滑片向f端滑動,電阻減小,流過R1的電流增大,R1的功率增加,C正確;

將T向b端移動,副線圈電壓減小,滑動變阻器R的滑片向e端滑動,電阻增大,流過R1的電流減小,R1的功率變小,D錯誤。命題角度3遠距離輸電問題(1)理清三個回路(2)抓住兩個聯系

(3)掌握一個守恒能量守恒關系:P1=P損+P3。例7(2024山東泰安三模)遠距離輸電的示意圖如圖所示,升壓變壓器的原、電線的總電阻為R=200Ω,變壓器均為理想變壓器。當用戶消耗的電功率為110kW時,入戶電壓U4=220V,則升壓變壓器的輸入電壓U1為(

)A.465V B.316.5VC.232.5V D.216.5V答案

B規律總結

輸電線路功率損失的四種計算方法

拓展衍生2.(2024湖北卷)在如圖所示電路中接入正弦式交變電流,燈泡L1的電阻是燈泡L2的2倍。假設兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關S,燈泡L1、L2的電功率之比P1∶P2為(

)A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.1∶4答案

C解析

本題結合二極管考查交流電路中電功率的計算。由電路圖可知,二極管導通則短路與其并聯的燈泡,此時另一個燈泡與電源串聯,在正弦式交變電流一個完整的周期內,兩個燈泡有電流通過的時間相等,都為半個周期,且電壓有效值相等,根據P=,可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2,故選C。3.(2023山東卷)某節能儲能輸電網絡如圖所示,發電機的輸出電壓U1=250V,輸出功率P=500kW。降壓變壓器的匝數比n3∶n4=50∶1,輸電線總電阻R=62.5Ω,其余線路電阻不計,用戶端電壓U4=220V,功率P4=88kW,所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是(

)A.發電機的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kWC.輸送給儲能站的功率為408kWD.升壓變壓器的匝數比n1∶n2=1∶44答案

C4.(2022湖南卷)如圖所示,理想變壓器原、副線圈總匝數相同,滑動觸頭P1初始位置在副線圈正中間,輸入端接入電壓有效值恒定的交流電源。定值電阻R1的阻值為R,滑動變阻器R2的最大阻值為9R,滑片P2初始位置在最右端。理想電壓表V的示數為U,理想電流表A的示數為I。下列說法正確的是(

)A.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,I減小,U不變B.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率增大C.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,I減小,U增大D.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率減小B解析

保持P1位置不變,由題意可知,變壓器接入電路中原、副線圈的匝數比為2,若原線圈的電流為I,則副線圈的電流為2I,根據歐姆定律可得副線圈兩端的電壓有效值為U2=2IR1,則變壓器原線圈兩端的電壓有效值為U1=2U2=4IR1,設輸入電壓有效值為U0,則U0=4IR1+IR2,可得I=。P2向左緩慢滑動的過程中,R2減小,I變大,而U1=4IR1,可知變壓器原線圈兩端的電壓有效值變大,輸入電壓有效值不變,則R2兩端的電壓不斷變小,即電壓表示數U變小,原線圈兩端的電壓、輸入的電流都變大,則變壓器輸入功率變大,根據原、副線圈的功率相等,可知R1消耗的功率增大,故B正確,A錯誤。突破熱點聚素養主題概述重要思維方法:等效電源法、等效電阻法的應用一、等效電源法電源的輸出功率與負載的關系如圖所示,P出隨R的增大先增大后減小,當R=r時達到最大,Pm=。P出<Pm時,一個P出對應兩個阻值R1和R2,且R1R2=r2。求變化電阻的功率的最大值時可以利用等效思想,把除變化電阻之外的其他的定值電阻等效成電源的內阻。二、等效電阻法等效電阻法是指在含有理想變壓器的電路中,當副線圈接純電阻元件時,可以把理想變壓器(含與副線圈串聯的所有元件)當成一個電阻來處理。設考向分析等效思維法在分析物理問題時經常用到,等效法是在保證某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、簡單的、形象的物理對象、物理過程或物理現象替代實際的、陌生的、復雜的、抽象的物理對象、物理過程或物理現象的一種處理方法,解決問題時可達到事半功倍的效果。案例探究典例(2024湖南卷)根據國家能源局統計,截至2023年9月,我國風電裝機4億千瓦,連續13年居世界第一位,湖南在國內風電設備制造領域居于領先地位。某實驗小組模擬風力發電廠輸電網絡供電的裝置如圖所示。已知發電機轉子以角速度ω勻速轉動,升、降壓變壓器均為